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Dimensionnement d’une pompe à chaleur (PAC)

Le dimensionnent d’une PAC, commence par le calcul des déperditions thermiques à travers l’enveloppe, selon la norme EN-12-831. La suite des calculs s’effectue selon la norme NF DTU 65.16 .

Choix d’une PAC

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

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

Il faut connaitre la température d’eau T_s à la sortie de la PAC. Car pour un même modèle de PAC, la puissance de chauffe n’est pas la même pour des températures T_s différentes. Le rendement d’une PAC est meilleur quand la température T_s est plus basse. Mais en rénovation, si les émetteurs de chaleur existants doivent être repris, on n’a pas le choix. 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.

Quelle puissance retenir pour la PAC et l’appoint

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 % des déperditions thermiques calculées (entre 70 et 100 % pour les PACs à variation de puissance). On détermine la puissance de la PAC dans cette fourchette, selon ce que proposent 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. La puissance totale délivrée par la pompe à chaleur et l’appoint est égale à 120 % maximum des déperditions calculées. On en déduit la puissance de l’appoint.  

2) Température des pièces

Des valeurs par défaut sont indiquées dans la norme, mais on peut les modifier selon les désidérata des clients.

3) Ventilation

  • Naturelle
  • VMC simple
  • VMC double flux

4)  Le préchauffage

La durée de préchauffage est le délai nécessaire au réchauffement des locaux après une période de chauffage réduit (vacances, WE,…).

Un préchauffage rapide augmente de beaucoup la puissance du générateur de chaleur, il faut donc être raisonnable ! A voir avec votre client.

Le contrôle à distance de la mise en route du générateur de chaleur quelques heures avant le retour dans les locaux permet de diminuer, ou supprimer, ce besoin de puissance supplémentaire.

5)  Eau chaude sanitaire (ECS)

  • Préciser si le générateur de chaleur doit prendre en compte l’ECS, et de quelle façon
  • L’appoint électrique
  • La capacité du ballon

6)  Le générateur de chaleur

Préciser s’il s’agit d’une PAC, ou tout autre générateur de chaleur (chaudière (à gaz, granulés de bois, …).

 

7)  Calcul des déperditions thermiques

Pour le calcul des déperditions à travers l’enveloppe, il faut préciser :

  • Les parois verticales, donc tous les murs extérieurs, ouvertures (fenêtre, portes, …)
  • La toiture
  • le sous-sol

8)  Le calcul proprement dit

A chaque paroi correspond un coefficient thermique U. Le calcul thermique consiste à prendre chaque paroi à tour de rôle, multiplier sa surface par son coefficient thermique U, et ajouter les résultats.

Simple à dire, mais pas simple à faire car il y a beaucoup de tâches répétitives. Et qui dit tâches répétitives dit logiciel !

III  La solution Thermic de DESA

Thermic de DESA se distingue des autres logiciels par ses caractéristiques uniques :

1)  Description des parois du plan et coefficients thermiques

La description des parois du plan et les coefficients thermiques U pour chaque type de parois sont d’abord traités séparément. Ils sont réunis au moment du calcul.

Ce qui fait qu’il est facile de tester plusieurs scénarios. On peut :

  • Retoucher les coefficients thermiques et relancer le calcul avec le même plan
  • Retoucher le plan et relancer le calcul avec les mêmes coefficients thermiques

2)  Carnet de coefficients thermiques

Les coefficients thermiques des parois d’une affaire sont regroupés dans un carnet, propre à l’affaire. Un carnet peut devenir un modèle réutilisable pour les affaires prochaines.

3)  Saisie graphique des parois de l’enveloppe

La saisie des parois en mode textuel est fastidieuse.

Avec Thermic de DESA, cette description est graphique et interactive, donc une façon très différente de faire les choses. Si on utilise un télémètre laser BT (Bluetooth),  à chaque clic de longueur de mur on peut voir le plan se dessiner au fur et à mesure sur l’écran.

4)  Le calcul des déperditions thermiques

Le calcul tient compte

  • du plan et
  • du carnet de coefficients thermiques.
Exemple : si on veut comparer les déperditions avant travaux d’isolation, puis après, on change de carnet de types de parois. C’est tout.

V  Dimensionner la pompe à chaleur

Des paramètres supplémentaires, propres à la PAC, restent à préciser.

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

Il faut connaitre la température d’eau T_s à la sortie de la PAC. car pour un même modèle de PAC, la puissance de chauffe n’est pas la même pour des températures T_s différentes.

Le rendement d’une PAC est meilleur quand la température T_s est plus basse. Mais en rénovation, si on doit reprendre des émetteurs de chaleur existants, on n’a pas le choix.

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 doit convenir. 50/55°C pour les radiateurs basse température qui offrent une surface d’échange plus importante.
  • Par contre, avec les vieux radiateurs en fonte avec un échange de chaleur médiocre, un départ d’eau de 65 °C est nécessaire, avec en plus, un système hybride. Dans ce cas, les PAC ne sont pas à leur avantage.

2)  Quelle puissance retenir pour la PAC et l’appoint ?

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

Globalement, la puissance calorifique de la pompe à chaleur doit être comprise entre 80 et 100 % des déperditions thermiques calculées (entre 70 et 100 % pour les PACs à variation de puissance).

On détermine la puissance de la PAC dans cette fourchette, et selon les catalogues 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. Il faut reprendre le calcul des déperditions thermiques avec T_arrêt.

La puissance totale délivrée par la pompe à chaleur et l’appoint est égale à 120 % maximum des déperditions calculées.

On en déduit la puissance de l’appoint.

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