Dimensionnement de pompe à chaleur air eau : tout comprendre
Penser faire des économies avec une pompe à chaleur air eau dont la puissance est inadaptée est une erreur. Une PAC sous-dimensionnée ne fournira pas la chaleur suffisante pour le chauffage de la maison en plein hiver. L’installation d’une PAC trop puissante entraîne une surconsommation d’électricité, des pannes de compresseur et un coût d’investissement élevé.
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Étude thermique
Dimensionner une PAC : l'étude thermique de l'habitation
Pour que la pose de la pompe à chaleur soit une réussite, un bilan thermique est nécessaire. Appuyez-vous sur l’expertise d’un professionnel, il vous aidera à faire des économies sur le prix de la pompe à chaleur et le coût des travaux. Toutefois, bien connaître la démarche pour dimensionner une pompe à chaleur air eau est utile. C’est un processus qui tient compte de l’isolation et de la déperdition thermique du logement, de l’eau chaude sanitaire, et du type d’émetteurs de chaleur.
Dimensionnement de PAC air eau et isolation thermique de l’habitation
Une puissance inadaptée a des conséquences sur les frais d’entretien des pompes à chaleur et sur votre confort. Un calcul simplifié de puissance d’une pompe à chaleur est P = V x C x T. En détail, T est la différence entre température de consigne et température de base du département. V est le volume à chauffer, C est le coefficient d’isolation du bâtiment. Quand C augmente, la puissance nécessaire baisse. Les professionnels utilisent des logiciels de calcul de cette déperdition thermique en kW (norme NF EN 12831, coef Ubat et besoin bioclimatique Bbio).
Échelle de coefficients de construction C
Tenez compte des coefficients suivants pour faire votre calcul de puissance de pompe à chaleur air eau :
- logement RT2005 => C = 0,75 ;
- logement RT 2000 => C = 0,9 ;
- logement bien isolé => C = 1,1 ;
- logement mal isolé => C = 1,3 ;
- logement très mal isolé => C = 1,6.
Échelles de puissance de pompe à chaleur air eau
L’échelle de puissance de PAC air eau suivante peut vous aider dans votre étude de puissance :
- bâtiment neuf : 10 W/m² ;
- logement très bien isolé : 40 W/m² ;
- isolant de bonne qualité : 50 W/m² ;
- habitation normalement isolée : 80 W/m² ;
- logement ancien : 120 W/m².
La question de la production d’eau chaude sanitaire
Certaines pompes à chaleur air eau proposent la production d’eau chaude sanitaire. Cela a peu d’impact sur la puissance, l’énergie utilisée pour l’eau chaude est résiduelle par rapport à la puissance de l’appareil. En revanche, le dimensionnement du ballon d’eau chaude doit répondre à la taille de votre famille. Le prix d’une PAC avec production d’eau chaude est supérieur de 15 à 25 % par rapport au prix d’une PAC chauffage seul.
Régime de température de la PAC : dimensionner selon les émetteurs
Dimensionner la pompe à chaleur revient à trouver sa puissance pour compenser la déperdition thermique du bâtiment, à la température de consigne choisie. Les types d’émetteurs de chaleur de l’habitation ont une importance capitale :
- impactent le calcul :
- influencent le fonctionnement de la pompe à chaleur ;
- définissent le régime de chauffe.
Ce qu’il faut retenir : plus le régime de température de chauffage est bas (35°) plus le rendement de la pompe à chaleur est bon (performance ou COP). Voyons en détail les deux régimes de chauffe.
Fonctionnement de pompe à chaleur à basse température
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur basse température concerne des émetteurs de type plancher chauffant (régime de chauffe 35°C) et des radiateurs basse température (entre 40 et 50 °C). C’est le cas si la pompe à chaleur est prévue à la construction. Le COP est de 3 à 5 (la pompe à chaleur consomme 1 kW d’électricité pour fournir 3 à 5 kW de chaleur).
Installation de PAC haute température
La pompe à chaleur a un régime de température élevé en rénovation. Dans ce cas, la pompe à chaleur air eau doit fournir la chaleur à des radiateurs haute température, bien souvent surdimensionnés. La plage de température se situe entre 65 et 85°C. Le COP de la pompe à chaleur baisse et se situe plutôt entre 2 et 3.
Système
Dimensionnement de PAC : système monovalent ou bivalent ?
Devez-vous prévoir une pompe à chaleur seule ou installer un appareil complémentaire (chauffage électrique, chaudière, poêle à bois) ? La puissance de la pompe à chaleur doit fournir 80 % du résultat du calcul de déperdition. Cette puissance doit être de 120 % si vous optez pour une pompe à chaleur avec appoint.
En zone tempérée : installation de PAC en mode monovalent
Une pompe à chaleur air eau seule est en mode monovalent. Pour une maison à déperdition de 12 kW, la puissance de la pompe à chaleur est de 12 kW x 0,8 = 9,6 kW. Le choix du mode monovalent convient à une construction neuve, dotée d’un plancher chauffant, en zone tempérée (régime de chauffe basse température à 35 °C).
En zone froide : installation de PAC en mode bivalent
Pour une pompe à chaleur avec appoint, avec les mêmes déperditions, sa puissance devra être de 14,4 kW. L’appoint est de 4,8 kW (14,4 – 9,6), et peut être une résistance électrique intégrée à la pompe à chaleur, une chaudière gaz ou une chaudière fioul. L’appoint se déclenche quand la température extérieure franchit un point d’équilibre. C’est un système couramment utilisé en rénovation.
Dimensionnement et alimentation de la PAC
Le choix de la puissance de la pompe à chaleur a un impact sur la consommation d’électricité. Le système dispose d’auxiliaires utilisant de l’énergie électrique (circulateur, unité de dégivrage, ventilateur, compresseur). Le prix de l’abonnement d’une maison (un contrat 9 kVA est souvent insuffisant) dépend du calcul de dimensionnement. Certaines pompes à chaleur nécessitent une alimentation triphasée (travaux à faire).
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Bien dimensionnée, la pompe à chaleur divise par 3 les factures d’énergie.
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Questions fréquentes sur le thème dimensionnement pompe à chaleur air/eau
Jusqu’à quelle température extérieure peut fonctionner une pompe à chaleur ?
Les pompes à chaleur conservent de bonnes performances jusqu’à –7 °C. Les modèles les plus performants peuvent fonctionner à –15 °C, voire –20 °C.
La PAC air/air est-elle efficace pour refroidir sa maison ?
Oui, la PAC air/air réversible permet de rafraîchir efficacement l’air intérieur. Elle capte la chaleur dans les pièces et la rejette à l’extérieur, comme un climatiseur, avec un excellent rendement.
Quel est le fonctionnement d’une pompe à chaleur ?
Elle capte les calories présentes dans l’air, l’eau ou le sol pour chauffer votre maison. Ce système utilise peu d’électricité et repose sur une énergie renouvelable.
Quelles différences y a-t-il entre une PAC air/air et air/eau ?
La PAC air/air chauffe l’air intérieur directement, tandis que la PAC air/eau chauffe un circuit d’eau pour alimenter radiateurs ou plancher chauffant.
Quels sont les inconvénients des pompes à chaleur air eau ?
Les PAC air/eau peuvent générer un léger bruit, nécessiter un appoint en cas de grand froid et utilisent un fluide à manipuler avec précaution. Des points simples à maîtriser avec un bon accompagnement.
