Systèmes de pompe à chaleur dans un projet de rénovation
Dans le cadre de notre simulation, nous comparons deux systèmes de pompe à chaleur dans une maison individuelle des années 1970 située en Finlande centrale. La maison fait 150 m², et sa demande de chauffage — y compris le chauffage des locaux et la production d’eau chaude sanitaire — est de 9,5 kW. Les conditions climatiques sont assez rigoureuses, avec une température extérieure de dimensionnement de -29 °C.
Le premier système est une pompe à chaleur air-eau, initialement combinée avec un ancien système de radiateurs fonctionnant à des températures de dimensionnement de 78/64/21 °C, puis avec des radiateurs panneaux modernes redimensionnés pour un chauffage basse température à 55/40/21 °C. Le second système est une pompe à chaleur géothermique (sol-eau), également d’abord couplée à un ancien système de radiateurs (78/64/21 °C), puis à un nouveau système de radiateurs basse température (55/40/21 °C).
Les calculs pour ces systèmes ont été réalisés à l’aide du logiciel de dimensionnement NIBE DIM. Les modèles de pompes à chaleur choisis sont :
Pompe à chaleur air-eau Nibe S2125-8
Pompe à chaleur géothermique Nibe F1155-12
Résultats de performance des pompes à chaleur
Nous ne comparons pas seulement les deux pompes à chaleur, mais aussi leur efficacité lorsqu’elles sont associées à différents types de radiateurs, afin de souligner l’importance de considérer le système de chauffage dans son ensemble.
Mikko Iivonen, conseiller R&D retraité du Purmo Group, explique :
« Lorsqu’on remplace la source de chaleur d’un système de chauffage — comme une chaudière au gaz ou au fioul — par une pompe à chaleur, on ne réalise pas toujours à quel point il est important de remplacer aussi les émetteurs de chaleur pour les adapter à un système basse température. Cela permet de réduire les températures du système, ce qui garantit l’efficacité énergétique et économique d’un chauffage basé sur une pompe à chaleur. »
Il ajoute :
« De plus, on pense souvent à tort que seul le chauffage par le sol convient aux pompes à chaleur. C’est une erreur. Les radiateurs basse température sont une excellente solution, en particulier en rénovation. Les radiateurs sont très efficaces sur le plan énergétique. Ils réagissent rapidement aux variations de température ambiante grâce au thermostat, et les pertes de chaleur sont moindres par rapport à d’autres systèmes. »
📌 En savoir plus sur les radiateurs basse température pour les pompes à chaleur
Dans notre simulation, on observe clairement que lorsque la température de dimensionnement du système passe de 78/64/21 °C à 55/40/21 °C et que les anciens radiateurs sont remplacés par de nouveaux, les performances du système s’améliorent nettement et la consommation d’électricité diminue en proportion.
Comparaison des performances
| Pompe à chaleur air-eau | Pompe à chaleur géothermique | |
|---|---|---|
| SPF de la pompe à chaleur | +19,7 % | +26,4 % |
| SPF du système | +17,2 % | +29,6 % |
| Économies d’électricité | 17,2 % | 29,6 % |
SPF = facteur de performance saisonnier
Tableau simplifié des résultats (énergie en kWh/an)
| Températures de conception | 78/64/21 °C | 55/40/21 °C | 78/64/21 °C | 55/40/21 °C |
|---|---|---|---|---|
| Système | Air-eau | Air-eau | Sol-eau | Sol-eau |
| Énergie totale nécessaire | 24 631 | 24 631 | 24 631 | 24 631 |
| (dont ECS) | (4 500) | (4 500) | (4 500) | (4 500) |
| Chaleur produite par PAC | 21 661 | 22 096 | 24 244 | 24 631 |
| Apport de chauffage d’appoint | 2 969 | 2 533 | 387 | 0 |
| Électricité consommée par la PAC | 8 163 | 6 954 | 7 896 | 6 319 |
| Électricité achetée totale | 11 246 | 9 596 | 8 451 | 6 519 |
| SPF de la PAC | 2,654 | 3,178 | 3,070 | 3,879 |
| SPF du système | 2,190 | 2,567 | 2,915 | 3,778 |
Graphiques
Système 1 : pompe à chaleur air-eau
Températures de dimensionnement : 78/64/21 °C
Températures de dimensionnement : 55/40/21 °C
Système 2 : pompe à chaleur géothermique
Températures de dimensionnement : 78/64/21 °C
Températures de dimensionnement : 55/40/21 °C
Conclusion
Notre simulation confirme que lorsqu’on passe d’un système de chauffage traditionnel (au fioul, gaz ou électricité) à un système utilisant une pompe à chaleur, il est essentiel de dimensionner à nouveau les radiateurs pour un système basse température, avec une température d’eau de 55 °C ou moins. Cela permet de réaliser des économies d’énergie significatives et d’adapter les radiateurs à la demande actuelle de chaque pièce, potentiellement réduite après des travaux d’efficacité énergétique (nouvelles fenêtres, meilleure isolation), ainsi qu’à la disposition des lieux ou à l’esthétique intérieure.
Il a également été constaté que la durée de vie d’une pompe à chaleur est prolongée lorsqu’elle fonctionne à basse température. Des pressions de compresseur plus faibles entraînent moins d’usure de l’équipement. Il convient toutefois de noter que le redimensionnement des radiateurs doit être confié à un professionnel qualifié du génie climatique (CVC), qui tiendra compte à la fois des exigences énergétiques et esthétiques.
Dans les exemples analysés, pour une maison individuelle moyenne des années 1970, le remplacement des radiateurs associé à une pompe à chaleur air-eau permet de réaliser environ 17 % d’économies d’électricité annuelles, soit 250 à 300 € par an aux prix actuels. Avec une pompe à chaleur géothermique, les économies atteignent environ 30 %, soit 400 à 450 € par an.
Mikko précise :
Le prix de l’électricité en Finlande, actuellement l’un des plus bas d’Europe, devrait augmenter. Des prix plus élevés à l’avenir rendront également les solutions plus efficaces énergétiquement encore plus avantageuses, notamment le passage à un système basse température.
« En Finlande, le coût d’investissement d’une pompe à chaleur installée dans une maison individuelle comme celle de notre exemple varie généralement entre 12 000 et 16 000 € pour un système air-eau, et entre 25 000 et 32 000 € pour un système géothermique. La rentabilité et le temps de retour sur investissement peuvent être calculés en connaissant les coûts d’exploitation annuels de l’ancien système, le coût d’investissement du nouveau système, et en estimant les coûts d’exploitation annuels. Plusieurs pays européens proposent des subventions pour remplacer les sources de chaleur fossiles par des systèmes à pompe à chaleur. »
« Ce calcul repose sur les conditions climatiques de la Finlande centrale. Il est important de noter que le choix du type de pompe à chaleur dépend de nombreux facteurs : les caractéristiques du bâtiment, le climat local, les considérations environnementales, le prix de l’énergie et son évolution, et surtout le coût d’investissement. On peut dire que la pompe à chaleur air-eau est en général un choix plus rentable dans les climats plus doux. Si nous réalisions un calcul similaire pour une région au climat plus chaud, nous nous attendrions à ce que la pompe à chaleur air-eau donne de meilleurs résultats. »
Si vous avez des questions concernant la combinaison d’une pompe à chaleur avec des radiateurs, nous vous invitons à consulter notre article dédié.
Pour toute demande de conseil sur la meilleure façon d’associer une pompe à chaleur à d’autres composants du système de chauffage, n’hésitez pas à contacter nos experts.
Nous serons ravis de vous proposer un accompagnement personnalisé.
