Quelle puissance de pompe à chaleur prévoir pour une maison de 200 m² ?
Partir de la surface de référence énergétique (SRE)
La rénovation du système de chauffage exige d'effectuer des calculs précis. Le premier geste est de calculer la surface à chauffer. Elle est très différente de la surface habitable exprimée par une agence immobilière. Pour la trouver, il faut utiliser la surface de référence énergétique - SRE - puis la convertir en volume. Parce que le chauffage d'une maison travaille en trois dimensions, pas en deux.
Prise en compte d'une surface souvent ignorée
La surface de référence énergétique (SRE) additionne toutes les surfaces de plancher chauffées d'un bâtiment. Elle inclut :
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les murs ;
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les couloirs ;
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les cages d’escalier ;
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les locaux chauffés non habités.
La surface habitable officielle ne compte que les pièces à vivre. Et calculer la puissance d'une pompe à chaleur par la seule surface habitable conduit à sous-estimer sa puissance de 10 à 15 %.
Tenir compte de la hauteur sous plafond
Fournir le chauffage à une maison, c'est travailler sur un volume. Ce volume à chauffer s'obtient en multipliant la surface de référence énergétique par la hauteur sous plafond.
Dans une maison classique, le plafond se situe en moyenne à 2,5 m. Pour notre cas ici, le volume à chauffer sera de :
200 m² × 2,5 m = 500 m³.
À titre de comparaison, avec un plafond à 3 m, le volume à chauffer est de 600 m³. Soit 20 % de volume en plus. Ce n’est pas neutre.
Relever la température de dimensionnement de la commune
Pour calculer avec précision la puissance d'une pompe à chaleur pour une maison de 200 m², il faut aussi tenir compte de la température extérieure moyenne. C'est une valeur normative attachée à une station climatique de votre secteur. Comment faire ? Vous devez connaître la valeur de votre station, puis appliquer un coefficient de correction par rapport à l'altitude où se situe votre maison.
Valeurs romandes du cahier technique SIA 2028
Ne cherchez pas à mesurer la température extérieure et à créer une moyenne vous-même. Le cahier technique SIA 2028 indique une température extérieure de dimensionnement pour chaque station climatique suisse. Voici quelques exemples.
Station | Altitude | Température de dimensionnement | ΔT à 20 °C |
|---|---|---|---|
Genève-Cointrin | 420 m | −4 °C | 24 K |
Neuchâtel | 485 m | −5 °C | 25 K |
Sion | 482 m | −6 °C | 26 K |
Payerne | 490 m | −7 °C | 27 K |
La Chaux-de-Fonds | 1 019 m | −10 °C | 30 K |
N.B. Le SIA 2028 est une étude de référence qui doit être complétée par des données plus récentes. Elle ne remplace pas l’étude thermique de la maison.
Au-dessus de la station de référence, que faire ?
Votre maison se situe à une altitude différente de celle du SIA 2028 ? Il faut appliquer un correctif sur la température de dimensionnement. Retirez 0,5 °C à tous les 100 m d'altitude supplémentaires. Par exemple :
Sur une maison de 150 m², l'écart entre Genève et La Chaux-de-Fonds fait passer le besoin de 9 à 11 kW.
Appliquer la formule volumique pour obtenir une puissance brute
La surface de référence énergétique (SRE) et la température de dimensionnement de votre domicile servent à calculer la puissance de la pompe à chaleur de manière précise. Comment ? Par l’utilisation de la formule volumique. Utilisée par tous les professionnels du chauffage, elle fait entrer dans le calcul un troisième paramètre : le coefficient de déperdition thermique du bâtiment.
La formule qui relie les trois valeurs relevées
La formule volumique s'écrit P = V × G × Δt. Elle fournit une puissance estimée de la pompe à chaleur en watts. Avec pour chaque coefficient :
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V = volume à chauffer en m³ ;
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G = coefficient de déperdition en W/(m³·K) ;
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ΔT = écart de température en Kelvins.
