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Buanderie moderne au sous-sol, équipée d'une pompe à chaleur géothermique et d'un réservoir d'eau chaude.
Le logement, et notamment le chauffage, représente une part importante de l'empreinte carbone individuelle – y compris au Luxembourg. Dans une analyse de l'empreinte carbone liée à la consommation, le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) a conclu que, parmi toutes les mesures permettant de réduire les émissions de CO2, le passage à une pompe à chaleur arrive en cinquième position en matière d'économies potentielles (LIST, 2022).
Source : https://carbonnerd.list.lu/fileadmin/files/Brochures/LIST_Decarbonisation_DE.pdf
Ce levier est si puissant parce qu'à l'heure actuelle, une grande partie des immeubles d'habitation sont encore chauffés au moyen d'énergies fossiles au Luxembourg : près de 80 % des systèmes de chauffage fonctionnent au gaz ou au mazout (PNEC, 2024). Lorsque le chauffage fonctionne, il génère des émissions directement dans le bâtiment ou chez le fournisseur de chaleur, et ces émissions dépendent moins de la qualité de la régulation de l'installation que de la quantité de combustible consommée.
La réduction des émissions fait l'objet d'une forte pression politique. D'après l'objectif formulé dans le Plan national intégré en matière d'énergie et de climat (PNEC) du Luxembourg, les émissions de gaz à effet de serre doivent être réduites de 55 % d'ici à 2030 par rapport à 2005 (PNEC, 2024). Cet objectif ne pourra être atteint que si le secteur du bâtiment ne se contente plus de modestes gains d'efficacité énergétique et si un grand nombre d'installations de chauffage se passent progressivement du mazout et du gaz.
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur fonctionne selon le même principe qu'un réfrigérateur, mais en sens inverse. Elle extrait la chaleur de l'air extérieur, du sol ou des eaux souterraines pour l'acheminer à l'intérieur de la maison. En effet, même lorsque les températures sont largement négatives, l'environnement contient encore une certaine quantité d'énergie thermique.
Un fluide frigorigène circule en circuit fermé à l'intérieur de la pompe à chaleur. Tout d'abord, il absorbe la chaleur ambiante dans un échangeur thermique et s'évapore. Ensuite, un compresseur comprime le gaz ainsi formé. Pour ce faire, la pompe à chaleur a besoin d'électricité. La compression entraîne une augmentation sensible de la pression et de la température du fluide frigorigène. Dans un deuxième échangeur thermique, il transmet cette chaleur au circuit de chauffage, c'est-à-dire à l'eau qui circule dans les radiateurs ou dans le système de chauffage au sol, et repasse à l'état liquide. Enfin, une soupape fait baisser la pression et la température du fluide frigorigène, et le cycle recommence. Étant donné que la pompe à chaleur « déplace » la chaleur au lieu de brûler du gaz ou du mazout, elle ne nécessite que peu d'électricité – à condition de fonctionner correctement et d'être correctement réglée – pour chauffer la maison (Quarks, 2023).
Source : funktion-waermequellen/
Quels facteurs influencent les bénéfices d'une pompe à chaleur pour le climat et son coût ?
Les pompes à chaleur sont un sujet politiquement sensible. Il vaut donc la peine de s'y intéresser avec objectivité : que sait-on réellement des bénéfices climatiques et du coût des pompes à chaleur, et qu'est-ce qui relève de simples affirmations ?
Selon une analyse du cycle de vie, le remplacement d'un chauffage au gaz par une pompe à chaleur permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre de 48 à 91 %, selon le scénario envisagé. Dans un scénario prudent, la pompe à chaleur présente de moins bonnes performances pour plusieurs catégories d'impact environnemental, mais les spécialistes estiment malgré tout que son avantage pour le climat reste plausible et soulignent qu'à mesure que la part des énergies renouvelables augmente dans le mix électrique, le bilan penche de plus en plus en faveur de la pompe à chaleur (SMC, 2024).
