Les avis de l`ADEME : les pompes à chaleur

Les Avis de l’ADEME
Bâtiment
Economies d’énergie
L e s P o m p e s à C h a le u r
ENJEUX DE LA PROBLEMATIQUE
Depuis 2005, des aides financières publiques sont
accordées pour l’installation de pompes à chaleur (PAC)
chez les particuliers, du fait du caractère renouvelable
de l’énergie utilisée pour ce système de chauffage.
Ces aides sont versées sous réserve de la bonne
performance technique de l’appareil, garantie d’un réel
gain environnemental et énergétique par rapport à
d’autres solutions faisant intervenir des ressources
fossiles. La qualité de la conception de l’installation, la
régularité de la maintenance et un démantèlement
approprié en fin de vie sont aussi des éléments
importants pour garantir la performance technique et
environnementale du système.
L’ADEME et l’AFPAC (Association Française pour les
Pompes à Chaleur) estiment à environ 100 000
machines le nombre de PAC commercialisées en 2007
toutes technologies confondues (+100% d’augmentation
en 2006 et 2007).
DESCRIPTION
Une
pompe
à
chaleur
est
une
machine
thermodynamique qui transfère l'énergie thermique
d'une source froide vers une source chaude.
En mode chauffage, la PAC prélève de la chaleur du
milieu environnant et la restitue dans le logement à un
niveau de température plus élevé. Les PAC sont pour la
plupart réversibles, c'est-à-dire qu'elles peuvent prélever
de la chaleur dans un bâtiment, et donc le rafraîchir, et
rejeter cette chaleur à l'extérieur.
Les PAC peuvent également être utilisées pour la
production d’eau chaude sanitaire, soit en tant que
système indépendant, soit en tant que fonctionnalité
supplémentaire au chauffage par PAC de la maison,
éventuellement complétée par une résistance électrique.
Il existe deux grands types de pompes à chaleur:
- Les PAC géothermiques, qui puisent la chaleur dans
le sol ou dans l'eau (nappes phréatiques, lacs, rivières
ou mer).
- Les PAC aérothermiques, qui puisent, quant à elles,
la chaleur dans l'air.
On parle selon les cas de modèles air/air, air/eau,
sol/sol, sol/eau, eau/eau ou eau glycolée/eau.
Le premier terme désigne l’origine du prélèvement, le
second le mode de distribution de la chaleur. Seule
exception : la PAC eau glycolée/eau qui puise la chaleur
dans le sol (avec des capteurs enterrés contenant de
l‘eau glycolée).
DEVELOPPEMENTS
Le retour d’expérience de l’ADEME est issu notamment
de campagnes de mesure effectuées en 2007 sur des
typologies de PAC et de logements variés, et d’une
étude théorique sur le cas d’une maison individuelle.
Le marché des PAC (source : AFPAC)
Le marché des PAC est en forte augmentation en
Europe depuis le début des années 90. En France, le
développement de l’offre associé au programme EDF de
développement des PAC dans le cadre général de son
offre commerciale Vivrelec a dynamisé très fortement le
marché. La progression s’est encore accentuée avec la
mise en place des crédits d’impôts en 2005. En nombre
de matériel, avec une vingtaine de fabricants, la France
est le deuxième marché européen de la pompe a
chaleur derrière la Suède.
Economies d’énergie
Sous réserve que le Coefficient de Performance (COP*)
de la machine soit au minimum de 3,5, que la PAC soit
correctement dimensionnée et mise en œuvre et
bénéficie d’une maintenance régulière, l’expérience
montre qu’une pompe à chaleur permet un gain de
consommation énergétique par rapport aux solutions de
chauffage à combustibles fossiles. Le gain est encore
plus évident lorsque l’on compare les PAC au chauffage
électrique.
Impact sur les émissions de gaz à effet de serre
L'impact sur l'effet de serre des PAC résulte de
l'émission du fluide frigorigène présent dans celles-ci
(généralement lorsque l'installation, arrivée en fin de vie,
doit être éliminée et vidée du fluide qu'elle contient ou
lors de fuites) et, de manière prépondérante, de
l'électricité nécessaire à son fonctionnement (dont la
fabrication s'accompagne d'émissions de CO2).
