Calcul du rendement de son système de chauffage

En 2024, connaître le rendement du chauffage d’un logement ou d’une entreprise est primordial. Et pour cause, avec l’électricité, le prix du kWh a augmenté de 35 % depuis 2020. Dans ce contexte, il faut savoir si chaque kWh est productif et bien utilisé. Le calcul du rendement d’une chaudière, d’une pompe à chaleur ou d’une chaudière à granulés permet de le savoir.

Le rendement du chauffage correspond à l’efficacité thermique de l’installation. Cela permet de quantifier la conversion de l’énergie consommée en chaleur utile pour un appartement ou une maison. Dans le langage pratique, le rendement du chauffage renvoie au rendement énergétique ou thermique. Les professionnels parlent également de performance.

Sur les fiches techniques des appareils à énergie renouvelable, le rendement est noté COP. Il s’exprime sous la forme d’un coefficient. Sur un appareil de chauffage à énergie fossile, le rendement est un pourcentage. Quel que soit l’appareil, plus la valeur du chiffre est élevée, mieux c’est.

Avant de prendre connaissance de la méthode de calcul, consultez le tableau suivant. Il fournit des exemples de rendements pour différents appareils de chauffage. Cela vous permettra d’avoir une vision globale des rendements aujourd’hui disponibles.

Le symbole mathématique utilisé pour le calcul du rendement d’une transformation énergétique est η. Il s’agit de la lettre êta minuscule. Avant d’appliquer la formule de calcul à un processus, il est nécessaire de collecter des données de consommation. Abordons les choses étape par étape.

Pour calculer le rendement du chauffage, vous avez besoin des données suivantes :

Radiateurs, pompe à chaleur, chaudière : tous ces appareils ont une étiquette indiquant leurs caractéristiques techniques. Leur puissance nominale, en watt ou en kilowatt (kW), servira au calcul.

Pour compléter les informations, il faut ajouter la notion de PCI. Il s’agit du pouvoir calorifique inférieur. Il définit le pouvoir de chaleur dégagé par la combustion complète d’une unité d’énergie. Présentons quelques PCI qui vont nous être utiles :

Le rendement du chauffage peut se calculer avec la formule suivante :

η = puissance utile/puissance consommée × 100

Pour un système de chauffage solaire, électrique, ou à gaz, la puissance consommée s’exprime en kW. Si vous utilisez du bois, il faut convertir le volume ou le poids du bois en kW. La puissance utile s’exprime toujours en kW.

Cette formule est simplifiée pour des raisons pédagogiques. Elle ne tient pas compte des pertes de chaleur dissipée, comme la rétention de chaleur par le corps du radiateur. La puissance consommée correspond au PCI du combustible.

Prenons l’exemple des radiateurs électriques. Le calcul est assez simple : la puissance utile correspond à la puissance consommée. C’est d’ailleurs pour cette raison que le montant de la facture est si élevé. Calculons :

η (radiateur électrique) = (2 500 w/2 500 w) × 100 = 100 %

En théorie, le rendement du radiateur électrique est de 100 %. Ce résultat théorique signifie que le radiateur électrique restitue l’intégralité de la puissance électrique consommée sous forme de chaleur dans la pièce.

Détaillons le calcul de la puissance consommée du radiateur électrique : 2 500 w/h × 1 = 2 500.

Comparons avec une chaudière à granulés de bois de puissance 7 kW. Imaginons une consommation de 1,6 kg de pellets par heure, soit 19,2 kg pour 12 heures de chauffe. Le PCI des granulés de bois est de 4,6 kWh/kg. Sur 12 heures, la chaudière consomme également environ 1,2 kWh d’électricité.

Au total, la puissance consommée est de : (19,2 × 4,6) + 1,2 = 89,52 kWh.

Le rendement η de la chaudière à granulés est de (8 × 12)/89,52 × 100 = 93 %.

Vous avez pu voir dans le tableau initial que le rendement de la chaudière gaz à condensation était supérieur à 100 %. Vous vous demandez comment cette performance est possible ? Le principe est de récupérer la chaleur perdue lors du processus de production. Les calculs sont complexes, mais en passant par trois exemples, vous allez comprendre.

Dans notre exemple de calcul, une chaudière à granulés a un rendement de 93 %. Cela signifie que 7 % de l’énergie consommée pour produire la chaleur se perd pendant la combustion.

Pour une cheminée à foyer ouvert, le rendement est bien inférieur. 70 % de la chaleur part dans le conduit d’évacuation des fumées. Le rendement du chauffage est par conséquent mauvais.

Pour dépasser 100 % de rendement, la chaudière à condensation met à profit l’énergie perdue. Le processus consiste à récupérer les fumées de combustion. Ces fumées sortent à une température de 200 °C, ce qui représente un gisement de chaleur important.

La chaudière gaz à condensation refroidit ces fumées et crée de la vapeur d’eau. La chaudière récupère cette chaleur et la réinjecte dans son cycle de production. L’avantage est d’ajouter environ 10 % de rendement au rendement de la chaudière.

Ces chaudières atteignent des rendements de 105 à 110 %. En comparaison, les chaudières à gaz classiques ont des rendements de 80 à 90 %. Les rendements des chaudières basse température se situent entre 90 et 95 %.

Le rendement du chauffage avec une pompe à chaleur est exceptionnel. Comment une telle prouesse est possible ? Pour le comprendre, il faut utiliser le COP, qui exprime également le rendement et se calcule de la même manière :

COP = puissance utile/puissance consommée

Prenons l’exemple d’une PAC air-eau de 8 kW, au COP de 4,7. La puissance consommée de la pompe à chaleur correspond uniquement à l’électricité nécessaire pour faire tourner ses principaux organes. Sa consommation varie de 50 à 180 kWh/m²/an selon l’isolation de la maison. Contrairement aux autres appareils de chauffage, l’énergie qu’elle utilise — les calories de l’air — est gratuite.

Son rendement sur 12 heures pour une maison de 100 m² bien isolée correspond à :

4,7 = puissance utile/13 kWh => puissance utile sur 12 heures = 13 × 4,7 = 61,1 kWh

Le COP (coefficient de performance) indique la quantité de chaleur produite pour l’utilisation d’un kWh d’électricité. Ainsi, un COP de 4,7 indique que la pompe à chaleur produit 4,7 kWh de chaleur avec 1 kWh d’électricité.

Calculer le rendement du chauffage de façon simplifiée est possible. Il s’agit du rapport entre la puissance utile et la puissance consommée. Cet indicateur est crucial pour comparer les systèmes de chauffage entre eux. Pour aller plus loin, consultez notre article consacré au prix de l’électricité en France. Sachez que la domotisation du chauffage accroît également le rendement. N’hésitez pas à consulter nos 12 astuces pour faire des économies de chauffage.

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