Quel doit être le dimensionnement d’une pompe à chaleur air-eau ?

Un professionnel utilise des logiciels pour déterminer le bon dimensionnement d’une pompe à chaleur air-eau. En général, la puissance calorifique de la PAC doit se situer entre 75 et 100 % des déperditions thermiques du logement. Dimensionner correctement une PAC garantit que le fonctionnement de la pompe à chaleur air-eau sera optimal. En clair, la PAC atteindra le COP indiqué. Cette page détaille la notion de dimensionnement.

Le dimensionnement d’une pompe à chaleur air-eau consiste à faire un calcul. L’objectif est de connaître la puissance optimale compte tenu de différentes contraintes. Sans ce calcul du dimensionnement, la pompe à chaleur risque de ne pas répondre aux besoins du logement. Dimensionner avec précision une pompe à chaleur est une garantie de confort. C’est aussi un moyen de se prémunir contre des difficultés de fonctionnement.

Le calcul de dimensionnement d’une pompe à chaleur air-eau suppose de connaître les déperditions du logement en watts (notées D). Pour faire ce calcul, vous avez besoin de connaître le volume à chauffer, le coefficient de construction et la température extérieure de base. Approfondissons chaque notion avant d’utiliser l’exemple d’une maison de 100 m².

C’est le calcul le plus simple à réaliser si la maison est neuve. Mesurez la hauteur sous plafond des pièces à chauffer. Calculez la surface au sol de l’intérieur de la maison. Pour ce calcul, procédez pièce par pièce et comptez les espaces de circulation. Additionnez toutes les surfaces. Multipliez ensuite ce résultat par la hauteur sous plafond. Vous obtenez un résultat en m³, qui est le volume que la pompe à chaleur doit chauffer.

Une maison dotée d’une isolation de mauvaise qualité ne conserve pas la chaleur. Si l’isolation est de bonne qualité, la chaleur produite s’échappe plus lentement. La puissance de la pompe à chaleur doit correspondre à ces contraintes d’isolation. Le coefficient de construction (C) donne les déperditions thermiques

La norme NF EN 12831 fournit un tableau des températures de base de référence en France. La température de base tient compte de plusieurs paramètres (altitude, climat, proximité de la mer, etc.). Ce sont les températures les plus basses relevées pendant cinq jours dans l’année. Le calcul du dimensionnement prend en compte la différence entre la température ambiante du logement (21 °C) et la température de base.

Soit une maison de 100 m² construite en 2014 à Limoges. La température de base est de (-9 °C). Le calcul des déperditions thermiques donne :
D = 250 m³ × 0,7 × [21 °C – (-9 °C)] = 5 250 W.
En théorie, la puissance de la PAC doit représenter 75 % à 100 % de la déperdition thermique du logement à la température de base. Dans notre exemple, le dimensionnement d’une pompe à chaleur air-eau serait de 3,9 à 5,3 kW.

La production d’eau chaude sanitaire impacte peu la puissance totale de la pompe à chaleur. La consommation d’énergie est résiduelle. En revanche, veillez à bien dimensionner le ballon d’eau chaude. Comptez environ 50 à 80 litres d’eau par jour et par occupant dans la maison. Pour une famille de quatre personnes, un ballon d’eau chaude de 200 à 250 litres sera de la bonne taille.

La puissance de la pompe à chaleur est le paramètre le plus important dans le prix d’achat. Une pompe à chaleur de 4 kW en chauffage et ECS coûte entre 8 000 et 9 500 euros. Le prix d’une pompe à chaleur de 8 kW de puissance varie, en chauffage et ECS, de 10 000 à 11 500 euros. Le prix d’une PAC par kW de puissance, toutes marques confondues, varie de 960 à 2 250 euros.

Mal dimensionner une pompe à chaleur air-eau crée des problèmes de fonctionnement. Surdimensionner une PAC est un mauvais calcul qui met l’appareil en difficulté. Sous-dimensionner la pompe à chaleur n’est pas une bonne idée non plus. Voyons rapidement ces deux points.

Sous-dimensionner une pompe à chaleur fait baisser le prix d’achat. Cependant, côté fonctionnement, c’est un mauvais choix. Un sous-dimensionnement sur-sollicite la PAC. Pour fournir le chauffage en hiver, l’appoint électrique s’active plus souvent. Votre consommation d’électricité augmente, les économies escomptées ne sont pas au rendez-vous.

Certains prennent comme référence la puissance de la chaudière que la PAC remplace pour éviter le calcul de dimensionnement. Dans ce cas, la pompe à chaleur sera surdimensionnée. Le fonctionnement s’en trouve perturbé. Les microdémarrages accélèrent le vieillissement de certaines pièces de la PAC. La consommation électrique de l’appareil s’envole et son COP baisse.

Parfois, le calcul de dimensionnement d’une pompe à chaleur air-eau aboutit à changer l’alimentation électrique. L’abonnement d’une maison est souvent de 9 kVA, en monophasé (170 euros/an). C’est parfois insuffisant pour assurer l’alimentation d’une PAC de forte puissance (plus de 15 kW). De plus, certaines pompes à chaleur ont besoin d’une alimentation électrique triphasée (abonnement de 12 à 15 kVA, de 205 à 236 euros/an).

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