Pompe à chaleur et grand froid : jusqu'à quelle température fonctionne-t-elle, à -20 et à -25 °C ?
C’est la question qui revient chaque hiver : la pompe à chaleur fonctionne-t-elle quand il gèle dehors ? Oui. Nos air-eau au propane sont faites pour travailler sous zéro : le propane s’évapore jusqu’à -30 °C, la machine travaille donc sans problème jusqu’à -25 °C, et les fiches certifiées des Kita XS, SP et MP donnent les valeurs jusqu’à cette température. Quand il fait plus froid, elle consomme plus, comme tout chauffage. Voici les chiffres : le rendement, la puissance qui reste, combien d’heures d’hiver sont vraiment sous zéro, et ce qui se passe avec le givre et la neige.
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Pourquoi elle chauffe même quand il gèle
Pour nous, -25 °C est un froid terrible, mais l’air à cette température a encore de la chaleur à céder : le vrai zéro de la physique est à -273 °C. La chaleur passe toujours du plus chaud au plus froid, il suffit donc que le fluide frigorigène dans la batterie extérieure soit plus froid que l’air. Le propane s’évapore jusqu’à -30 °C : avec un air à -25 °C il est encore 5 degrés plus froid, et la chaleur passe de l’air au gaz. Puis le compresseur le comprime, la température monte et la chaleur va à l’eau de l’installation, comme nous l’expliquons dans l’article sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur.
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Le compresseur fait la différence
Toutes les machines qui prennent la chaleur de l’air ne sont pas faites pour le froid. Les compresseurs de climatiseurs travaillent en général jusqu’à -10/-15 °C d’évaporation ; ceux des pompes à chaleur sont plus robustes, de préférence scroll, et vont jusqu’à -30/-35 °C. Sous zéro, le compresseur doit assurer un saut de pression environ double de celui d’un climatiseur, ce qui demande une mécanique plus solide. Nous l’expliquons dans l’article climatiseur ou pompe à chaleur et dans celui sur les compresseurs.
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Ce qu'elle rend sous zéro : les chiffres de la fiche
Prenons la Kita SP 10 et sa fiche à pleine charge selon UNI EN 14511-2. Avec l’eau à 35 °C, celle des planchers chauffants, elle atteint un COP de 5,44 à +7 °C, de 3,52 à -7 °C, de 2,86 à -15 °C et de 2,12 à -25 °C. Avec l’eau à 55 °C, celle des radiateurs, on passe d’un COP de 3,53 à +7 °C à un COP de 1,53 à -25 °C. Même le jour le plus froid, chaque kWh d’électricité donne donc de 1,5 à 2 kWh de chaleur ; une résistance électrique en donne 1. Elle consomme plus, mais reste moins chère qu’un radiateur électrique. Ce que veut dire COP, nous l’expliquons dans l’article sur le COP.
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La puissance baisse : c'est pour cela qu'on regarde la température de base
Avec un air plus froid, la machine ne perd pas seulement du rendement, elle perd aussi de la puissance. Avec l’eau à 35 °C, la SP 10 donne 10,0 kW à +7 °C, 7,36 kW à -7 °C et 4,37 kW à -25 °C : 44 %. Il en va de même pour la MP 16, de 15,04 à 6,68 kW, et pour la XS 9, de 9,00 à 3,70 kW. C’est pourquoi la machine se choisit sur la puissance qu’elle donne à la température de base du lieu, pas sur celle de la plaque, comme nous l’expliquons dans l’article sur la puissance utile. La température de base dépend du lieu et figure dans la norme nationale ; en Italie elle est d’environ -5 °C en plaine et atteint -15 °C et moins en montagne. Comment dimensionner, c’est dans l’article sur le dimensionnement.
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Combien d'heures d'hiver passent vraiment sous zéro
Les étiquettes énergétiques européennes utilisent trois climats de référence, chacun avec les heures d’un hiver type réparties par température (Règlement UE 811/2013). Dans le climat moyen, celui de Strasbourg, l’hiver compte 4 910 heures de chauffage : 686 sont sous zéro, 14 % ; celles à -7 °C ou moins sont 73, 1,5 % ; sous -10 °C, aucune. Dans le climat froid, celui d’Helsinki, il y a 6 446 heures : 2 426 sous zéro, 38 % ; 370 à -10 °C ou moins, 5,7 % ; à -20 °C ou moins, 20 sur toute l’année. Le bilan de l’année se fait donc sur les heures entre 0 et +10 °C, quand le COP est élevé. Les heures à -20 °C comptent pour la puissance, pas pour la facture.
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Le givre : l'ennemi, c'est le zéro, pas le -20
Sous zéro, du givre se forme sur la batterie extérieure, et la machine doit le faire fondre de temps en temps. Les études expérimentales montrent qu’il s’en forme le plus quand l’air est autour de 0 °C et humide : une étude de 2008 trouve le maximum vers 0 °C, une de 2014, menée entre -18 et +6 °C avec 70 à 90 % d’humidité, entre -3 et +3 °C. Avec un air à -15 °C, beaucoup plus sec, il s’en forme moins. Deux choses comptent donc : l’écart entre les ailettes de la batterie, qui doit être large pour que le givre ne la bouche pas vite, comme nous l’expliquons dans l’article sur les ailettes, et un dégivrage qui démarre quand il faut et non à heure fixe, comme dans l’article sur le dégivrage.