En considérant l'ensemble de ces effets, les calculs
montrent qu'une PAC permet de réduire d'un facteur de
1,5 à 4 les émissions de CO2 nécessaires au chauffage
d'un logement par rapport à un système de chauffage à
combustible fossile.
* COP : La performance énergétique d'une pompe à chaleur se traduit
par le rapport entre la quantité de chaleur produite par celle-ci et
l'énergie électrique consommée par le compresseur.
Performance technique de l’installation
Des initiatives se développent pour promouvoir la qualité
1
technique des PAC, comme le marquage Eurovent ,
qui garantit notamment que les puissances et COP sont
conformes aux valeurs annoncées par les constructeurs,
par des essais réalisés dans des laboratoires
indépendants.
Le Label Promotelec2 (progressivement remplacé par la
certification NF PAC) est attribué, quant à lui, aux
matériels qui satisfont à un cahier des charges fixant,
entre autres, les performances des appareils dans des
conditions d’essai identiques.
Par ailleurs l'ADEME recommande la charte qualité
QualiPAC de l'AFPAC (Association Française pour les
Pompes A Chaleur), qui définit un certain nombre
d'engagements de qualité que l'installateur adhérent doit
respecter.
En définitive l’ADEME recommande l’achat de PAC
porteuses du marquage NF PAC (ou Eurovent à défaut),
et d’avoir recours à un installateur respectant la charte
QualiPAC.
Sur la période de suivi, d'octobre 2003 à septembre
2004, le COP moyen annuel mesuré a été de 3,1 (pour
un COP de la machine initial de 3,8) et le coût du
chauffage de seulement 2,1€ HT/m², correspondant à
une énergie électrique consommée pour le chauffage de
32 kWh/m². Ce coût est très faible par rapport aux
valeurs rencontrées usuellement pour d’autres modes
de chauffage.
L'appoint électrique a représenté moins de 0,5% de la
consommation totale de chauffage. Sur cette année de
mesure, le CO2 évité par rapport à un système de
chauffage par chaudière gaz a été de 2,7 tonnes.
Ces valeurs sont représentatives de PAC installées dans
de l’habitat neuf. Dans le cas de rénovation, on
rencontre habituellement des COP moyens annuels de
2,5 à 2,6.
AVIS DE L ‘ADEME
1
2
Promotelec est une association créée en 1962 pour promouvoir la
sécurité et la qualité des installations électriques dans le bâtiment.
COUTS
Le coût dépend du type de PAC considérée (données
2006). Ces coûts ont tendance à stagner.
Coûts d’investissement :
- Entre 60 et 90 € TTC par m² chauffé et rafraîchi pour
les PAC air/eau et air/air
- Entre 70 et 100 € TTC par m² chauffé pour les PAC
sol/sol et sol/eau
- Entre 80 et 185 € TTC par m² chauffé pour les PAC
eau glycolée/eau et eau/eau
Coûts de fonctionnement :
- Entre 2, 3 et 3,7 € TTC par m² et par an
L’ADEME est favorable à l’utilisation de tous les
types de pompes à chaleur et préconise un COP
machine minimum de 3,5. Elles peuvent constituer des
solutions de chauffage très performantes du point de
vue technique et environnemental, si les systèmes mis
en place sont de bonne qualité (NF PAC et QualiPAC).
Il ne s'agit néanmoins que d'une solution parmi d'autres,
qui n'est pas nécessairement adaptée à toutes les
situations. Seule une étude thermique sérieuse peut
valider ou non l'intérêt d'une PAC dans une situation
donnée, en vérifiant en particulier que les déperditions
thermiques du bâtiment ne sont pas trop élevées.
Dans tous les cas, et comme pour tout système de
chauffage, l'ADEME préconise en premier lieu de réduire
au maximum les besoins de chauffage en veillant à la
qualité d'isolation thermique du bâtiment (murs, toiture,
combles, fenêtres, …) et à son exposition.
