Dimensionner une pompe à chaleur : la méthode

Pourquoi ne pas reprendre la puissance de la chaudière ?

Une chaudière gaz de 24 kW installée dans une maison qui n'a besoin que de 8 kW par grand froid fonctionne sans problème : elle module ou s'arrête plus souvent. Une pompe à chaleur, elle, est pénalisée par le surdimensionnement. Elle démarre, atteint vite la consigne, s'arrête, redémarre : ces cycles courts usent le compresseur et dégradent le rendement. Elle coûte aussi plus cher à l'achat. À l'inverse, une machine trop faible laisse l'appoint électrique travailler les jours froids, ce qui fait grimper la facture. Le bon dimensionnement se situe entre les deux, et il se calcule.

Étape 1 : calculer les déperditions

Les déperditions sont la chaleur que le logement perd, exprimée en watts, quand il fait la température extérieure de base dehors et 19 à 20 °C dedans. La méthode de référence est décrite par la norme NF EN 12831. Elle additionne deux types de pertes :

• Par les parois : murs, toiture, plancher bas, fenêtres et portes. Pour chaque paroi, on multiplie sa surface par son coefficient de transmission thermique U (en W/m².K) et par l'écart de température. On ajoute les ponts thermiques, aux jonctions entre parois.
• Par le renouvellement d'air : ventilation et infiltrations. L'air froid qui entre doit être réchauffé.

Un exemple simplifié : un mur de 40 m² en meulière non isolée a un coefficient U d'environ 2 W/m².K. Avec 20 °C dedans et −7 °C dehors, l'écart est de 27 °C. Ce mur perd donc 40 × 2 × 27 = 2 160 W. Le même mur isolé par l'intérieur (U ≈ 0,4) ne perd plus que 432 W. Multipliez ce calcul par chaque paroi de chaque pièce, ajoutez la ventilation : vous obtenez le besoin réel du logement.

Étape 2 : la température extérieure de base

La température extérieure de base est la température minimale de référence de la commune, fixée par l'annexe nationale de la norme selon le département et l'altitude. Elle ne correspond pas au record de froid, mais à une température basse que l'on retrouve quelques jours par hiver. Les déperditions sont calculées pour cette valeur : c'est la puissance dont le logement a besoin les jours les plus froids.

Étape 3 : lire la puissance de la pompe à chaleur au bon endroit

La puissance d'une pompe à chaleur air-eau dépend de deux températures : celle de l'air extérieur et celle de l'eau de chauffage. Plus il fait froid dehors et plus l'eau doit être chaude, plus la puissance disponible diminue. Une machine annoncée « 8 kW » à +7 °C extérieur et 35 °C d'eau peut ne fournir que 6 kW à −7 °C et 55 °C. Nous comparons donc les déperditions à la puissance que donne le fabricant à la température de base et à votre température d'eau, dans ses tableaux de performances.

Étape 4 : le point de bivalence et l'appoint

Pour éviter de surdimensionner, on accepte souvent que la pompe à chaleur couvre seule les besoins jusqu'à une certaine température extérieure, le point de bivalence, puis qu'un appoint (résistance électrique ou chaudière dans une solution hybride) complète en dessous. Comme les journées très froides sont rares, l'appoint ne fournit alors qu'une petite part de l'énergie de l'hiver. Le bon réglage dépend du climat local, de l'isolation et du prix de l'énergie.

Et l'eau chaude sanitaire ?

Si la pompe à chaleur produit aussi l'eau chaude, on dimensionne le ballon selon le nombre de personnes et les habitudes du foyer. La production d'eau chaude se fait en général en priorité, par périodes : elle n'a pas besoin d'augmenter la puissance de chauffage, mais elle doit être prise en compte dans la régulation.

Le dimensionnement ne s'arrête pas à la machine

Une pompe à chaleur a besoin d'un débit d'eau suffisant et d'un volume d'eau minimal dans le circuit pour fonctionner correctement. Nous vérifions le diamètre des canalisations, le circulateur, le vase d'expansion, et prévoyons un ballon tampon ou un découplage hydraulique quand le réseau l'exige. Voir notre page réseau hydraulique et traitement de l'eau.