Quelle puissance de pompe à chaleur prévoir pour une maison de 150 m² ?

Deux astuces pour un calcul rapide de la puissance d’une PAC 

Estimer rapidement la puissance nécessaire pour votre future pompe à chaleur permet de se faire une idée rapide du budget. Attention, ce n'est pas une méthode fiable, mais un moyen simple pour évaluer l'envergure du projet. Deux astuces existent : l'une basée sur l'utilisation d'un coefficient multiplicateur, l'autre basée sur la consommation de mazout de l'ancienne chaudière.   

Astuce 1 : utilisation d'un coefficient unique 

C'est une méthode qui permet d'obtenir une puissance estimée, pas un outil de calcul professionnel. C'est toutefois une matrice utilisée par les équipes chargées de fournir un premier niveau de prix. Comment s'y prendre ? 

Il faut multiplier la surface à chauffer de la maison par un besoin thermique moyen exprimé en W/m². Ce besoin équivaut à environ 70 W. Pour une surface à chauffer de 150 m², le calcul est le suivant : 

• P (kW) = (150 × 70)/1 000 = 10,5  

Une pompe à chaleur de puissance 9 à 11 kW donne un premier ordre de grandeur. 

N.B. Ce calcul vaut pour tous les types de pompes à chaleur (air-eau, air-air, sol-eau).

Astuce 2 : estimation via l'ancienne consommation de mazout

Si la pompe à chaleur remplace la chaudière, le calcul de puissance peut s'effectuer à partir de la consommation annuelle de mazout des années précédentes. Cette méthode fournit une estimation assez fiable. Les paramètres du calcul sont : 

• consommation annuelle de mazout en litres ;

• rendement de l'ancienne chaudière ;

• heures de fonctionnement annuelles à pleine charge ;

• facteur multiplicateur de 10,5 kW.

Pour une maison de 150 m² qui consommait 2 500 litres de mazout par an (chauffage et eau chaude compris), le résultat est d'environ 8 kW. 

Puissance d'une PAC pour une maison de 150 m² : formule et exemple

Déterminer avec précision la puissance d'une pompe à chaleur est la garantie d'obtenir un chauffage de qualité. Pour cela, les professionnels utilisent trois méthodes présentant des degrés de finesse distincts. Elles comprennent le ratio en W/m² plus poussé et la formule volumique utilisée par les experts. Tous ces calculs valent pour toutes les technologies de pompe à chaleur. 

La méthode par la puissance spécifique en W/m² 

Le calcul par la méthode de la puissance spécifique en W/m² exprime ce que la pompe à chaleur doit fournir pour garantir le confort dans le logement. Cette méthode, qui donne des fourchettes de puissance selon des typologies de bâtiments, s'appuie sur les repères suivants :

• 50 à 70 W/m² pour une maison ancienne à faible isolation ;

• 30 à 40 W/m² pour une construction avec une bonne isolation ;

• 25 à 30 W/m² en Minergie ;

• 8 à 13 W/m² en Minergie-P. 

La formule utilisée par les experts 

Les professionnels utilisent la formule volumique. Elle est plus précise pour déterminer la puissance nécessaire de la pompe à chaleur par rapport à la réalité concrète de la maison et s’exprime comme suit :  

P (W) = V × G × ΔT

Où : 

• V = surface × hauteur sous plafond ;

• G = coefficient de déperdition en W/(m³.K) ;

• ΔT = 20 °C intérieur, moins la température extérieure de dimensionnement.

Par exemple, à Genève, la référence SIA fixe la température extérieure de conditionnement à - 4 °C. Pour une maison ancienne rénovée à Genève, avec cette formule, on obtient : 

P (W) = (150 m² × 2,5 m) × 1 × 24 = 9 000 W = 9 kW.

Puissance de PAC pour 150 m² : zoom sur l’isolation

Calculer avec précision la puissance d'une pompe à chaleur nécessite une approche méticuleuse. C'est surtout la qualité de l'isolation de la maison qui impacte le niveau de puissance nécessaire. Une puissance qui peut varier d'un facteur 1 à 5. Voyons comment obtenir une vue d’ensemble de la puissance d’une PAC pour 150 m².

Récapitulatif de l'impact de l'isolation sur la puissance 

Les chiffres suivants prennent comme exemple une maison de 150 m² en Suisse. Les calculs s'effectuent à partir de la surface de référence énergétique (SRE).