Pour ce calcul la valeur de référence de la température intérieure est fixée à 20 °C. C'est la température de consigne ou la température de confort.
Exemple pour une maison de 200 m² à Genève :
P = 500 × 1 × 24 = 12 000 W - soit 12 kW.
Un coefficient G lié à l'état énergétique du bâtiment
À quoi correspond le coefficient G ? Fondamental pour préparer l'installation de la pompe à chaleur, il traduit la qualité de l'isolation de la maison en watts perdus par m³ et par degré Kelvin.
Voici des valeurs illustratives :
État du bâti | Valeur de contrôle | G en W/(m³·K) | Puissance brute |
|---|---|---|---|
Ancienne, isolation faible ou partielle | 50 à 70 W/m² | 0,85 à 1,15 - valeur repère : 1 | 10 à 14 kW |
Ancienne bien isolée, rénovation complète | 40 à 50 W/m² | 0,65 à 0,85 | 8 à 10 kW |
Récente, aux normes actuelles | 30 à 40 W/m² | 0,50 à 0,65 | 6 à 8 kW |
Minergie | 25 à 30 W/m² | 0,40 à 0,50 | 5 à 6 kW |
Minergie-P | 8 à 13 W/m² | 0,15 à 0,20 | 1,6 à 2,6 kW |
N.B. Les valeurs de G proviennent de valeurs de contrôle en W/m² pour une hauteur sous plafond de 2,5 m et un ΔT de 24.
Ajouter l'eau chaude sanitaire et vérifier en w/m²
Le calcul de puissance d'une pompe à chaleur par la formule volumique a des limites. Il ne prend en compte que le volume à chauffer, donc les besoins de chauffage. Pour autant, parfois, la pompe à chaleur doit également fournir la chaleur nécessaire à la production d'eau chaude sanitaire. Dans ce cas, il est nécessaire d'ajouter une réserve de puissance, qui varie avec le nombre d’occupants.
L'eau chaude sanitaire demande de la puissance en plus
Une pompe à chaleur qui intègre la production de l'eau chaude sanitaire demande une réserve de puissance en plus de la puissance nécessaire pour répondre aux besoins du chauffage. L'Office Fédéral de l’Énergie (OFEN) chiffre cette réserve à environ 750 W pour un ménage de 2 à 4 personnes.
Pour notre cas pratique d’une maison de 200 m² à Genève :
Puissance de la pompe à chaleur : 12 kW + 0,75 W = 12,75 kW, soit 13 kW.
Valeur de contrôle en W/m²
Pour peaufiner le calcul de puissance de la pompe à chaleur, il est nécessaire de ramener le résultat obtenu à une puissance par m² de surface de référence énergétique. Ce qui doit vous conduire à vous poser à effectuer quatre contrôles :
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Le chiffre obtenu tombe dans la bande de votre standard de bâti ?
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La hauteur sous plafond est la vraie et pas une hauteur de 2,5 m par défaut ?
-
La température de dimensionnement est la température de votre commune corrigée de l'altitude ?
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La surface utilisée est la SRE et non la surface habitable ?
Pour la maison de 200 m² à Genève : 12 000 W/200 m² = 60 W/m².
Le résultat tombe dans la bande de la valeur de contrôle de SuisseEnergie d'une maison ancienne faiblement ou peu isolée.
Ajuster le calcul au type de pompe à chaleur et à l’usage du bâtiment
La valeur obtenue après le calcul de puissance de la pompe à chaleur, en utilisant la formule volumique, exprime le besoin thermique de la maison. Pour aller plus loin et obtenir une puissance plus précise, il est nécessaire de tenir compte de la typologie de la pompe à chaleur (air-air, air-eau, géothermie). Un chauffagiste professionnel cherche aussi à connaître vos usages (chauffage et eau chaude sanitaire).
La pompe à chaleur air-air
Le calcul de puissance pour une pompe à chaleur air-air est similaire à celui de toutes les pompes à chaleur. Toutefois, il est nécessaire de définir une puissance par unité intérieure. Dans le cas d'une PAC multisplit, les fabricants imposent un ratio entre la somme des unités intérieures et la puissance du groupe extérieur. Concrètement, pour une maison de 200 m² qui comporte de nombreuses pièces, la puissance de la PAC est souvent supérieure à celle indiquée par la formule volumique.
