Une pompe à chaleur air-eau est un système de chauffage utilisant l’aérothermie. Elle prélève de l’énergie dans l’air extérieur (énergie renouvelable) et la transfère au circuit d’eau du chauffage central. Le système est couplé à une alimentation électrique pour faire fonctionner le compresseur et d’autres organes annexes. Il s’intègre sur un réseau hydraulique existant ou sur une installation neuve.
Les PAC air-air puisent les calories dans l’air extérieur comme une PAC air-eau, mais restituent la chaleur sous forme d’air chaud via des unités intérieures. Il n’y a pas de circuit d’eau. De leur côté, les PAC eau-eau utilisent la chaleur de la nappe phréatique pour chauffer l’eau du circuit de chauffage.
La PAC air-eau sert à alimenter des radiateurs, des planchers chauffants ou des ventilo-convecteurs air-eau. Il existe aussi des PAC mixtes. En plus du chauffage, elles couvrent les besoins en eau chaude sanitaire.
Le principe de fonctionnement d’une PAC air-eau repose sur les changements d’état successifs du fluide frigorigène circulant au sein de l’appareil. Ce dernier a pour fonction de transférer les calories.
L’air extérieur est capté par l’évaporateur présent sur l’unité extérieure de la PAC. Après avoir reçu les calories de l’air, le fluide frigorigène très froid s’évapore : il passe de l’état liquide à l’état gazeux. La source de chaleur à basse température (l’air extérieur) est ainsi utilisée pour porter le fluide à un niveau de température utile.
Une fois vaporisé dans l’évaporateur, le fluide frigorigène est aspiré par le compresseur, où sa pression et sa température augmentent. Le gaz chaud à haute pression passe ensuite dans le condenseur, où il cède sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage et se liquéfie.
Le fluide liquide traverse enfin le détendeur, où sa pression chute. Il retrouve son état initial, prêt à capter de nouvelles calories dans l’évaporateur. Ce cycle se répète en continu tant que la demande en chauffage ou en eau chaude est présente.
Un schéma d’une pompe à chaleur air-eau montre l’unité extérieure et ses composants, la liaison avec l’unité intérieure ainsi que le raccordement au réseau de chauffage et au ballon d’eau chaude. Il indique aussi le sens de circulation du fluide.
Différents types de PAC air-eau existent : monobloc ou bibloc, classiques ou réversibles.
Dans le cas d’une pompe à chaleur air-eau monobloc, les quatre composants frigorifiques (évaporateur, compresseur, condenseur, détendeur) sont regroupés dans l’unité extérieure. La liaison entre l’unité extérieure et l’unité intérieure se fait par le biais d’un réseau hydraulique (eau de chauffage). Le fluide frigorigène reste confiné à l’extérieur ; il circule en circuit fermé.
Sur une PAC air-eau bi-bloc (ou split), modèle le plus répandu, l’unité extérieure contient l’évaporateur, le compresseur et le détendeur. Le condenseur, lui, est installé dans l’unité intérieure. La liaison entre les deux unités se fait via un circuit frigorifique.
À la différence d’une chaudière, une pompe à chaleur est conçue pour fonctionner à basse température. La température de consigne idéale d’une pompe à chaleur air-eau se situe entre 35 °C et 45 °C. Cette plage de température garantit un bon rendement. Elle est régulée par la loi d’eau. Ce paramètre, à activer sur l’appareil, adapte la température de l’eau envoyée vers les émetteurs de chaleur en fonction de la température extérieure.
Une PAC air-eau réversible fonctionne par inversion du cycle frigorifique. Elle chauffe en hiver et rafraîchit en été, en extrayant les calories de l’intérieur pour les rejeter à l’extérieur.
Pour en savoir plus, découvrez notre article sur le climatiseur réversible.
La température extérieure conditionne la quantité de calories disponibles.
Même lorsque les températures extérieures sont basses (ex. -15 °C), il reste de l’énergie dans l’air. La PAC air-eau exploite cette énergie tant que la température extérieure se situe dans la plage de fonctionnement de l’appareil (jusqu'à 50 °C en mode refroidissement et -25 °C en mode chauffage). Simplement, par grand froid, le coefficient de performance énergétique (COP) de la PAC air-eau diminue car l’écart de température entre l’air capté et l’eau de chauffage augmente. Le COP est un indicateur de rendement ; il correspond au ratio entre l'énergie utilisée et la chaleur produite. Les PAC air-eau affichent un COP moyen de 2,9, soit 2,9 kWh (kilowatts-heure) restitués pour 1 kWh consommé. À titre comparatif, par -4 °C, le COP moyen observé est de 2. Autrement dit, même en cas de vague de froid, les PAC air-eau restent performantes.
La PAC fonctionne en priorité. Couplée à l’appareil, la chaudière prend le relais lorsque la température extérieure atteint le point de bivalence, c’est-à-dire la température minimale à partir de laquelle l’appareil n'est plus en mesure de chauffer l'eau du réseau de chauffage de façon suffisante.
Une pompe à chaleur air-air capte les calories de l’air extérieur comme une PAC air-eau. La différence, c’est qu’elle diffuse la chaleur non pas via un circuit hydraulique, mais par soufflage.
Le COP observé pour les PAC air-eau en conditions réelles varie en moyenne entre 2,5 et 3, soit 2,5 à 3 kWh de chaleur produits pour 1 kWh d’électricité consommée.
Le rendement énergétique de l’appareil diminue naturellement lorsque la température extérieure baisse, d’où l’intérêt d’une loi d’eau bien réglée. Les études de terrain indiquent que les PAC air-eau restent performantes en cas de vague de froid, avec un COP moyen de l’ordre de 2 mesuré à -4 °C.
Le coût d’une PAC air-eau dépend de nombreux facteurs, comme la configuration du logement, la puissance nécessaire, le type d’appareil (monobloc ou bibloc, classique ou réversible) ou encore son niveau de performance. Pose comprise, il faut compter entre 8 000 et 18 000 €.
Comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau ?
12 février 2026 - Tom Leray - Temps de lecture : 3 min