Les paramètres qui impactent le résultat en détail

Conservons l’exemple de la maison ancienne de 150 m² où l'isolation a été réalisée partiellement. La puissance nécessaire au chauffage varie de 7,5 à 10,5 kW. Les paramètres suivants impactent le calcul : 

• changement des menuiseries ; 

• isolation de la toiture ;

• isolation des murs extérieurs ;

• isolation de la dalle sur une cave non chauffée. 

N.B. Les travaux d'isolation à effectuer en priorité concernent la toiture ou le changement des menuiseries. 

Surface de référence énergétique ou surface habitable ?

La surface de référence énergétique (SRE) d'une maison prend en compte toutes les surfaces chauffées, murs compris. La surface habitable ne compte que les pièces à vivre. Aussi, l'application du ratio à la surface habitable unique sous-estime la puissance de la pompe à chaleur de 10 à 15 %. Par exemple, une maison de 200 m² de SRE changera de gamme de puissance pour sa pompe à chaleur.

Volume, altitude, usage : quand la surface et l’isolation ne suffisent pas

Le calcul de puissance à partir de la surface à chauffer et de l’isolation n'est pas suffisant et pour cause : deux maisons de 150 m² similaires en isolation peuvent demander des puissances très différentes. Trois facteurs permettent d'expliquer ce phénomène : le volume réel à chauffer, le climat du lieu et l'utilisation du bâtiment.

Déperdition et hauteur sous plafond 

C'est simple à comprendre : une maison de 150 m² de surface avec 3 m sous plafond chauffe 20 % d'air intérieur de plus qu'une maison avec 2,50 m sous plafond. Avec la formule de puissance volumique, les 10 kW de puissance deviennent 12 kW. C'est le cas typique en Suisse romande dans une ferme rénovée, une maison de maître ou une pièce cathédrale sous toiture. 

Sur plateau ou au-dessus de 800 m ?

L'altitude où se situe la maison modifie également la puissance nécessaire pour produire le chauffage. On retrouve cette différence dans la température extérieure de dimensionnement, qui baisse d'environ 0,5 °C tous les 100 m. Par exemple : 

• maison de 150 m² à Genève : puissance nécessaire d’environ 9 kW ;

• maison de 150 m² à La Chaux-de-Fonds : puissance nécessaire e’environ 11 kW. 

Commerce, bureau, cave viticole

Les paramètres qui influencent le calcul de puissance se situent cette fois sur la configuration des lieux et surtout sur leurs usages. Un commerce, un bureau ou une cave viticole de 150 m² ne présentent pas la même architecture, les mêmes horaires d'utilisation et d’occupation. On ne retrouve pas non plus la même typologie de ventilation et le même degré d'humidité. La puissance de la PAC sera différente.

Radiateur, plancher chauffant : les paramètres à ajouter  

Un bon dimensionnement de pompe à chaleur ne s'arrête pas à la prise en compte de la surface, de l’isolation, des usages et de son architecture. Il dépend aussi des émetteurs que la pompe à chaleur doit alimenter. Deux critères sont essentiels : la température de départ de l'eau et le supplément à prévoir lorsqu’un ballon d'eau chaude sanitaire est ajouté.

Température de départ de l'eau 

Dans un système de production de chaleur destiné au chauffage, la température de départ de l'eau et la température qui est envoyée par la pompe à chaleur dans les radiateurs ou le plancher chauffant. Et elle est très différente : 

• la température de l'eau pour un plancher chauffant est d'environ 35° ;

• la température de l'eau pour des radiateurs récents est d'environ 55° ;

• la température de l'eau pour d’anciens radiateurs en fonte est d'environ 70°. 

Supplément de puissance pour l’eau chaude sanitaire 

Dans certains cas, la pompe à chaleur doit fournir des calories pour chauffer un ballon d’eau chaude sanitaire de 200 litres ou pour produire de l’eau chaude instantanément. Dans ce cas, le chauffagiste prévoit une réserve de puissance en plus. Pour une maison occupée par 2 à 4 personnes, l'Office Fédéral de l’Énergie (OFEN) chiffre à environ 750 W la puissance additionnelle nécessaire. 

Impact de la technologie sur la puissance à prévoir

En théorie, la technologie de la pompe à chaleur n'impacte pas le niveau de la puissance nécessaire. La raison : les formules de calcul prennent en compte des éléments exogènes à la pompe à chaleur elle-même. Mais en réalité, il est parfois nécessaire de prévoir une puissance légèrement supérieure ou légèrement inférieure à celle calculée.