POUR EN SAVOIR PLUS
EXEMPLE DE REALISATION
L'ADEME réalise des suivis d'installation de PAC chez
les particuliers de façon à évaluer les performances de
ces systèmes en situation réelle.
Un exemple standard est celui d'une maison individuelle
de 175 m² située à Vaugneray (Rhône) et construite en
2002.
Cette habitation est chauffée par une PAC eau
glycolée/eau de 10,6 kWth (puissance thermique)
utilisant deux sondes géothermiques de 80 m de
profondeur alimentant un plancher chauffant –
rafraîchissant.
Consulter les sites et documents suivants :
•
•
•
•
guide grand public :
http://www.ademe.fr/particuliers/Fiches/pac/inde
x.htm
site Internet de l'AFPAC (Association française
pour la PAC) : www.afpac.org
site commun ADEME/BRGM sur la géothermie :
www.geothermie-perspectives.fr
site du projet européen Ground Reach sur les
PAC géothermales : www.groundreach.eu
CONTACT ADEME
[email protected]
N°1 – Bâtiment, Economies d’énergie, déc 2007
Avis de l’ADEME téléchargeables sur le site de l’ADEME (www.ademe.fr)
Eurovent est une société filiale d’Eurovent/Cecomaf, fédération
européenne de l’industrie HVACR (heating, ventilation, air
conditioning, refrigeration) basée à Bruxelles.
Les Avis de l’ADEME
Les pompes à chaleur
Les avis qui sont présentés dans cette rubrique sont issus de retours d’expérience de l’ADEME. Ils ne
sont pas exhaustifs et sont susceptibles d’être actualisés en fonction des informations communiquées
à l’ADEME.
Une pompe à chaleur (PAC) est une machine thermodynamique qui transfère de l'énergie thermique
d'une source froide vers une source chaude. En mode chauffage, la PAC prélève de la chaleur du
milieu environnant (dans l'air, le sol ou dans l'eau) et la restitue dans le logement à un niveau de
température plus élevé, adapté au chauffage. Pour réaliser ce transfert de chaleur et cette élévation
de température, la PAC doit fournir un travail qui peut être :
- soit de type compressif. Un compresseur, associé à d'autres organes, fait circuler, et passer de l'état
gazeux à l'état liquide, un fluide frigorigène. Ce compresseur peut être mis en rotation par un moteur
électrique ou un moteur thermique.
- soit de type physico-chimique. Il s'agit dans ce cas de machines dites "à absorption" qui utilisent de
l'énergie thermique (brûleur au gaz naturel par exemple) pour assurer le transfert d'énergie en utilisant
comme vecteur un couple d'éléments chimiques (NH3-Eau ou Eau-LiBr).
Aujourd'hui, la majorité des PAC sont à compresseurs entraînés par moteur électrique (95% du
marché français). Les éléments indiqués ci-après concernent ce type de machine.
Les PAC sont aussi pour la plupart, réversibles, c'est-à-dire qu'elles peuvent, par inversion de leur
cycle de fonctionnement, prélever de la chaleur dans un bâtiment, et donc le rafraîchir, et rejeter cette
chaleur à l'extérieur, dans le milieu environnant.
Il existe deux grands types de pompes à chaleur à compression : les PAC géothermiques et les PAC
aérothermiques.
Les PAC géothermiques puisent la chaleur dans le sol ou dans l'eau (nappes phréatiques, ou plus
rarement lacs, rivières ou mer). Les PAC aérothermiques puisent, quant à elles, la chaleur dans l'air
(extérieur ou extrait du logement). Pour plus d'informations, sur les différents types de PAC et leurs
applications :
- guide grand public : http://www.ademe.fr/particuliers/Fiches/pac/index.htm
- site internet de l'AFPAC (Association française pour la PAC) : www.afpac.org
- site commun ADEME/BRGM sur la géothermie : www.geothermie-perpsectives.fr
Caractéristiques des PAC en rapport avec les missions de l'ADEME
1) URE/MDE
Sous certaines conditions, les PAC permettent un gain de consommation énergétique par rapport aux
solutions de chauffage à combustibles fossiles. On peut par exemple montrer qu'un système de
chauffage par PAC, comparé à une solution avec chaudière gaz à condensation, conduit à des
économies en énergie primaire dès lors que le Coefficient de Performance de la PAC (COP) indiqué
par le constructeur (et mesuré en centre d'essai selon des normes) est au minimum de 3, que la
machine est correctement dimensionnée et mise en oeuvre et bénéficie d'une maintenance régulière
(détails dans le document : PAC niveau N-1 Mesures).
