Pas si simple de dimensionner correctement une Pompe à Chaleur (PAC) Air/Eau – Aérothermique

Il n’est vraiment pas simple de dimensionner une pompe à chaleur. C’est plus compliqué que pour un autre type de chaudière. Une chaudière gaz sur-dimensionnée ne sera pas problématique tandis qu’une pompe à chaleur sur-dimensionnée fonctionnera en cycles courts à l’inter-saison et s’abîmera très vite.
Évidemment, une PAC sous-dimensionnée est aussi problématique : les consommations électriques vont être importantes car les résistances d’appoint vont beaucoup fonctionner – voire devenir insuffisantes pour réussir à chauffer au plus fort de l’hiver.

Le paradoxe de la pompe à chaleur (PAC)

La particularité d’une pompe à chaleur est que la puissance qu’elle fournit à l’eau de chauffage diminue quand la température de l’air extérieur diminue.
Paradoxalement, la puissance nécessaire pour maintenir une maison en température augmente lorsque la température extérieure diminue.
Pour simplifier, voici un schéma grossier des besoins de puissance d’une maison et des puissances fournies par une pompe à chaleur en fonction de la température extérieure :

Comment dimensionner une pompe à chaleur ?

1.   Calculer les déperditions de la maison

La première chose à faire est de connaître les déperditions thermiques d’une maison. Sur le schéma ci-dessus, cela permet de connaître la courbe bleue. Les chauffagistes utilisent habituellement des valeurs par défaut et des coefficients de sécurité important de sorte que la puissance estimée par les installateurs est bien au dessus de la puissance réelle nécessaire.

2.   Identifier la température d’eau nécessaire

Le réseau de chauffage (Dimensions et nombre de radiateurs) est dimensionné pour fournir la puissance maximum avec une température d’eau chaude donnée. Habituellement, la température d’eau varie entre 50 et 80°C. Dans les nouvelles maisons, le réseau est plutôt dimensionné avec une température d’eau de 35°C.
Dans une maison dont le réseau de radiateurs a été dimensionné avec une eau à 65°C, il est impossible de faire passer de l’eau à 50°C car au cœur de l’hiver, la puissance émise par les radiateurs ne sera pas suffisante. Pour réduire la température d’eau, il faut au préalable ajouter de nouveaux radiateurs ou bien réduire les besoins de puissance en isolant la maison.
Ex : Une maison a besoin de 30kW lorsqu’il fait -7°C à l’extérieur. On place 30 radiateurs qui fournissent 1kW avec une eau à 65°C. Ainsi, au cœur de l’hiver, lorsqu’il fait -7°C à l’extérieur, si la chaudière fournie une eau à 65°C, cela suffira pour chauffer la maison.
Si la chaudière ne peut fournir qu’une eau à 55°C, les 30 radiateurs ne pourront fournir que 0,8 kW chacun et la maison ne sera plus chauffée par -7°C extérieur.
Pour dimensionner une chaudière classique, on installe la puissance maximum nécessaire à -7°C et on indique en sortie la température d’eau utilisée pour dimensionner le système de chauffage. Bien souvent, les pertes thermiques sont surestimées et la chaudière aussi mais cela impacte peu sur ses consommations et sa durée de vie.
Le dimensionnement est plus complexe pour une pompe à chaleur. En effet, la puissance délivrée par la pompe à chaleur dépend aussi de la température d’eau en sortie de la pompe à chaleur. Plus la température d’eau est élevée, moins la PAC fournit de puissance.