L'ampleur de cet avantage au quotidien dépend essentiellement de deux facteurs. Premièrement, quelle quantité d'électricité la pompe à chaleur consomme-t-elle par grand froid, lorsque la résistance électrique d'appoint se met en marche (voir encadré) ? Et, deuxièmement, la pompe à chaleur et l'installation de chauffage sont-elles correctement conçues et réglées ? À défaut, la consommation d'électricité et les coûts grimpent, même si la technologie elle-même est tout à fait fonctionnelle.
Le mix énergétique fait toute la différence
Les données recueillies dans le cadre d'une étude de terrain montrent que les pompes à chaleur installées dans des bâtiments existants (autrement dit, après une transformation) peuvent réduire substantiellement les émissions de gaz à effet de serre par rapport à une chaudière à gaz à condensation. Selon le système utilisé et son efficacité, les réductions calculées pour la période 2018-2019 étaient comprises entre 16 et 45 % pour les pompes à chaleur aérothermiques et entre 36 et 55 % pour les pompes à chaleur géothermiques. À l'horizon 2030, les scénarios laissent même entrevoir davantage d'économies, car le mix énergétique sera encore plus respectueux du climat (Fraunhofer ISE, 2020).
Avec les pompes à chaleur, les émissions ne proviennent plus de la combustion dans les bâtiments, mais de la production d'électricité. Le facteur déterminant est donc la quantité d'émissions générées par la production de l'électricité qui alimente les pompes à chaleur. En 2022, les énergies renouvelables représentaient 62,6 % du mix énergétique luxembourgeois. Dans notre pays, les pompes à chaleur ne fonctionnent donc pas avec une électricité produite principalement à partir de charbon, mais avec un mix énergétique relativement pauvre en CO2. Plus ce mix électrique deviendra respectueux du climat dans les années à venir, plus les émissions liées au fonctionnement des pompes à chaleur diminueront (ILR, 2023).
Les différents types de pompes à chaleur : air, sol ou eaux souterraines
Pour déterminer quel type de pompe à chaleur convient à une maison, il faut d'abord tenir compte de la source de chaleur, à savoir l'air extérieur, le sol ou l'eau souterraine. Ce choix détermine non seulement l'efficacité du système, mais aussi les travaux nécessaires, les autorisations requises et les éventuelles contraintes au quotidien.
Les pompes à chaleur air-eau, qui extraient la chaleur de l'air extérieur, sont les plus couramment utilisées. Elles présentent l'avantage d'être relativement faciles à installer, en particulier dans les bâtiments existants. Toutefois, plus l'air extérieur est froid, plus l'installation doit fournir d'efforts. Elle doit alors compenser un écart de températures plus important, ce qui réduit son efficacité, car une résistance électrique d'appoint ou un deuxième générateur de chaleur se met en marche.
Les pompes à chaleur sol-eau exploitent les températures relativement constantes dans le sol. Pour ce faire, un fluide caloporteur (l'eau glycolée) circule dans un réseau de tuyaux enfouis dans le sol, soit dans des forages (sondes géothermiques), soit dans des capteurs répartis sur une surface étendue. L'avantage tient à la plus grande stabilité de la source de chaleur, qui permet souvent de bénéficier de conditions de fonctionnement favorables tout au long de l'année. Toutefois, l'installation de ces systèmes est complexe : les forages sont coûteux et nécessitent une planification préalable, suffisamment d'espace et, dans la plupart des cas, des autorisations.
Les pompes à chaleur eau-eau puisent la chaleur dans les eaux souterraines. Le système peut être très efficace sur le plan technique, car la température des eaux souterraines varie généralement peu au cours de l'année. Inconvénient : le système ne peut fonctionner qu'aux endroits où les eaux souterraines sont disponibles en quantité et en qualité suffisantes et où les exigences de la législation sur l'eau sont respectées.
Les fluides frigorigènes doivent être pris en compte dans le bilan climatique, même si leur contribution n'est pas la plus importante. Certains ont un effet de serre beaucoup plus puissant que le CO2. C'est notamment le cas du R-410A, couramment utilisé, dont l'effet est environ 2 000 fois supérieur à celui du CO2. Cet aspect entre surtout en ligne de compte en cas de fuite ou d'élimination inappropriée. C'est pourquoi la réglementation européenne vise à réduire l'utilisation des fluides frigorigènes à fort potentiel de réchauffement climatique et favorise l'adoption d'alternatives moins nocives pour le climat (Klimaschutz- und Energieagentur Niedersachsen, 2022).