Lorsqu'une PAC vient en remplacement d'un chauffage électrique direct à effet Joule, le gain en
énergie primaire, est d'autant plus évident. De plus, ce gain s'accompagne d'une réduction de la
puissance appelée sur le réseau.
2) Réduction des émissions de gaz à effet de serre
L'impact sur l'effet de serre des PAC résulte de l'émission du fluide frigorigène présent dans celles-ci
(généralement lorsque l'installation, arrivée en fin de vie, doit être éliminée et vidée du fluide qu'elle
contient) et, de manière prépondérante, de l'électricité nécessaire à son fonctionnement (dont la
fabrication s'accompagne d'émissions de CO2). En considérant, l'ensemble de ces effets, les calculs
montrent qu'une PAC permet de réduire d'un facteur de 1,5 à 4 les émissions de CO2 nécessaires au
chauffage d'un logement par rapport à un système de chauffage à combustible fossile (détails dans le
document : PAC niveau N-1 GES). Ceci est particulièrement vrai en France où le contenu en CO2 du
kWh électrique pour l'usage chauffage est faible (180 g de CO2 par kWh), mais cela reste vrai
également pour des contenus beaucoup plus élevés et explique l'engouement général pour les PAC
en Europe.
3) PAC = EnR ?
Une PAC est un système qui valorise l'énergie disponible puisée dans l'environnement immédiat (sol,
air, eau) ; cette énergie est renouvelable et provient en majorité du flux thermique solaire. C'est pour
cette raison que l'Etat accorde aux PAC (sous certaines conditions) les mêmes incitations fiscales
(crédit d'impôt) que les équipements solaires ou fonctionnant au bois, par exemple.
Les quantités d'énergie renouvelable susceptibles d'être mobilisées par les PAC sont importantes.
L'exercice "PPI Chaleur", mené par la Direction Générale de l'Energie et des Matières Premières, a
par exemple montré que le potentiel de valorisation des énergies renouvelables par les PAC était très
supérieur à ce que la filière solaire thermique pouvait raisonnablement mobiliser.
La contre partie, reste l'utilisation d'électricité, mais dont l'impact peut être minimisé, à partir du
moment où l'on encourage l'utilisation de PAC performantes – limitant de ce fait leur consommation
d'énergie électrique – et le recours aux énergies renouvelables pour produire de l'électricité.
Pour toutes ces raisons l’ADEME soutient le développement des pompes à chaleur. Néanmoins, elle
a souhaité que son soutien soit apporté en contre partie d'une démarche qualité portée par les
professionnels (constructeurs et installateurs) mettant en avant une approche globale " machine + bâti
+mise en œuvre " et favorisant les PAC performantes.
En effet :
– les systèmes de chauffage par PAC ne supportent pas la médiocrité de conception et de mise
en œuvre ; le rendement annuel moyen de l'installation en dépend directement.
– plus le rendement annuel moyen d'un système de chauffage par PAC est élevé, plus ses
atouts environnementaux sont valorisés.
De plus, dans un soucis de bonne performance énergétique, l'ADEME préconise l'utilisation de
machines ayant un COP supérieur ou égal à 3,5.
Pour finir, afin de favoriser la qualité de mise en oeuvre des installations, l'ADEME recommande la
charte qualité QualiPAC de l'AFPAC (Association Française pour les Pompes A Chaleur). Cette charte
définit un certain nombre d'engagements de qualité que l'installateur adhérent s'engage à respecter.
Des informations supplémentaires sont disponibles sur : www.afpac.org
Distinction entre les technologies ?
