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Choisir la puissance adaptée d’une PAC pour faire des économies
Bien choisir la puissance de son mode de chauffage est aussi important que bien régler son chauffage pour réaliser des économies d’énergie. En effet, un système de production de chauffage surdimensionné ou sous-dimensionné n’est pas sans impact sur la facture énergétique.
Alors que l’on comprend plus facilement les conséquences énergétiques de l’installation d’une pompe à chaleur pas assez puissante pour répondre aux besoins calorifiques d’un logement, l’inverse est plus délicat à saisir.
Acheter une pompe à chaleur plus puissante, pour être sûr de subvenir à ses besoins, est une erreur somme toute commune. Les risques ? Une mise en marche plus fréquente du fait des cycles de chauffe plus courts, et par de ce fait, une surconsommation énergétique. À cela s’ajoutent une usure précoce et une durée de vie plus courte de l’appareil.
Choisir le bon dimensionnement d’une PAC est donc capital, mais demeure néanmoins complexe, puisque de nombreux facteurs sont à prendre en compte. On fait le point.
Les facteurs à considérer pour choisir la puissance d’une PAC
Le dimensionnement d’une pompe à chaleur, ou bien sa puissance, est corrélé à un ensemble de facteurs variés, incluant autant les caractéristiques du logement que sa situation géographique.
Les critères inhérents au logement
La première chose à faire lorsqu’on envisage l’installation d’une pompe à chaleur (aussi bien en construction neuve qu’en rénovation) est de réaliser un bilan thermique de ce dernier.
Ce bilan doit servir de base pour le calcul des besoins calorifiques d’une maison, afin d’atteindre une température de confort. Il englobe un ensemble de points à vérifier, qui comprend :
- la qualité de l’isolation de la maison (coefficient de construction) ;
- les déperditions de chaleur dans le logement (menuiserie, dalle béton sur sol ou vide sanitaire, système de ventilation, etc.) ;
- le volume à chauffer en m³ (surface habitable multipliée par la hauteur sous plafond) ;
- la température intérieure souhaitée ;
- la présence d’un chauffage d’appoint (chauffage électrique dans les chambres par exemple) ;
- la production d’eau chaude sanitaire.
Dans le cadre d’une maison existante, il est recommandé de faire appel à un professionnel pour réaliser un bilan thermique plus précis.
La température de base de l’air extérieur
Il est évident que plus la température extérieure est basse, plus les besoins de chauffage sont importants pour maintenir une température intérieure confortable. Et donc, bien souvent, il est nécessaire de monter le chauffage l’hiver, notamment lorsque la maison dispose d’importantes déperditions de chaleur (mauvaise isolation par exemple).
Dans le cas d’une pompe à chaleur, ce facteur est d’autant plus important qu’il conditionne son coefficient de performance, et donc sa consommation énergétique. Rappelons que le grand principe d’une pompe à chaleur est de puiser les calories naturelles présentes dans l’air, l’eau ou le sol à l’extérieur de la maison. Plus la zone climatique est froide, plus la PAC doit fonctionner pour combler l’écart de température entre les calories récupérées et les calories insufflées dans le logement.
La température de base extérieure correspond à la température la plus faible relevée dans la zone climatique où se situe le logement, et ce, pendant 5 jours consécutifs au cours des 30 dernières années.
Précisons néanmoins que cette donnée ne reflète pas la réalité, mais une situation extrême. La température habituelle réelle est le résultat d’une moyenne des données sur 30 ans. Pour connaître la température de base, il suffit de consulter les cartes climatiques de la région d’habitation.
Dans le même ordre d’idée, l’orientation de la maison et le lieu d’installation de la pompe à chaleur, surtout lorsqu’il s’agit d’une PAC air (appareil le plus fréquemment choisi), ont aussi une importance sur son rendement et donc sa consommation d’énergie. C’est pourquoi il est conseillé d’installer une PAC air/air ou air/eau à l’abri des vents dominants.
Le calcul du dimensionnement idéal d’une pompe à chaleur en pratique
Ce qui suit concerne tous les types de pompes à chaleur (air, sol ou eau). Néanmoins, nous traiterons davantage de la PAC air (air/air ou air/eau), car il s’agit de l’appareil le plus vendu du fait de son installation plus simple. Voyons en pratique comment calculer le dimensionnement, et donc la puissance nécessaire, d’une PAC air.
PAC air/air ou air/eau : comment calculer la puissance idéale ?
Comme nous l’avons vu, plusieurs facteurs sont à considérer. Le niveau de déperdition de chaleur est l’un des plus importants dans l’installation d’une PAC et il sert de base de calcul pour le dimensionnement de l’appareil.
Le niveau de déperdition de chaleur en watt s’obtient par le calcul suivant : volume à chauffer x coefficient de construction x (température ambiante intérieure souhaitée – température de base).
Le coefficient de construction est une donnée variable, car elle est corrélée à la réglementation PEB (Performance Énergétique des Bâtiments). Il est attribué en fonction des matériaux de construction utilisés.
Pour mettre en pratique le calcul, prenons l’exemple suivant :
- une maison de 100 m² ;
- une hauteur sous plafond de 2,50 m ;
- un coefficient de déperdition de 0,7 ;
- une température de base de – 9 °C ;
- une température intérieure souhaitée de 20 °C.
Le volume à chauffer s’obtient en multipliant la surface à chauffer par la hauteur sous plafond, soit 100 m² x 2,5 m = 250 m³.
Les déperditions de chaleur correspondent donc à 250 m³ x 0,7 x (20 °C – [-9 °C]). Un calcul que l’on peut simplifier de la sorte : 250 x 0,7 x 29 = 5 075 watts, soit 5,07 kWh de déperditions.
Logiquement, le dimensionnement (puissance nécessaire) de la pompe à chaleur devrait donc être au minimum de 5,07 kWh. Sauf que cela dépend du type d’appareil choisi.
PAC en mode monovalent ou bivalent : quelle incidence sur la puissance nécessaire ?
Le calcul précédent doit être précisé. En effet, il existe deux grands types de pompes à chaleur, qui peuvent avoir une incidence sur le dimensionnement : le modèle monovalent ou bivalent.
Pour faire simple, une PAC avec un mode monovalent est une PAC classique. Elle doit couvrir 100 % des besoins de chauffage à elle seule. Une PAC avec un mode bivalent est une PAC couplée à un chauffage d’appoint. Cet appoint peut être électrique (pompe monoénergétique) ou réalisé par une chaudière, de type chaudière à gaz par exemple. Lorsque la température de base est trop froide, le chauffage d’appoint intervient, soit en parallèle (en complément de la PAC), soit à la place de la PAC (mode bivalent alternatif).
Dans le cas de la pompe à chaleur avec mode bivalent, la puissance nécessaire n’est plus de 100 % des déperditions, mais de 80 %, soit 4,06 kWh en se basant sur notre exemple précédent.
Réaliser des économies énergétiques grâce à un bon dimensionnement est possible. Néanmoins, outre la puissance nécessaire aux besoins calorifiques d’un logement, il faut également s’assurer que la PAC offre un coefficient de performance intéressant. Le COP correspond à la différence entre la quantité d’énergie produite et la quantité d’énergie nécessaire pour la produire. Ainsi, plus le coefficient de performance est élevé, mieux c’est.
À cela s’ajoutent également le bon réglage du système de chauffage (débit de l’eau, température et cycle de chauffe, etc.), l’entretien de l’appareil, la situation géographique de la maison, ou encore les habitudes de vie des occupants.
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