La pompe à chaleur air-eau
Le cas de la pompe à chaleur air-eau est bien différent. Une PAC air-eau délivre sa puissance nominale à une température extérieure de +7 °C. Problème : cette référence théorique obtenue en laboratoire ne correspond à aucun hiver romand. Par conséquent, la puissance d'une PAC air-eau doit être corrigée en fonction des données climatiques réelles. Pour répondre à un besoin thermique de 13 kW dans une maison, la puissance réelle de la pompe à chaleur devra être plus élevée.
La pompe à chaleur géothermique
Une pompe à chaleur géothermique puise sa chaleur dans le sol. Les variations de température extérieure n'impactent pas la chaleur du sous-sol. Par conséquent, une PAC géothermique délivre sa puissance nominale pendant toute la saison de chauffe. Aussi, pour un besoin thermique de 13 kW pour une maison, la puissance de la PAC peut être plus faible que celle d'une PAC air-eau ou d'une PAC air-air.
N.B. Pour preuve, SuisseEnergie fixe des COP cibles de 4 à 4,5 en géothermie contre 3 en air-eau.
Connaître les conséquences techniques d’un mauvais calcul
Pourquoi est-il nécessaire de prendre du temps pour définir la puissance d'une pompe à chaleur avec précision ? Parce qu'une erreur produit des conséquences néfastes pendant toute la durée de l'utilisation de l'appareil - entre 15 et 20 ans. Par expérience, trois effets négatifs se rencontrent fréquemment lors de l'installation d'une pompe à chaleur en remplacement de chaudière.
La pompe à chaleur surdimensionnée
Pour l'installation d'une pompe à chaleur dans une maison, l'adage “ qui peut le plus peut le moins” ne fonctionne pas. Une pompe à chaleur trop puissante atteint sa température de consigne trop vite, s'arrête, puis redémarre. Le compresseur s'use prématurément et le rendement annoncé n'est pas au rendez-vous.
Le surdimensionnement se paye trois fois :
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prix d'achat de la pompe à chaleur plus élevé ;
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durée de vie de la pompe à chaleur raccourcie ;
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rendement de la pompe à chaleur inférieur à celui annoncé sur la fiche technique.
La pompe à chaleur sous-dimensionnée
Sur le papier une pompe à chaleur moins puissante affiche un prix d'achat attractif. On peut être tenté de prendre le risque. C'est un mauvais choix. Une pompe à chaleur sous-dimensionnée ne couvre pas les besoins thermiques de la maison. Elle fonctionne en continu et la résistance électrique d'appoint prend le relais quand la température extérieure chute. Conséquence : la facture d'électricité de fin d'hiver explose.
La puissance impacte le choix de l’emplacement
L'installation d'une pompe à chaleur dans une maison nécessite parfois des travaux d'aménagement dans la chaufferie. Retenez ici que la puissance a un impact sur l'encombrement de la pompe à chaleur. Une PAC air-eau de 14 kW occupe plus de place qu'un modèle de 8 kW. Et son unité extérieure - plus encombrante - devra être implantée dans un endroit différent de celui de la pompe à chaleur de 8 kW.
Pour 200 m² : critères à retenir pour la puissance de la pompe à chaleur
Une pompe à chaleur de puissance 12 à 15 kW pour une maison de 200 m² en Suisse romande est une première estimation. Selon la température moyenne extérieure, l’altitude, la qualité d'isolation de la maison, le type de pompe à chaleur et la production d'eau chaude éventuelle, la puissance dépassera 15 kW ou pourra être inférieure à 12 kW. Négliger la prise en compte de ces critères vous fait passer à côté de tout le potentiel d'un appareil aussi performant qu'une pompe à chaleur. Pour éviter les erreurs, n'hésitez pas à vous faire accompagner par un professionnel.
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