L'ADEME soutient par principe tout type de PAC à partir de l'instant où celles-ci sont performantes et
mises en oeuvre selon les critères d'exigence de qualité requis. Chaque technique a ses spécificités
et domaines de prédilection. Les campagnes de mesures sur site montrent ainsi qu'un COP annuel
moyen minimal de 2 peut être atteint sans difficultés, par toutes les technologies (valeur en deçà de
laquelle une PAC ne présente plus d'intérêt énergétique par rapport à une solution de chauffage
standard à combustibles fossiles).
PAC et Eau Chaude Sanitaire (ECS)
Les PAC peuvent également participer à la production d'eau chaude sanitaire. Il existe alors deux
possibilités :
– La PAC qui assure le chauffage de la maison dispose également d'une fonction de production
d'ECS. L'eau est alors chauffée par la PAC avec un complément éventuel assuré par une résistance
électrique, notamment quand la PAC est à l'arrêt, hors période de chauffage.
– Une PAC indépendante, dédiée à la production d'ECS et appelée chauffe-eau thermodynamique,
est utilisée. Elle fournit alors l'eau chaude sanitaire toute l'année.
Enfin, si l'ECS ne peut être produite par un système de PAC, il peut être nécessaire d'installer un
système indépendant qui assurera cette fonction. Il peut alors s'agir par exemple d'un cumulus
électrique, ou de façon préférable d'un chauffe eau solaire.
La production d'ECS est un point à étudier avec soin, notamment lorsque la PAC vient en substitution
d'une chaudière qui assurait à la fois le chauffage des locaux et la production d'eau chaude sanitaire.
PAC et rafraîchissement
Les PAC sont en général réversibles (+ de 90% des ventes) et peuvent donc conduire à des
consommations d'énergie électrique supplémentaires en été à des fins de rafraîchissement. Les
campagnes de mesure réalisées sur site montrent cependant que l'utilisation de cette option reste
limitée et concerne des durées faibles (une quinzaine de jours par an) avec une consommation
électrique en général modérée (de l'ordre de 500 kWh par logement équipé), bien en deçà des gains
énergétiques réalisés sur la saison de chauffage, qui dure plus de 200 jours par an. Par ailleurs,
l'ADEME rappelle qu'il existe de nombreuses autres solutions à privilégier permettant d'éviter le
rafraîchissement actif. Si toutefois celui-ci est inévitable, il convient d'en minimiser l'importance en
réduisant les charges thermiques du bâtiment par un travail sur l'isolation et la mise en place de
protections solaires. Toutes les informations relatives à ce sujet sont disponibles dans le guide grand
public "confort d'été" : http://www.ademe.fr/particuliers/Fiches/confort_ete/index.htm
D'un point de vue énergétique, il est préférable lorsque la fonction rafraîchissement est utilisée, de
disposer d'un système réversible centralisé par PAC, plutôt que de recourir à des climatiseurs mobiles
ou des systèmes individuels achetés dans l'urgence en grande distribution.
PAC dans tous les cas ?
Si les PAC peuvent constituer des solutions de chauffage très performantes, il ne s'agit néanmoins
que d'une solution parmi d'autres, qui n'est pas nécessairement adaptée à toutes les situations. Les
chaudières à condensation au gaz naturel sont par exemple une solution très performante, dont
l'ADEME encourage également la diffusion, et qui peut-être plus adaptée dans certains cas.
Seule une étude thermique sérieuse peut valider ou non l'intérêt d'une PAC dans une situation
donnée.
Dans tous les cas, et comme pour tout système de chauffage, l'ADEME préconise en premier lieu de
réduire au maximum les besoins de chauffage en veillant à la qualité d'isolation thermique du
bâtiment (murs, toiture, combles, fenêtres, …) et à son exposition.
Par ailleurs, il existe en France des zones où le réseau de distribution électrique est en contrainte.
Dans ces zones, la multiplication des PAC peut avoir des conséquences en terme de
dimensionnement des installations électriques et de qualité de la fourniture d'électricité. Il convient
donc de se renseigner auprès des régies d'électricté locales, d'EDF ou des Espaces Info-Energie
avant de choisir cette solution de chauffage. Dans tous les cas, une PAC doit être munie d'un
dispositif limitant les appels de courant lors du démarrage du compresseur, ce point est à vérifier avec
l'installateur de la machine.