3.   La puissance d’une pompe à chaleur

La puissance indiquée par un fournisseur de pompe à chaleur est donnée pour une température extérieur de +7°C et une température d’eau de sortie de +35°C.
On comprendra donc aisément que cette seule valeur ne suffit par pour dimensionner une pompe à chaleur par -7°C extérieur et une température d’eau de sortie de pompe à chaleur de 55°C.
Il est nécessaire de connaître la courbe de puissance fournie par une pompe à chaleur à la température d’eau souhaitée pour toute la gamme de température extérieur de -15°C à +20°C.
Deux produits annonçant une même puissance 7°C/35°C ont très souvent des courbes de puissance très différentes.
Le COP (rendement de la pompe à chaleur : c’est le rapport entre la puissance transmise à la maison et la puissance électrique consommée au réseau, plus il est élevé, mieux c’est) aussi évolue en fonction de la température d’eau et de la température d’air extérieur. Pour évaluer les consommations d’une PAC, il est nécessaire de connaître les courbes de COP de la pompe à chaleur à la température d’eau souhaitée pour toute la gamme de température extérieure de -15°C à +20°C.

4.   Arbitrage entre cycle court et relève

Une fois les données fabricants indiquées ci-avant, on compare la puissance nécessaire à la maison et la puissance fournie par la pompe à chaleur degré par degré.
Grâce à un moteur de calcul, on peut calculer le COP moyen sur une année, la consommation en kWh de la PAC sur une année, la consommation en kWh de la relève sur une année, le nombre de cycles courts (ou dimensionner le ballon tampon permettant la réduction des cycles courts)…
Il est souvent nécessaire de comparer plusieurs pompes à chaleur avant d’en trouver une bien adaptée.

Remarque sur les « données fabricants » des PAC

Le COP donné sur les plaquettes commerciales des fabricants de pompes à chaleur sont conventionnellement le COP pour une température d’air extérieur à 7°C et d’eau à 35°C (le fameux A7/W35). Comme très peu de monde regarde le profil de COP complet (ce qu’il faudrait faire pour ne pas se tromper), certains fabricants sont des spécialistes pour optimiser le COP à A7/W35 alors qu’en fait le rendement global de leur pompe à chaleur est très mauvais…

Méfiance !

Mais si c’est si compliqué, comment font les installateurs ?

Les installateurs travaillent normalement avec une ou deux marques seulement. Sur ces deux marques, ils sont formés par les fabricants à l’utilisation de logiciels spécifiques qui leurs permet de connaître la pompe à chaleur de la gamme la plus adaptée en fonction de différentes entrées telles que la puissance de déperdition de l’enveloppe, le nombre de radiateurs de la maison et la température de sortie de chaudière.

Si on est pas sûr d’avoir la meilleure pompe à chaleur du marché, on est au moins sûr d’avoir la pompe à chaleur la plus adaptée dans la gamme vendue par l’installateur.

Toutefois, il faut savoir que beaucoup d’installateurs se trompent dans le dimensionnement des PAC… Nous sommes fréquemment missionnés par des assurances pour faire des expertises sur des installations inefficaces… Quel dommage !

Un installateur préfèrera toujours sur-dimensionner la PAC car il est plus sûr de ne pas avoir de problèmes par la suite : un maison froide au cœur de l’hiver impliquera toujours et automatiquement une mise en demeure de l’installateur alors qu’une pompe à chaleur tombant en panne après 3 ou 4 hivers à cause d’un fonctionnement en cycles courts ne l’impliquera pas forcément.

Conclusion sur le dimensionnement des PAC

En conclusion,

  1. Il faut connaître la

    pompe à chaleur la plus adaptée du marché pour votre maison : faites pour cela appel à des spécialistes des technologies habitat durable et nouvelles énergies qui sauront vous conseiller de façon neutre et objective.

  2. Il faut dimensionner correctement la pompe à chaleur pour pouvoir avoir une installation qui dure et qui permette de réaliser de vraies économies. Vous pouvez vous faire aider pour cela par un bureau d’études thermiques spécialiste des particuliers qui saura vous apporter son expertise neutre et objective.

Surveiller et piloter sa consommation d’énergie à distance : avec les Smartgrids, c’est possible !