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Les résistances électriques ne travaillent presque pas
Beaucoup craignent qu’en hiver la résistance travaille à la place de la pompe à chaleur. Les mesures sur le terrain disent autre chose. Le Fraunhofer ISE, l’institut allemand des systèmes à énergie solaire, a mesuré pendant quatre ans 77 pompes à chaleur dans des maisons d’une à trois familles, anciennes comprises : les air-eau ont atteint en moyenne un rendement saisonnier de 3,4, entre 2,6 et 4,9, et les résistances n’ont couvert que 1,3 % de l’électricité. L’institut précise lui-même que les hivers mesurés ont été doux. Avec une machine de la bonne taille, la résistance reste une sécurité et une chaudière à côté ne sert pas : nous l’expliquons dans l’article sur l’hybride.
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Dans les pays les plus froids d'Europe, la pompe à chaleur est normale
Si la pompe à chaleur ne marchait pas par grand froid, les pays du nord ne l’auraient pas choisie. La Norvège, la Suède et la Finlande ont le climat le plus froid d’Europe et aussi le plus de pompes à chaleur par ménage : plus de 40 pour 100 ménages dans chacun des trois, et la Norvège est arrivée à 60 pour 100 en 2020. Beaucoup sont air-air, mais le constat reste : là où le froid est réel, on chauffe à la pompe à chaleur depuis des décennies.
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Neige et glace : comment installer
Avec la neige, la façon d’installer la machine compte. Elle doit être surélevée du sol, sur un socle, pour que la neige n’atteigne pas la batterie et que l’eau de dégivrage puisse s’écouler : si elle reste sous la machine, elle gèle et forme un bloc de glace. Devant et derrière, il faut un espace libre pour que l’air passe. La machine ne se couvre pas avec des bâches, et le givre ne s’enlève pas à la main : il fond tout seul avec le dégivrage.
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Quoi vérifier si vous habitez là où il fait froid
Trois choses. La température de base de votre commune et le calcul des déperditions, qui disent combien de kW il faut le jour le plus froid. La puissance que la machine donne à cette température, lue sur la fiche, pas celle de la plaque. La température d’eau dont l’installation a besoin : avec un plancher chauffant le COP reste élevé même sous zéro, avec des radiateurs il faut une machine qui atteigne 70 °C, comme nous l’expliquons dans l’article sur la maison ancienne. Si vous habitez en montagne ou dans un pays froid et voulez savoir quelle machine il vous faut et combien elle consommera, demandez-nous des informations.
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Questions fréquentes
Jusqu’à quelle température extérieure fonctionne une pompe à chaleur ?
Cela dépend de la machine. Nos air-eau au propane travaillent jusqu’à -25 °C : les fiches certifiées des Kita XS, SP et MP donnent puissance et COP jusqu’à cette température. Le propane s’évapore jusqu’à -30 °C.
La pompe à chaleur fonctionne-t-elle sous zéro ?
Oui. Même à -25 °C l’air a de la chaleur à céder, car le fluide dans la batterie est plus froid. La Kita SP 10 avec eau à 35 °C atteint un COP de 3,52 à -7 °C et de 2,12 à -25 °C.
Combien consomme une pompe à chaleur par grand froid ?
Plus, parce que le COP baisse : avec eau à 55 °C la SP 10 passe d’un COP de 3,53 à +7 °C à un COP de 1,53 à -25 °C. Même là, chaque kWh d’électricité donne 1,5 kWh de chaleur, contre 1 pour une résistance.
La pompe à chaleur perd-elle de la puissance par grand froid ?
Oui : à -25 °C elle donne environ 41 à 44 % de sa puissance à +7 °C. C’est pourquoi on la choisit sur la puissance à la température de base du lieu, pas sur celle de la plaque.
Combien d’heures par an passent sous zéro ?
Dans le climat européen moyen de référence, 14 % des heures de chauffage ; dans le climat froid d’Helsinki, 38 %. À -20 °C ou moins, même à Helsinki, 20 heures par an.
Faut-il une résistance électrique ou une chaudière de secours ?
Pas avec la bonne taille. Dans les mesures du Fraunhofer ISE sur 77 installations, les résistances ont couvert 1,3 % de l’électricité. Au plus une petite résistance de sécurité.
Que se passe-t-il avec la neige et la glace ?
La machine doit être surélevée du sol pour que la neige ne bouche pas la batterie et que l’eau de dégivrage s’écoule. Le givre fond tout seul : on ne l’enlève pas à la main et on ne couvre pas la machine.
Voir aussi: Bruit d’une pompe à chaleur : combien de décibels, quelle distance du voisin et pourquoi elle s’entend plus l’hiver · Pompe à chaleur qui givre, fume ou laisse de l’eau : ce qui est normal et quand appeler le SAV · Pompe à chaleur géothermique ou air-eau : consommation, coût et durée de vie comparés
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