Le rôle important des radiateurs dans un système de pompe à chaleur

Système de pompe à chaleur complet

Pour qu’un système de pompe à chaleur fonctionne efficacement, comme pour tous les systèmes, tous les composants doivent être entièrement coordonnés les uns avec les autres. Ce n’est qu’à ce moment-là que le système pourra atteindre son plein potentiel et garantir une efficacité optimale. Par conséquent, une planification et une conception minutieuses de l’ensemble du système de pompe à chaleur, y compris la source de chaleur, la pompe à chaleur, la distribution et les émetteurs de chaleur, sont cruciales.

Plus précisément, cela implique de déterminer la charge thermique du bâtiment et des pièces individuelles, de sélectionner des composants hydrauliques appropriés, de vérifier la conception des émetteurs de chaleur existants et, si nécessaire, de remplacer les émetteurs sous-dimensionnés ou inadaptés ou d’ajouter des surfaces de chauffage supplémentaires. En outre, le système de tuyauterie existant doit être rincé, les raccords et les vannes doivent être vérifiés et éventuellement remplacés et le système de chauffage doit être équilibré hydrauliquement.

Efficacité accrue

Lorsque tous les composants sont adaptés à la pompe à chaleur ainsi qu’au bâtiment, l’efficacité d’un système de pompe à chaleur s’adapte automatiquement. C’est lorsque nous recherchons des moyens d’optimiser davantage cette efficacité qu’il devient évident que les radiateurs sont importants dans le système.

Une première façon d’augmenter l’efficacité d’une pompe à chaleur est de réduire davantage les températures du système de 55/45 °C à 35/25 °C. Cela peut entraîner des économies d’énergie d’environ 25 %⁽¹⁾. Des températures plus basses amélioreront la valeur SCOP (Coefficient de performance saisonnier) de la pompe à chaleur, c’est-à-dire son facteur de performance annuel dans différents états de fonctionnement, qui sont pondérés en fonction des zones climatiques. Plus le SCOP est élevé, plus la consommation d’énergie est faible. C’est logique, car plus la différence de température entre la source de chaleur (air, eau ou chaleur géothermique) et le fluide caloporteur est faible (par ex. radiateur), plus la pompe à chaleur fonctionne économiquement.

Deuxièmement, l’équilibrage hydraulique du système de chauffage est important pour une efficacité accrue. Tous les radiateurs du système doivent être équilibrés hydrauliquement pour s’assurer que même le radiateur le plus éloigné de la source de chaleur est toujours chaud. Par le passé, la pompe de circulation de l’eau de chauffage était souvent plus grande et/ou les températures de départ étaient réglées sur une valeur plus élevée que nécessaire. Ces deux actions entraînent des pertes d’énergie inutiles. L’équilibrage hydraulique contribue à créer un système de chauffage efficace et permet de réaliser des économies d’énergie de 7 à 11 %^(2).

Une autre étape vers l’amélioration de l’efficacité d’un système de pompe à chaleur est l’utilisation d’un élément thermostatique dynamique . En particulier dans les bâtiments existants, la tuyauterie invisible peut poser problème si les documents sont incomplets ou indisponibles. Les longueurs et les diamètres des tuyaux restent incertains, ce qui permet de baser la conception sur des hypothèses et des valeurs empiriques. Un insert de vanne dynamique résout ce problème. Lorsque le volume d’eau requis est réglé, en tenant compte de la puissance du radiateur et des températures du système, l’insert de vanne garantit un débit volumétrique constant. Le réglage ne doit être effectué qu’une seule fois à l’aide de la clé d’échelle incluse dans la livraison. L’échelle en l/h rend le réglage rapide et simple. Toutefois, l’utilisation de la vanne dynamique nécessite que l’eau du système soit exempte de contamination.

De plus, une tête de vanne thermostatique moderne avec un écart proportionnel de 1 K au lieu de 2 K garantit moins d’oscillations et donc le respect exact de la température ambiante souhaitée (température de consigne). Avec la tête thermostatique 1K, la température ambiante peut être régulée plus précisément, ce qui peut rapidement entraîner des économies d’énergie, car chaque degré en moins correspond à environ 6 % d’économies⁽³⁾. Il convient toutefois de noter que cet avantage n’est possible que si le réseau de canalisations a été conçu avec une déviation proportionnelle de 1 K. 

Enfin, l’efficacité des radiateurs est également affectée par leur état. Les anciens radiateurs présentent souvent des résidus de corrosion causés par la réaction de l’acier à la combinaison de l’humidité et de l’oxygène. Cette corrosion agit comme une couche isolante à l’intérieur du radiateur et inhibe par conséquent son efficacité. Pour éviter la corrosion, il est nécessaire de purger régulièrement les radiateurs.  

Radiateurs basse température et pompe à chaleur

Comme indiqué précédemment, des températures de départ plus basses contribuent à optimiser le SCOP d’une pompe à chaleur. Des températures de départ comprises entre 35 et 50 °C se sont avérées compatibles avec un système de radiateurs relié à une pompe à chaleur. Cependant, les températures influencent les performances du radiateur. Alors qu’il combine normalement la chaleur par convection, à savoir : il réchauffe le flux d’air à proximité pour chauffer progressivement la pièce, avec une chaleur rayonnante qui est directement ressentie là où elle atterrit, la part de chauffage par convection est considérablement réduite lorsque la température chute en dessous de 40 °C. En dessous de cette température, il est recommandé d’utiliser des ventilo-convecteurs ou des convecteurs car ils créent un flux d’air forcé dans le radiateur et continuent ainsi à chauffer l’air avec la chaleur par convection. 

Pour permettre au système de chauffage de fonctionner avec des températures de départ plus basses, il peut être nécessaire d’agrandir les surfaces de chauffage. Étant donné que la chaleur rayonnante est efficace même à basse température, les radiateurs avec des surfaces rayonnantes suffisamment grandes sont décisifs lorsqu’il s’agit de chauffer dans une plage de température inférieure à 50 °C. Cela augmentera également la sensation de chaleur douillette.

Taille du radiateur

Par le passé, la discussion a toujours porté sur la question de savoir si les radiateurs devaient devenir plus petits ou plus grands lors de l’optimisation de l’isolation thermique et de la modification des températures du système. Le fait est qu’une charge thermique plus faible résultant d’améliorations de l’enveloppe du bâtiment associées à des changements dans la technologie du système permet d’obtenir des générateurs de chaleur plus efficaces et plus économiques.

En général, il peut être indiqué que les radiateurs existants doivent être vérifiés mathématiquement dans chaque cas individuel, en tenant compte de la température inférieure du système, et remplacés si nécessaire. Même si certains radiateurs sont suffisamment grippés, leur âge et leur état doivent être pris en compte. De plus, l’équilibrage hydraulique est un facteur important, car il garantit une distribution uniforme de la chaleur dans le réseau de canalisations et garantit que chaque radiateur reçoit la quantité d’eau chaude requise. 

Sources :
(1) Selon les données recueillies au sein de Purmo Group à partir de la pompe à chaleur MIRAI-SMI 4.0 EH1218DC.
(2) Selon le rapport de recherche 2019 de l’ITG Dresde « Potential Energy Savings and Economic Evaluation of Hydronic Balancing in Technical Building Systems ».
(3) Communiquée, entre autres, par l’Agence internationale de l’énergie (AIE) et la Commission européenne.