Après deux ans de développement, des compteurs qui nous permettent de suivre nos consommations d’énergie en temps réel sont aujourd’hui disponibles ! Certains sont encore en phase de test tandis que d’autres se déploient chaque jour sur le marché.
Faisons un point ensemble sur cette innovation technologique.

Smartgrid : un compteur intelligent

Vous souhaitez comprendre et suivre vos consommations d’énergie à distance et en temps réel ? Cela est aujourd’hui possible grâce au Smartgrid, véritable compteur d’énergie intelligent, qui vous fournit toutes les informations nécessaires sur vos consommations en temps réel via une interface web.

Ce nouveau concept, ludique et pratique, vous permet de mieux comprendre votre manière de consommer, afin de pouvoir agir sur vos modes de consommation.

Grâce aux nombreux types de Smartgrids développés sur le marché, vous pouvez ainsi suivre vos consommations d’électricité, d’eau et de chauffage.

Habitants en copropriété : suivez votre consommation individuelle grâce au Smartgrid !

Au sein des copropriétés, les consommations d’énergie sont souvent comptabilisées de manière globale pour l’ensemble du bâtiment. Grâce au Smartgrid, vous pouvez maintenant suivre vos consommations d’énergie individuelles !

Le smartgrid peut également être très utile lors de la location de logements sur de courtes périodes, puisqu’il fournit au propriétaire toutes les données nécessaires sur les consommations d’énergie de ses locataires.

Suivre ses consommations pour mieux les réduire

Le Smartgrid est un véritable indicateur qui vous permet de suivre vos consommations d’énergie. Toutefois, les informations obtenues ne vous procurent aucune piste d’amélioration pour agir sur vos consommations. Pour cela, il est indispensable de faire appel à un expert en énergie du bâtiment qui vous fournira différentes solutions afin de réduire vos consommations d’énergie. Une fois ces pistes d’amélioration mises en place, vous pourrez alors suivre l’évolution de votre consommation grâce au Smartgrid.

Un outil d’aide à l’effacement

Lors de la période hivernale, l’entreprise Edf est souvent confrontée à des pics de consommation en électricité. L’électricité fournie par les centrales nucléaires n’est alors plus suffisante et il faut faire appel aux centrales à charbon. Celles-ci sont coûteuses et polluantes, c’est la raison pour laquelle il est souvent nécessaire de recourir au système d’effacement : il s’agit de couper l’électricité sur de très courtes durées lors de périodes de fortes consommations en chauffage. Cette coupure n’impacte en rien la température de l’habitation (grâce à l’inertie de la maison), mais permet de réduire les coûts et les émissions de CO2 relatifs au fonctionnement d’une centrale à charbon.

Les Smartgrids sont des outils qui devraient faciliter le déploiement de cette stratégie d’effacement en permettant un meilleur contrôle des installations de chauffage et de leurs consommations.

Réguler son chauffage à distance, c’est aussi possible !

Votre four fournit une chaleur suffisante pour chauffer votre cuisine mais vous n’êtes pas chez vous pour réduire le chauffage de la pièce ? C’est aujourd’hui possible grâce à certains Smartgrids. Vous pouvez ainsi réguler votre chauffage à distance, en fonction des données de température fournies par votre compteur intelligent.
Pour en savoir plus sur les fournisseurs de Smartgrid, contactez l’entreprise Sénova.
Vous souhaitez réduire vos consommations d’énergie ? Faites appel à un bureau d’études thermiques qui saura vous conseiller sur les solutions à mettre en place pour agir sur vos consommations.

Comment bien choisir son isolation thermique ? Les critères importants à prendre en compte dans le choix des matériaux isolants

Il n’est vraiment pas facile de s’y retrouver entre tous les matériaux isolants thermiques disponibles sur le marché !
Voilà la liste des différents critères à prendre en compte au moment de choisir son isolant.