De nombreux modèles de pompes à chaleur sont aussi capables de rafraîchir les pièces
Beaucoup de modèles de pompes à chaleur permettent non seulement de chauffer, mais aussi de refroidir. En mode « réversible », le processus se déroule dans l'autre sens : l'installation absorbe la chaleur présente dans les espaces intérieurs et l'évacue vers l'extérieur. Pour diffuser la fraîcheur, elle utilise alors généralement de grandes surfaces, comme les systèmes de chauffage muraux ou au sol ou encore les plafonds rafraîchissants. Les radiateurs classiques sont moins adaptés à cet usage.
Un élément important à prendre en compte est le point de rosée : lorsque la température de surface descend en dessous de la température à laquelle la vapeur d'eau contenue dans l'air se condense, les sols ou les murs commencent à « transpirer », ce qui entraîne un risque de dommages dus à l'humidité et aux moisissures. C'est pourquoi la température de départ de l'eau dans le circuit est réglée de manière à éviter toute condensation.
Les pompes à chaleur qui puisent leur énergie dans le sol ou les eaux souterraines permettent aussi un refroidissement passif. Le système exploite alors la fraîcheur naturelle de la terre ou de l'eau. Le compresseur reste à l'arrêt et, en général, seules les pompes fonctionnent. Le refroidissement passif procure souvent davantage l'impression d'une simple modération de la température que d'un véritable refroidissement, mais il peut atténuer sensiblement la surchauffe estivale. Il permet par ailleurs souvent de se passer de climatiseurs mobiles supplémentaires (Fraunhofer IBP, 2023; Umweltbundesamt, 2023).
Quelle est l'efficacité des pompes à chaleur dans la pratique ?
Les publications commerciales mentionnent souvent le COP, ou le coefficient de performance. Il s'agit d'une valeur mesurée à un instant donné, dans des conditions de fonctionnement définies, qui exprime le rapport entre la quantité de chaleur fournie par la pompe à chaleur et l'électricité qu'elle consomme. Dans la pratique, un autre indicateur est souvent plus révélateur : le coefficient de performance annuel, qui mesure les performances sur une année entière. En termes simples, il exprime le nombre de kilowattheures de chaleur produits par une installation par kilowattheure d'électricité utilisée au cours d'une année, en tenant compte des conditions météorologiques, de la production d'eau chaude et des réglages du système (Fraunhofer ISE, 2020).
Pour comparer les pompes à chaleur aux chauffages au gaz, il faut tenir compte d'un élément important : ces systèmes produisent leur chaleur par combustion. Le rendement indique donc quelle proportion de l'énergie contenue dans le combustible est transmise à la maison sous forme de chaleur. Selon la technologie utilisée par le chauffage au gaz, le rendement varie entre 70 et 95 % – il est physiquement impossible d'obtenir plus de chaleur que la quantité contenue dans le combustible.
Une pompe à chaleur en parfait état de fonctionnement et correctement réglée est plus efficace sur le plan énergétique. Elle consomme certes de l'électricité pour faire fonctionner le compresseur et, le cas échéant, la résistance électrique d'appoint (cf. encadré), mais elle utilise la chaleur ambiante, qu'elle transporte dans la maison. C'est pourquoi une pompe à chaleur fournit typiquement plusieurs kilowattheures de chaleur avec un seul kilowattheure d'électricité consommé. Pour les pompes à chaleur air-eau modernes, cette valeur est d'environ trois kilowattheures d'énergie thermique, mais elle peut aussi atteindre jusqu'à cinq kilowattheures. Pour savoir si, en fin de compte, une pompe à chaleur revient moins chère qu'un chauffage au gaz ou au mazout, il faut ajouter à l'équation l'investissement initial, le coefficient de performance annuel et les prix de l'électricité et du gaz (Quarks, 2023 ; Fraunhofer ISE, 2020).