Les Avis de l’ADEME
Les pompes à chaleur : Réduction des émissions de gaz à effet de serre
Les avis qui sont présentés dans cette rubrique sont issus de retours d’expérience de l’ADEME. Ils ne
sont pas exhaustifs et sont susceptibles d’être actualisés en fonction des informations communiquées
à l’ADEME.
Afin d'évaluer l'impact sur l'effet de serre des PAC par rapport aux autres systèmes de chauffage, une
étude théorique a été menée en considérant le cas d'une maison individuelle neuve de 130 m², située
en région parisienne. Les émissions annuelles de CO2 résultantes du chauffage de cette maison ont
été calculées en considérant un éventail de solutions de chauffage. Pour les PAC, en plus de l'effet de
serre indirect lié à la consommation d'énergie électrique, il a été ajouté l'effet de serre direct provenant
des fuites de fluide frigorigène contenu dans la machine. Ces fuites peuvent se produire tout au long
de la vie du fait de l'étanchéité imparfaite des circuits, mais aussi lors du démantèlement de
l'installation en fin de vie. Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant :
Comparaison des émissions annuelles de CO2 pour les besoins de chauffage (eau chaude
sanitaire non considérée dans le calcul) d'une maison individuelle neuve de 130 m2, à
climat normal (source: ADEME)
Type de chauffage
Emissions annuelles de CO2 en kg
(contenu CO2 du kWh électrique pour
(La fourniture de l'eau chaude sanitaire
l'usage chauffage = 180 g)
n'est pas prise en compte)
Chaudière individuelle au bois
PAC eau/eau
PAC eau glycolée/eau
PAC air/eau
Géothermie sur réseau de chaleur
PAC air/air
PAC à détente directe sol/eau
Système solaire combiné à appoint gaz
PAC à détente directe sol/sol
Chauffage électrique par panneaux rayonnants
Système solaire combiné à appoint fioul
Chaudière individuelle à condensation au gaz
Chaufferie gaz sur réseau de chaleur
Chaudière individuelle à condensation au fioul
90
910
980
1100
1130
1250
1440
1590
1680
1960
2040
2810
3240
3670
Les systèmes de chauffage par PAC se placent donc dans le peloton de tête en terme de
minimisation des émissions de CO2. Par comparaison aux systèmes classiques à combustibles
fossiles, ils permettent de réduire de 40 à 75% les émissions de CO2.
Les calculs présentés ici ont été réalisés en considérant le contenu en CO2 du kWh électrique
français, pour l'usage chauffage, de 180 g. C'est en effet à cette valeur qu'ADEME et EDF sont
parvenus en réalisant un exercice d'évaluation historique sur les années 1998 à 2003.
Si on refait les calculs avec un contenu beaucoup plus élevé de 500 g de CO2 par kWh électrique, on
aboutit au tableau suivant :
Type de chauffage
(La fourniture de l'eau chaude sanitaire
n'est pas prise en compte)
Chaudière individuelle au bois
Géothermie sur réseau de chaleur
Système solaire combiné à appoint gaz
PAC eau/eau
Système solaire combiné à appoint fioul
PAC eau glycolée/eau
PAC air/eau
PAC à détente directe sol/eau
PAC air/air
PAC à détente directe sol/sol
Chaudière individuelle à condensation au gaz
Chaufferie gaz sur réseau de chaleur
Chaudière individuelle à condensation au fioul
Chauffage électrique par panneaux rayonnants
Emissions annuelles de CO2 en kg
(contenu CO2 du kWh électrique pour
l'usage chauffage = 500 g)
250
1590
1910
2160
2360
2370
2510
2740
2760
2860
2970
3540
3830
5440
Si la hiérarchie est modifiée et les économies moindres, les PAC apparaissent néanmoins là encore
comme un moyen très efficace de réduire les émissions de CO2 nécessaires au chauffage d'un
logement.