Conductivité Thermique

C’est le critère qui définit le pouvoir isolant du matériau. C’est la capacité à « freiner » le passage de la chaleur (Conductivité Thermique (λ) exprimé en m².K/W)
Plus la conductivité thermique est faible, plus le matériaux est isolant (et plus il freinera le passage de la chaleur). Elle dépend uniquement du matériau utilisé.
Dans les faits, tous les isolants ont une conductivité thermique autour de 0.04W/(m.K) (sauf les isolants sous vide qui sont bien meilleurs mais beaucoup plus cher) donc ce n’est pas un critère déterminant.

Matériaux avec une faible conductivité thermique (les bons sur ce critère):

  • VIP (Isolants sous vide)
  • Polystyrène

Energie grise = le côté « écolo »

C’est la quantité d’énergie qu’il a fallut prendre à la terre pour produire, transporter et à terme recycler le matériau.

  • Faible Energie Grise = Ecolo : Paille ou Ouate de Cellulose
  • Forte Energie grise = Pas Ecolo du tout : Polystyrène

Prix

Caractéristiques communes à chaque choix technique, le critère économique sera placé au rang qu’il convient.

Effets sur la santé

Chaque matériau peut avoir des conséquences sur la santé :

  • Rejet de poussières ou particules (Ex : Laine de Verre)
  • Effet allergisant (Ex: Ouate de cellulose en vrac a cause de la poussière éventuelle)
  • Émanations de polluants (Ex : Polystyrène)

Caractéristiques (ou qualités) mécaniques

Les caractéristiques mécaniques devront correspondre à l’utilisation souhaitée :

  • Rouleaux souples (isolation des combles)
    Ex : rouleaux de laine de bois ou de verre
  • Panneaux semis rigides (utilisation en sous pente)
    Ex : panneaux de laine de bois
  • Panneaux rigides (isolation des planchers)
    Ex : Polystyrène extrudé
  • Vrac (isolation au sol des combles perdus ou flocage par projection)
    Ex : Ouate de cellulose en vrac

Inertie

C’est la faculté du matériau à « stocker » la chaleur (en général proportionnel à sa masse). Une faible inertie permet des variations de température rapides et convient aux intermittences fréquentes de chauffage.
Une forte inertie permet d’avoir des températures stables (variations de températures lentes mais à anticiper si on souhaite faire de la régulation).

  • Ex d’isolant à forte inertie : Brique Monomur (Isolation Thermique Répartie)
  • Ex d’isolant à faible inertie : Laine de verre

Déphasage

C’est la propriété du matériau à décaler dans le temps le passage de la chaleur. Un déphasage de 12h00 permet par exemple à ce que le soleil de midi ne soit ressenti dans la maison qu’à minuit et inversement).
Le déphasage dépend de l’inertie, mais pas seulement.

  • Isolant à bon déphase : Fibre de bois (~9h)
  • Isolant à faible déphasage : Polystyrène

L’inertie et le déphase sont des critères importants pour le confort d’été.

Isolation phonique

En plus de l’isolation thermique, certains matériaux ont de bonnes caractéristiques acoustiques (affaiblissement des bruits aériens ou d’impact) qu’il faut penser à prendre en compte.

Ces caractéristiques d’affaiblissement acoustique sont exprimées en décibels (dB). Plus ce chiffre est grand et plus le matériau sera isolant aux bruits.

  • Bons isolants acoustique : Laine de roche ou ouate de cellulose ou autre isolant « thermo-acoustique » pour les bruits aériens

Durée de vie

C’est la durée pendant laquelle le matériau conserve ses caractéristiques initiales.
Pour des applications telles qu’une isolation de dalle béton ou de doublage muraux il est impératif que la durée de vie soit aussi longue que possible (le changement de l’isolant pendant la vie du bâtiment étant difficilement envisageable).