La température de départ joue un rôle majeur
Le principal facteur qui détermine l'efficacité d'une pompe à chaleur au quotidien est généralement la température de départ, ou, en d'autres termes, la température de l'eau de chauffage qui alimente les radiateurs ou le chauffage au sol. Plus cette température doit être élevée, plus l'efficacité de la pompe à chaleur diminue. En effet, le compresseur doit comprimer davantage le fluide frigorigène, car la chaleur puisée dans l'environnement doit être portée à une température supérieure, ce qui nécessite de l'électricité. De grandes surfaces de chauffe peuvent résoudre ce dilemme : un chauffage au sol fonctionne généralement à une température de départ plus basse que les anciens radiateurs de petite taille (Fraunhofer ISE, 2020 ; Quarks, 2023).
La configuration du système de chauffage dans la maison a également son importance : lorsqu'un chauffage au sol et des radiateurs fonctionnent en parallèle, c'est parfois l'élément qui nécessite la température la plus élevée qui finit par déterminer le fonctionnement de l'ensemble, selon la façon dont les différents éléments sont raccordés. Un équilibrage hydraulique est souvent utile, car il permet aux professionnels de répartir l'eau de chauffage de façon à alimenter correctement toutes les surfaces de chauffe, sans que le système ait besoin de températures de départ inutilement élevées (Fraunhofer ISE, 2020).
La résistance électrique d'appoint, énergivore ?
Lorsque la température extérieure descend en dessous d'un certain seuil, il arrive qu'une pompe à chaleur ne suffise plus à couvrir les besoins de chauffage de la maison. C'est ce que les spécialistes appellent le « point de bivalence » : lorsqu'il est atteint, un deuxième générateur de chaleur intervient dans le cas des systèmes hybrides, tandis que, dans d'autres configurations, une résistance électrique d'appoint se met en marche. La résistance électrique d'appoint produit de la chaleur directement à partir de l'électricité. Elle est donc beaucoup moins efficace que la pompe à chaleur (Quarks, 2023).
Dans la pratique, la fréquence à laquelle la résistance électrique d'appoint se déclenche dépend fortement du dimensionnement, des réglages et du mode de fonctionnement de l'installation. Selon des données recueillies dans les bâtiments existants, la résistance électrique d'appoint a produit en moyenne 1,9 % de la chaleur totale générée par un système « pompe à chaleur avec résistance électrique d'appoint » (Fraunhofer ISE, 2020). De plus, elle ne devrait être en service que pendant environ 1 à 2 % de la durée annuelle de fonctionnement de l'installation (Quarks, 2023). Si cette durée est nettement plus élevée, cela peut révéler un réglage inadapté, un défaut ou l'activation de programmes de fonctionnement spéciaux. La résistance électrique d'appoint n'est donc pas tant un problème fondamental de cette technologie qu'un signal d'alerte que quelque chose ne fonctionne pas correctement au niveau de la pompe à chaleur (Fraunhofer ISE, 2020).
Luxembourg : le passage aux pompes à chaleur relève d'une volonté politique
Le Grand-Duché de Luxembourg mise sur les pompes à chaleur. Depuis 2023, le système de chauffage de référence retenu pour le passeport énergétique des nouvelles constructions est la pompe à chaleur. Pour les bâtiments existants, le PNEC désigne les systèmes hybrides comme une solution transitoire permettant une décarbonation progressive. Les aides publiques destinées aux pompes à chaleur visent à rendre cette transition plus attractive (PNEC, 2024).
Le PNEC prévoit que la part des énergies renouvelables dans le secteur de la chaleur atteindra 40,1 % d'ici à 2030. En chiffres absolus, cela correspond à 4 514 GWh de chaleur renouvelable, sur une consommation finale totale d'énergie de 11 270 GWh destinée à la production de chaleur. Parmi ces sources de chaleur renouvelables, les pompes à chaleur devraient fournir près de 1 555 GWh en 2030, soit nettement plus que les 422 GWh que le PNEC prévoyait encore en 2020 pour cette même échéance (PNEC, 2024).
Le passage à la pompe à chaleur traduit donc une volonté politique. Et dans de nombreux cas, cette technologie contribue aussi à réduire les émissions de gaz à effet de serre. Elle n'est toutefois pas la panacée : il faut évaluer au cas par cas quel système de chauffage est réellement le plus adapté, tant du point de vue climatique que financier.