Pompe à chaleur air-eau 

Chiffrer la puissance d'une pompe à chaleur air-eau nécessite de prendre en compte la température de l'air extérieur. C'est pourquoi le dimensionnement d'une pompe à chaleur air-eau ne doit pas s’arrêter à la lecture des fiches techniques. La puissance affichée correspond à une température extérieure peu réaliste en Suisse de +7 °C en hiver. 

À noter : pour fournir 9 kW de puissance à -7 °C, il faut souvent un modèle dont la puissance affichée (et mesurée à +7 °C) est plus élevée.  

Pompe chaleur air-air 

Une pompe à chaleur air-air s'appuie également sur une unité extérieure similaire à celle de la pompe à chaleur air-eau. Mais de plus, la PAC air-air répartit sa puissance entre plusieurs unités intérieures dans le cas d'une installation multisplit. Le dimensionnement de la pompe à chaleur air-air doit alors tenir compte en priorité d’un ratio accepté par le fabricant entre la somme des unités intérieure et la puissance du groupe. 

N.B. Avec une maison comportant beaucoup de pièces, il faut parfois une PAC air-air plus puissante que ce que l'utilisation de la formule volumique indique. 

Pompe à chaleur géothermique 

En principe, le besoin thermique de la maison reste le même, quelle que soit la technologie utilisée. Mais une pompe à chaleur géothermique fournit sa puissance nominale tout l'hiver. Pourquoi ? Parce que le sol profond conserve une température stable. Ainsi, on peut choisir un modèle de PAC géothermique de puissance nominale plus faible qu'une PAC air-eau, qui, elle, doit compenser sa baisse de rendement quand la température extérieure est très basse.

Les conséquences d'un mauvais calcul de puissance 

Le calcul de puissance vous paraît compliqué ? C'est le prix à payer pour éviter des problèmes qui peuvent vous coûter cher. En effet, une erreur de puissance ne se voit pas le jour de l'installation, sauf sur le prix de la machine, qui peut être plus élevé ou moins élevé. Mais l'erreur se paie sur la facture et sur la durée de vie de la pompe à chaleur. 

Cas de la pompe à chaleur sous-dimensionnée 

Choisir une pompe à chaleur sous-dimensionnée est attractif du point de vue du prix. Les modèles sont moins chers. En revanche, quand la température extérieure baisse, la consommation d'électricité augmente parce qu'elle tourne sans cesse. Et par grand froid, la résistance électrique d'appoint s’active. La facture d’électricité qui tombe après l’hiver affiche alors des montants astronomiques.

Exemple de la pompe à chaleur surdimensionnée 

Attention à l'idée selon laquelle “qui peut le plus peut le moins”. Une pompe à chaleur surdimensionnée de façon trop importante démarre et s'arrête trop souvent. Résultat : le compresseur s'use et dégrade son efficacité de façon prématurée. Et une machine plus puissante est aussi plus volumineuse, ce qui accroît l'encombrement de la pompe à chaleur dans la chaufferie. 

En résumé, le surdimensionnement se paie trois fois : 

• sur le prix d'achat plus élevé ;

• sur la durée de vie de l'appareil, qui sera raccourcie ; 

• sur le rendement annuel qui baisse.

La solution : un bon bilan thermique

Pour obtenir une pompe à chaleur de puissance adaptée aux caractéristiques spécifiques de la maison, la seule solution est le bilan thermique. Effectué par un professionnel, il calcule les déperditions de la maison pièce par pièce. Son contenu, encadré par la SIA 384 201, s’appuie sur le relevé des éléments suivants : 

• parois ;

• fenêtres ;

• volumes ; 

• ventilation.  

N.B. Ce bilan thermique est utile pour les aides financières cantonales. 

Puissance de pompe à chaleur pour 150 m² : éléments à retenir 

Que ce soit en utilisant les astuces de calcul ou les formules volumiques des professionnels, les chiffres pointent vers les mêmes valeurs. Pour une maison de 150 m², une puissance de 9 à 11 kW est un bon point de départ. Le résultat final dépendra de la qualité d'isolation, de la hauteur sous plafond, de l'altitude du lieu, du type de radiateurs et de la technologie de la pompe à chaleur. Pour éviter les erreurs de calcul et leurs conséquences fâcheuses, n'hésitez pas à vous rapprocher d'un professionnel.