  • Ex : Les isolants mous posés en vertical (ex : laine de verre) peuvent se tasser avec le temps

Résistance aux agressions

Pendant sa durée de vie, l’isolant sera peut être confronté à des agressions diverses considérées comme anormale par le fabricant telles que :

  • Températures importantes
  • Rongeurs ou autres animaux
  • Exposition aux U.V
  • Humidité
  • Fuite/Inondations
  • Feu

Perméabilité à la vapeur d’eau

Les matériaux traditionnels sont en général assez perméables (pierre, chaux, bois) et permettent une évacuation de la vapeur d’eau sans se soucier si la ventilation est correcte.
Certains matériaux (polystyrène, films minces) sont au contraire imperméables à la vapeur d’eau, il faudra être particulièrement vigilent aux autres moyens mis en œuvre pour évacuer cette vapeur d’eau sous peine d’avoir des problèmes de condensation et d’humidité.

Pour être aidé de façon neutre et objective dans le choix des matériaux et solutions pour améliorer la performance énergétique de votre habitation, faîte appel à un bureau d’études thermiques spécialiste des particuliers.

Tout comprendre sur les différentes pompes à chaleur existantes !

Le soleil délivre chaque jour de l’énergie à notre environnement, qui est stockée dans le sol, l’eau et l’air qui nous entoure. Cette énergie gratuite et inépuisable peut aujourd’hui être utilisée pour se chauffer, grâce aux pompes à chaleur.

Une pompe à chaleur consomme deux fois moins d’électricité qu’un chauffage électrique. En diminuant nos consommations d’énergie fossiles, les pompes à chaleur réduisent nos émissions de gaz à effet de serre. Faisons un point ensemble sur ce procédé qui peut nous aider à limiter notre impact sur l’environnement.

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur est un appareil qui prélève la chaleur d’un milieu à basse température pour la fournir à un milieu à température plus élevée. Ce système permet ainsi de prélever la chaleur de l’environnement extérieur pour la restituer à l’intérieur d’une habitation.

Il existe différents types de pompes à chaleur, qui puisent la chaleur dans l’air (pompes aérothermiques), dans le sol ou l’eau des nappes phréatiques (pompes géothermiques).

Pompes à chaleur aérothermiques : elles prélèvent la chaleur de l’air

–      Pompe à chaleur air/air : elle prélève la chaleur de l’air extérieur pour la restituer directement à l’air de l’habitation

–      Pompe à chaleur air/eau : elle prélève la chaleur de l’air extérieur pour le restituer à l’eau qui circule dans les radiateurs ou le plancher chauffant

–      Pompe à chaleur air neuf/air extrait : elle prélève la chaleur de l’air extrait par la ventilation de l’habitation pour la restituer à l’air neuf entrant. Ces modèles de pompes à chaleur sont spécifiquement adaptés au maison très bien isolés (maison passive ou basse consommation) car les puissances restituée sont très faibles (de l’ordre de 2-4 kW)

Pompes à chaleur géothermiques : elles prélèvent la chaleur ou la fraicheur du sol ou de sources d’eau ; elles utilisent pour cela un capteur enterré horizontal ou vertical ou une sonde verticale dans le cas des nappes phréatiques.

–      Pompe à chaleur sol/eau : à l’aide d’un capteur enterré horizontal, elle prélève la chaleur du sol pour la restituer à l’eau qui circule dans le plancher chauffant ; c’est le liquide frigorigène contenu dans les capteurs enterrés qui chauffe l’eau du plancher chauffant.

–      Pompe à chaleur eau glycolée/eau : à l’aide d’un capteur horizontal ou vertical, elle prélève la chaleur ou la fraîcheur de l’eau additionnée d’antigel (eau glycolée) pour la restituer à l’eau du plancher chauffant ou rafraichissant.

–       Pompe à chaleur sur eau de nappe phréatique : elle prélève la chaleur de l’eau de la nappe phréatique et la restitue à l’eau qui circule dans le plancher chauffant. Ce système ne convient pas aux habitations individuelles, mais plutôt aux immeubles de taille importante.

Quelle pompe à chaleur pour mon habitation ?

Tous les types de pompes à chaleur ne conviennent pas à votre habitation.

