Dimensionnement d'une PAC aérothermie air-eau

Pompe à chaleur air-eau installation totale extérieure d’une rénovation d’un petit collectif de logement 60 kW

Pompe à chaleur et température de départ d'eau de chauffage

En neuf, on optera pour des émetteurs de chaleur basse température de type plancher chauffant, ventilo-convecteurs ou radiateur basse température. En effet, plus le régime d'eau est bas, meilleure sera la performance de l'installation.

En rénovation, on subit en général le système de distribution et d'émission de chaleur existant. Il est indispensable d'adapter le régime d'eau de la pompe à chaleur air/eau à celui des émetteurs.
Dans ce cas, c'est le circuit d'émission qui commande. La PAC air/eau devra fournir la bonne puissance calorifique mais aussi une température d'eau de départ de chauffage permettant d'assurer la puissance nécessaire de chaque émetteur.
Cette phase de contrôle de la puissance des émetteurs est capitale pour garantir le confort.

Pompe à chaleur et température de l'air extérieur

La puissance calorifique de la PAC air/eau varie en fonction de la température extérieure aussi il est important de sélectionner la PAC à la température extérieure de base du projet. La PAC air/eau standard voit sa puissance calorifique diminuer lorsque la température extérieure diminue.
On préférera des PAC air/eau standards pour les climats doux (océaniques).
Pour les climats plus rigoureux, on optera pour des technologies permettant de maintenir la puissance calorifique malgré de faibles températures extérieures. Mais il est souvent nécessaire de prévoir un appoint pour les jours les plus froids de l'année.
Généralement, cet appoint sera électrique et intégré dans le module hydraulique de la PAC air/eau, mais tout autre type d'appoint peut être prévu.

Afin de minimiser le coût d'investissement, éviter le fonctionnement en courts cycles durant la mi-saison, les règles suivantes doivent être respectées :

- Sélection PAC air/eau
Technologie Tout ou Rien TOR : 60% x Déperdition < Pcalo PAC à To< 80% x Déperditions

Technologie INVERTER : 80% x Déperdition < Pcalo PAC à To< 100% x Déperditions

Cette règle permet de limiter le recours à l'appoint et de diminuer sa puissance.
To : température extérieure de base

- Sélection appoint :
Si Tarrêt PAC < Température extérieure de base - 5°C
alors Puissance totale (appoint + PAC) = 1,2.Déperditions
Si Tarrêt PAC Température extérieure de base
alors Puissance appoint = 1.Déperditions

Si Tarrêt PAC > à Température extérieure de base
alors Puissance appoint = 1,2.Déperditions

Calcul des déperditions du volume traité par la pompe à chaleur

Le calcul des déperditions du volume traité par la pompe à chaleur doit être effectué à la température extérieure de base afin d’assurer un chauffage de 19 °C minimum (moyenne du logement). Ce calcul est effectué à partir des données issues des calculs réglementaires (règles Th-U), notamment du coefficient Ubat caractérisant les déperditions par les parois du bâtiment et du type de ventilation.

Déperditions Text base = Dp x (19 – T ext base)
pour : Dp = Ubat x Sdép + R x Vh

avec :
Dp : coefficient de déperditions du bâtiment [W/K]
Ubat : coefficient de déperditions par les parois du bâti [W/m².K]
Sdép : somme des surfaces des parois déperditives [m²]
Vh : volume habitable de la zone traitée [m³]
R : coefficient fonction du type de ventilation
VMC autoréglable : R = 0,2
VMC hygroréglable A : R = 0,14
VMC hygroréglable B : R = 0,12

IMPORTANT
Une pompe à chaleur AIR/EAU n’est jamais calculée sur la totalité des déperditions mais toujours en considérant un appoint.
L’ appoint sera toujours placé en série avec la pompe à chaleur et en aval de celle-ci, pour permettre à la PAC de travailler à basse température et toujours prioritairement sur l’appoint. La PAC doit toujours être au point le plus bas en température de l’installation.

CALCUL RAPIDE (à valider par étude détaillée de déperditions)
En première approximation, nous pouvons retenir en avant-projet les chiffres suivant – issus du site EUROVENT


Les demandes spécifiques de chauffage par mètre carré d'un espace de vie dépendent du type de construction du bâtiment.

• Maison passive 0.015 kW / m²
• Nouveau bâtiment RT 2012 0.04 kW / m²
• Ancien bâtiment rénové avec isolation thermique ou nouveau bâtiment sans isolation thermique 0.08 kW / m²
• Ancien bâtiment sans isolation thermique 0.12 kW / m²

La formule pour estimer la demande de chauffage du bâtiment est la suivante :
Espace de vie [m²] × demande spécifique de chauffage [kW / m²] = Demande de chauffage du bâtiment [kW]