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Dimensionnement d’une pompe à chaleur (PAC)

Le dimensionnent d’une Pompe à Chaleur commence par le calcul des déperditions thermiques à travers l’enveloppe, selon la norme EN-12-831. Ce calcul est expliqué sur la page : calcul des déperditions thermiques 

La suite des calculs s’effectue selon la norme NF DTU 65.16 .  

Norme NF DTU 65.16 et Choix d’une PAC

Après le calcul des déperditions thermiques, des paramètres propres à la PAC, restent à préciser :

1) La température d’eau T_s à la sortie de la PAC

Pour un même modèle de PAC, la puissance de chauffe n’est pas la même pour des températures T_s à la sortie de la PAC différentes.

T_s dépend des émetteurs de chaleur (radiateurs, planchers chauffants, …etc.). Le rendement d’une PAC est meilleur quand la température T_s est plus basse.

En construction neuve, cela amène à privilégier des émetteurs de chaleur à température de fonctionnement la plus basse possible.

En rénovation, on n’a pas le choix s’il n’est pas prévu de remplacer les émetteurs de chaleur existants.

 

En règle générale :

  • Une température de départ de 45 °C maximum convient pour les planchers chauffants,
  • Une température de départ de 45 à 65 °C pour les radiateurs en acier, 50/55°C pour les radiateurs basse température qui offrent une surface d’échange plus importante.
  • Une température de départ de 65 °C est nécessaire pour les vieux radiateurs en fonte offrant un échange de chaleur médiocre. Dans ce cas, les PAC ne sont pas à leur avantage. Et un système hybride est à prévoir.

La figure montre le Coefficient de performance d’une PAC (COP) en fonction de la température extérieure pour 3 valeurs de la température de sortie de l’eau.

Avec les PACs à variation de puissance, la température de sortie est ajustée selon les besoins pour une performance optimum.

Coefficient de performance PAC

2) Quelle puissance retenir pour la PAC ?

La norme NF DTU 65.16 sur la conception et l’installation des PAC détermine le choix de la puissance calorifique d’une pompe à chaleur et de l’appoint.

En général, la puissance calorifique de la pompe à chaleur doit être comprise entre 80 et 100 {2761e5857978bdbef7446110a80e02a37dd7e51cb63fd0dfe7a1d18719617a4c} des déperditions thermiques calculées (entre 70 et 100 {2761e5857978bdbef7446110a80e02a37dd7e51cb63fd0dfe7a1d18719617a4c} pour les PACs à variation de puissance).

On détermine la puissance de la PAC dans cette fourchette, et en fonction des puissances proposées par les constructeurs.

Attention cependant. Si la température d’arrêt de la PAC T_arrêt est supérieure à la température de base T_base, c’est cette température qu’il faut retenir pour le calcul des déperditions thermiques, au lieu de T_base. Dans ce cas, c’est un système hybride qui doit assurer la génération de chaleur en dessous de T_arrêt.

3) Pour l’appoint ?

La puissance totale délivrée par la pompe à chaleur et l’appoint est égale à 120 {2761e5857978bdbef7446110a80e02a37dd7e51cb63fd0dfe7a1d18719617a4c} maximum des déperditions calculées. On en déduit la puissance de l’appoint par soustraction.

  • On voit sur ce graphique que la puissance de la PAC décroit avec la température extérieure.
  • Les déperditions thermiques à compenser, proportionnelles à la différence de température intérieure/extérieure, est une droite.
  • Au point de bivalence, les 2 courbes puissance PAC et pertes thermique se croisent. En dessous, il faut compenser la différence avec l’appoint.
  • La température d’arrêt est ici de -7°C. on arrête la PAC car la chaleur qu’elle fournit est inférieure à la puissance électrique consommée. Dans ce cas, il faut une chaudière d’appoint pour assurer l’intégralité du chauffage.
point de bivalence

4) PACs « tout en un »

Ces calculs suffisent dans les cas de PACs « tout en un » c’est à dire sous forme d’un ensemble comprenant le groupe thermodynamique, l’appoint électrique, éventuellement le ballon d’eau chaude sanitaire.

Car c’est le constructeur qui assure les autres calculs prévus dans la norme.

Sinon, ces calculs doivent être effectués par l’installateur. Ils feront l’objet d’une suite à cet article.