Vrai ou faux ? Cinq idées reçues sur les pompes à chaleur et pourquoi elles sont fausses
Idée reçue n° 1 : « Les pompes à chaleur ne fonctionnent pas par temps de gel. »
Une pompe à chaleur peut aussi chauffer quand le thermomètre descend en dessous de zéro, car l'air et le sol contiennent encore de l'énergie thermique. Il est toutefois exact que plus il fait froid dehors, plus l'efficacité de la pompe à chaleur diminue. Si le dimensionnement de l'installation n'est pas adapté, un système de chauffage d'appoint peut se mettre en marche plus fréquemment (Quarks, 2023 ; Fraunhofer ISE, 2020).
Idée reçue n° 2 : « Les pompes à chaleur ne fonctionnent pas sans chauffage au sol. »
Le chauffage au sol favorise l'efficacité d'une pompe à chaleur, puisqu'il se contente de faibles températures de départ. Mais les radiateurs peuvent aussi convenir, à condition que le système soit dimensionné de sorte que la pompe à chaleur ne doive pas fournir de températures inutilement élevées (Quarks, 2023 ; Fraunhofer ISE, 2020).
Idée reçue n° 3 : « Une pompe à chaleur ne présente un intérêt que dans les constructions neuves. »
Pour les bâtiments existants, des facteurs propres à chaque cas entrent en jeu : les besoins de chaleur, les surfaces de chauffe, la régulation et le dimensionnement de l'installation. Des études montrent que les pompes à chaleur peuvent aussi fonctionner efficacement dans les bâtiments existants. Elles révèlent toutefois également que les résultats présentent de fortes disparités lorsque le système de chauffage n'est pas adapté au bâtiment (Fraunhofer ISE, 2020).
Idée reçue n° 4 : « La résistance électrique d'appoint annule tous les bénéfices. »
La résistance électrique d'appoint peut effectivement faire grimper les coûts si elle fonctionne souvent, car, dans ce cas, le système fonctionne plutôt comme un chauffage électrique. En temps normal, elle ne joue toutefois qu'un rôle accessoire et se fait surtout remarquer lorsque la pompe à chaleur est mal réglée ou présente des défauts ou que des programmes de fonctionnement spéciaux sont en cours d'exécution (Quarks, 2023 ; Fraunhofer ISE, 2020).
Idée reçue n° 5 : « Se chauffer à l'électricité est forcément mauvais pour le climat. »
Avec les pompes à chaleur, les émissions ne proviennent plus de la combustion dans le bâtiment ou chez le fournisseur de chaleur, mais de la production d'électricité. Les bénéfices climatiques dépendent donc du mix énergétique, dont la composition est indiquée au Luxembourg grâce à l'étiquetage de l'électricité. Plus la production d'électricité devient respectueuse du climat, plus le bilan climatique d'une pompe à chaleur est favorable (ILR, 2023 ; SMC, 2024).
L'essentiel en un coup d'œil : le passage à la pompe à chaleur est-il rentable ?
À l'achat, les pompes à chaleur sont souvent plus chères que les chaudières neuves au gaz ou au mazout. Pour savoir si le passage à une pompe à chaleur est financièrement intéressant, il ne faut donc pas se limiter à une appréciation générale de la technologie, mais examiner la situation en question : quels sont les besoins de chaleur de la maison ? Quelles températures de départ sont nécessaires au fonctionnement du système de chauffage ? Quelle est l'efficacité de l'installation au fil de l'année ? Et comment évoluent les prix de l'électricité et des combustibles (Quarks, 2023 ; Fraunhofer ISE, 2020) ?
Dans les bâtiments existants en particulier, il est judicieux de procéder à un calcul objectif de la rentabilité : si la pompe à chaleur n'affiche que des coefficients de performance annuels moyens en fonctionnement, l'avantage financier peut diminuer, voire disparaître temporairement, même si le bilan climatique peut malgré tout être plus favorable. À l'inverse, un dimensionnement adéquat, des surfaces de chauffe adaptées et des réglages corrects peuvent réduire considérablement la consommation d'électricité (Fraunhofer ISE, 2020).