Ces résultats rejoignent ceux d'études menées dans différents pays (Autriche, Canada, USA, PaysBas, Suisse, …) qui toutes ont conclu – quel que soit le mix de production d'électricité pris en compte
– à l'impact positif sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre, de la substitution des
systèmes de chauffage classiques électriques ou à combustibles fossiles par des PAC performantes.
Par ailleurs, les travaux de recherche actuels s'intéressent à la minimisation de la charge en fluide
frigorigène des PAC, à l'évolution vers des fluides ayant un pouvoir de réchauffement global plus
faible, ainsi qu'à la réduction des fuites. Ces travaux laissent entrevoir un potentiel important de
réduction des émissions directes des PAC qui représentent, suivant les systèmes de 25% à 50% des
totaux indiqués dans les précédents tableaux. En tenant compte de l'augmentation prévisible des
COP, il est probable que les émisions de CO2 des systèmes de PAC se réduiront donc encore à
l'avenir.
Les Avis de l’ADEME
Les pompes à chaleur : Résultats de mesure in situ
Les avis qui sont présentés dans cette rubrique sont issus de retours d’expérience de l’ADEME. Ils ne
sont pas exhaustifs et sont susceptibles d’être actualisés en fonction des informations communiquées
à l’ADEME.
Afin de valider les performances des pompes à chaleur en situation réelle, l'ADEME a mené plusieurs
campagnes de mesure. Des logements de particuliers ont été instrumentés afin de mesurer les
consommations d'énergie des systèmes de chauffage par PAC, en considérant l'ensemble du
système, y compris l'appoint le cas échéant. Le but était de vérifier que le rendement du système de
chauffage par PAC, mesuré et moyenné sur l'ensemble de la saison de chauffage, permettait bien de
réaliser des économies d'énergie primaire. Ce rendement annuel moyen du système de chauffage, ici
appelé COP moyen annuel, est la seule grandeur qui permet de rendre compte des performances du
système dans ses conditions réelles d'utilisation.
La comparaison est effectuée, hors production d'eau chaude sanitaire, en énergie primaire en
calculant le seuil à partir duquel une PAC permet de réaliser des économies d'énergie par rapport à
un système de chauffage utilisant une chaudière à condensation au gaz. Le calcul montre que ce seuil
est de 2.
Les résultats de ces mesures sont résumés dans le graphique ci-joint :
Mesures in-situ PAC
Mise à jour du 04/01/08
4,5
Sources: ADEME/COSTIC/MD3E. Ces résultats de mesures ne peuvent être utilisés que pour illustrer le propos général d'une performance satisfaisante des PAC, toutes
technologies confondues. Ces mesures ne peuvent pas être utilisées pour établir une classification entre les technologies de PAC étant donné qu'elles concernent des
typologies de systèmes et de logements variées, dans des conditions climatiques différentes.
4,0
Valeur du COP moyen annuel au-delà de laquelle le système de
chauffage par PAC permet de faire des économies en énergie primaire
(comparaison par rapport à une chaudière gaz à condensation)
3,0
2,0
1,5
Eau glycolée / Eau,
sonde
géothermique
1,0
Eau glycolée / Eau,
capteur horizontal
0,5
0,0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Air / Eau
Air / Air
Air / Eau ; habitat collectif
Eau / Eau
Nappe phréatique
tertiaire
2,5
Sol / Eau
capteur horizontal
COP moyen annuel mesuré
3,5
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
n° du site
Sources: ADEME/COSTIC/MD3E. Ces résultats de mesures ne peuvent être utilisés que pour illustrer le propos général
d'une performance satisfaisante des PAC, toutes technologies confondues. Ces mesures ne peuvent pas être utilisées
pour établir une classification entre les technologies de PAC étant donné qu'elles concernent des typologies de
systèmes et de logements variées, dans des conditions climatiques différentes.