Le choix de votre pompe à chaleur dépend :

  • de si vous construisez ou rénovez votre maison
  • de la surface et du nombre de pièces de votre habitation
  • du nombre d’occupants
  • du climat de votre région
  • de la présence éventuelle d’un chauffage existant (chaudière, radiateurs…)

Si vous construisez une maison, c’est la situation idéale pour l’installation d’une pompe à chaleur. Toutes les pompes à chaleur sont envisageables et il peut être intéressant d’installer un plancher chauffant.

Si vous rénovez ou remplacer votre système de chauffage existant, vous avez théoriquement les mêmes possibilités que pour une construction neuve, mais en réalité, il existe quelques restrictions :

–      Quelque soit le système de chauffage utilisé, les pompes à chaleur sont efficaces dans une habitation bien isolée. Il est donc important de faire vérifier l’état de votre isolation et d’engager les travaux de rénovation nécessaires afin de réduire les consommations d’énergie. Pour cela, faites appel à un bureau d’étude thermique qui saura vous guider dans vos démarches.

–      L’installation d’un plancher chauffant nécessite une rénovation lourde, qui n’est pas toujours envisageable

–      Les pompes à chaleur aérothermiques sont plus simples à installer dans le cas d’une rénovation que les pompes à chaleur géothermiques qui sont plus coûteuses car elles nécessitent plus de travaux.

Plus généralement, les pompes à chaleur aérothermiques sont moins onéreuses et plus simples à installer que les pompes à chaleur géothermiques qui requièrent l’installation de capteur enterré. Toutefois, les pompes à chaleur géothermiques sont plus performantes que les pompes à chaleur aérothermiques qui nécessitent un chauffage d’appoint supplémentaire si vous habitez une région au climat rigoureux.

Par ailleurs, dans le cas de l’installation d’une pompe à chaleur géothermique, il faut prendre en compte la nature géologique du sol (qui ne doit pas être trop rocheux, trop argileux…), ce qu’oublient parfois les installateurs. Vous devez également disposer d’un jardin suffisamment grand si vous faites le choix d’une pompe à chaleur géothermique à capteur enterré horizontal.

De plus, l’utilisation d’une source d’eau (nappes phréatiques, rivière, lac, ruisseaux, …) est soumise à autorisation et doit être étudiée au cas par cas. Il faut en effet vérifier que cette source est disponible en quantité suffisante et que le rejet d’eau refroidie n’affectera pas l’environnement.

Pour savoir quel type de chauffage est le plus adapté à votre habitat, faites vous conseiller par un bureau d’études thermiques spécialiste des particuliers.

De quelles aides puis-je bénéficier ?


§  Le crédit d’impôt : Il est de 25% pour les pompes à chaleur air/eau (main d’œuvre non comprise) et de 40% pour les pompes à chaleur géothermiques (pose de l’échangeur de chaleur souterrain inclus). Pour en savoir plus sur les crédits d’impôts, cliquez-ici.

§  L’ANAH (Agence Nationale pour l’Amélioration de l’Habitat) délivre des aides sous conditions de ressources pour les propriétaires occupants. Votre habitation doit avoir plus de quinze ans et être votre résidence principale ou celle de vos locataires. Pour en savoir plus sur ces aides : http://www.anah.fr

§  Un taux de TVA réduit : Vous pouvez bénéficier d’un taux réduit de TVA à 5,5 % pour la fourniture et l’installation d’une pompe à chaleur dans votre résidence principale ou secondaire achevée depuis plus de deux ans. Cette aide s’applique jusqu’au 31 décembre 2010. L’entreprise qui vous fournit en matériel et assure l’installation applique la réduction de TVA.

Les pompes à chaleur sont des appareils sophistiqués. Leur dimensionnement et leur installation nécessite les compétences spécifiques d’un professionnel. Faites appel à un bureau d’études thermiques spécialiste des particuliers qui saura vous guider dans le choix et l’installation de votre pompe à chaleur.