Au Luxembourg, un troisième facteur entre en jeu : les subventions. Des programmes tels que le Klimabonus peuvent alléger sensiblement le montant de l'investissement, et modifier, de ce fait, le calcul de rentabilité. Ainsi, l'installation d'une pompe à chaleur aérothermique en remplacement d'un chauffage au gaz ou au mazout donne droit à une aide financière allant jusqu'à 9 000 € (Klima-Agence).
En fin de compte, le meilleur moyen d'éviter les « mauvaises surprises » reste une bonne planification, qui ne se limite pas au choix de la technologie, mais tient aussi compte des interactions entre le bâtiment, le système de chauffage, la régulation et les prix de l'énergie (PNEC, 2024 ; Quarks, 2023). En effet, c'est cette interaction qui détermine, au cas par cas, si le passage à une pompe à chaleur présente un intérêt.
Auteur : Hannes Schlender, ScienceRelations
Édition : Jean-Paul (Jhemp) Bertemes (FNR)
Traduction : Nadia Taouil (www.t9n.lu)
Infobox
Bundesverband Wärmepumpen, Wie funktioniert die Wärmepumpe? https://www.waermepumpe.de/verbraucher/funktion-waermequellen/ (aufgerufen am 11.3.2026
Fraunhofer IBP (Forschung Kompakt), „Räume mit der Heizung kühlen“, 2. August 2021.
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2021/august-2021/raeume-mit-der-heizung-kuehlen.html (aufgerufen am 11.3.2026)
Fraunhofer ISE, Wärmepumpen in Bestandsgebäuden – Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt „WPsmart im Bestand“ (Abschlussbericht), 2020
Gouvernement du Grand-Duché de Luxembourg, Plan national intégré en matière d’énergie et de climat du Luxembourg – PNEC, 2024. https://gouvernement.lu/dam-assets/documents/dossier/pnec/2024-pnec-mise-jour.pdf (aufgerufen am 9.3.2026)
Institut luxembourgeois de régulation (ILR), Rapport biannuel sur le système d’étiquetage de l’électricité – Années 2021–2022, 2023. https://www.ilr.lu/wp-content/uploads/publication/ilr-elc-pub-2023-12-01-Rapport_biannuel_ILR_systeme_etiquetage_2021-2022.pdf (aufgerufen am 9.3.2026)
Klima-Agence, Unterstützung bei der Finanzierung: Klimabonus-Förderung. https://www.klima-agence.lu/de/installation-einer-waermepumpe-ihrem-haus-vorteile-und-finanzielle-unterstuetzung (aufgerufen am 11.3.2026)
Klimaschutz- und Energieagentur Niedersachsen GmbH, Kältemittel für Wärmepumpen, 2022. https://www.klimaschutz-niedersachsen.de/_downloads/FaktenpapiereLeitfaeden/2022-10_04_FP_Kaeltemittel_fuer_Waermepumpen_final.pdf (aufgerufen am 10.3.2026)
Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), Decarbonisation: Konsumbasierter CO₂-Fußabdruck Luxemburg, 2022. https://carbonnerd.list.lu/fileadmin/files/Brochures/LIST_Decarbonisation_DE.pdf (aufgerufen am 9.3.2026)
Quarks, Sind Wärmepumpen wirklich die Klimaretter?, 2023. https://www.quarks.de/technik/energie/waremepumpen-klimaretter-heizwende/ (aufgerufen am 10.3.2026)
Science Media Center Germany (SMC), Studie: Auswirkungen von Wärmepumpen auf Klima und Umwelt, 2024. https://www.sciencemediacenter.de/angebote/studie-auswirkungen-von-waermepumpen-auf-klima-und-umwelt-25137 (aufgerufen am 9.3.2026)
Umweltbundesamt (Climate Change 14/2023): Kühle Gebäude im Sommer – Abschlussbericht. https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/479/publikationen/cc_14-2023_kuehle_gebaeude_im_sommer.pdf (aufgerufen am 11.3.2026)
Vaillant – Wärmepumpen-Planung leicht gemacht https://www.vaillant.ch/downloads/heizungs-ratgeber/schritt-fuer-schritt-anleitung-3004466.pdf (aufgerufen am 9.3.2026)