Les campagnes de mesures montrent donc, quelle que soit la technologie de PAC, que ce rendement
annuel moyen de 2 peut être atteint sans difficultés, si la machine de départ à un COP minimal de 3 et
qu'elle est correctement mise en oeuvre. Ces campagnes montrent également que lorsque ce
rendement n'est pas atteint, la raison est toujours liée à une mauvaise qualité de dimensionnement,
de conception ou de réalisation de l'installation. Au contraire, les réalisations soignées permettent
d'obtenir de meilleurs rendements. Il est donc particulièrement important pour une installation de PAC
de soigner la qualité d'installation et pour cela de faire appel à un installateur compétent et disposant
de références sérieuses dans ce domaine.
Afin de favoriser la qualité de mise en oeuvre des installations, l'ADEME recommande la charte
qualité QualiPAC de l'AFPAC (Association française pour les pompes à chaleur). Cette charte définit
un certain nombre d'engagements de qualité que l'installateur adhérent s'engage à respecter. Des
informations supplémentaires sont disponibles sur : www.afpac.org
Rappels de quelques définitions :
COP machine = Énergie thermique produite par la PAC/Énergie électrique consommée par la PAC
(compresseur + auxiliaires non permanents)
Le COP machine est mesuré par tous les fabricants suivant la norme européenne NF EN 14511. Il
sert de référence lors de l'achat d'une machine. Cependant, il ne peut rendre compte de la
performance effective de la machine une fois installée dans son environnement réel.
COP Système = Énergie thermique produite par la PAC/ Énergie électrique consommée par la PAC,
les auxiliaires permanents et l'appoint (éventuel)
COP moyen annuel = Valeur moyenne du COP Système sur l'année. C'est au final la valeur la plus
représentative des performances d'une installation, qui correspond à son rendement tout compris,
moyenné sur l'année, dans les conditions réelles d'utilisation.
Auxiliaires = Tous les éléments de la PAC consommant de l'énergie et autres que le compresseur.
Auxiliaires non permanents = Auxiliaires dont le fonctionnement est asservi à celui du compresseur
de la PAC (dégivrage, ventilateurs, pompes assurant la circulation des fluides caloporteurs à l'intérieur
de l'appareil).
Auxiliaires permanents = Auxiliaires qui fonctionnent en permanence pendant la saison de
chauffage, indépendamment du compresseur (pompes de circulation dans le plancher, composants
du tableau électrique, régulation, sécurités).
Calcul du seuil minimal de COP moyen annuel permettant des économies d'énergie primaire :
Le calcul est effectué en prenant comme référence une chaudière à condensation au gaz avec les
hypothèses suivantes :
Rendement nominal de la chaudière à condensation gaz = 0,95 sur PCS (COSTIC). Le rendement
annuel moyen du système de chauffage avec la chaudière à condensation gaz est considéré égal à
90 % (COSTIC) de ce rendement nominal (perte de distribution, fonctionnement à charge partielle)
soit : 0,855.
Pour 1 unité de chaleur en sortie de la chaudière, il faut donc 1/0,855 = 1,169 unité d'énergie gaz en
entrée. On considère que l'énergie gaz livrée est égale à l'énergie primaire (ce qui est donc une
hypothèse à l'avantage de la solution gaz).
La consommation des auxiliaires du système de chauffage avec chaudière représente 4% (COSTIC)
de l'énergie produite en sortie de la chaudière mais il s'agit d'énergie électrique, qui doit donc être
convertie en énergie primaire (1kWh électrique = 2.58 kWh d'énergie primaire pour la France). Donc
pour 1 unité de chaleur en sortie de chaudière, les auxiliaires ont consommé 0,04 x 2,58 = 0,103
d'énergie primaire.
Au total, pour 1 kWh de chaleur en sortie de la chaudière, il a fallu 1,169+0,103 = 1,272 kWh d'énergie
primaire.
Pour le système par PAC, le COP moyen annuel intégrant la totalité des consommations annexes, on
a plus simplement : 1 kWh de chaleur en sortie = (1/COP moyen annuel)x2,58 kWh d'énergie primaire
en entrée.
Donc le COP moyen annuel minimal pour qu'un système de chauffage par PAC soit équivalent à un
système de chauffage utilisant une chaudière à condensation gaz, en terme d'énergie primaire, est tel
que : (1/COP moyen annuel)x2,58 = 1,272; soit un COP moyen annuel de 2,03.