Pompe à chaleur et radiateurs: un mariage réussi?

On entend souvent dire que les pompes à chaleur ne sont pas adéquates pour le chauffage dans le cadre d'une rénovation. Cette remarque est souvent injustifiée, comme nous allons tenter de démontrer dans cet article.

A ne pas faire dans une maison non isolée

Il va de soi que la maison doit présenter un degré minimum d'isolation. Cela n'a guère de sens d'installer une pompe à chaleur dans une maison non isolée. La pompe à chaleur devrait alors travailler trop dur (une pompe à chaleur a besoin de trop d'électricité) et, par conséquent, le rendement serait médiocre.

Il n'en reste pas moins que le prix de l'énergie du gaz naturel est nettement inférieur à celui de l'électricité. La pompe à chaleur doit donc offrir une valeur ajoutée pour compenser les coûts énergétiques plus élevés. Cette valeur ajoutée, nous la trouvons dans le rendement beaucoup plus élevé de la pompe à chaleur (désignée par le terme COP: Coefficient of Performance).

Qu'est-ce qui freine le marché du remplacement?

Quelle est donc la principale raison pour laquelle de nombreux installateurs n'osent pas encore remplacer une chaudière à combustible fossile standard par une pompe à chaleur qui peut être alimentée par la production de cellules photovoltaïques installées sur le toit, système qui permet de bénéficier d'un chauffage presque 'gratuit'?

S'agit-il de l'incertitude quant à son fonctionnement, du fait que les gens pensent souvent qu'une pompe à chaleur ne fonctionne bien que dans les nouveaux bâtiments, ou des coûts d'investissement (trop) élevés? On n'en sait rien. 

Des températures d'eau plus basses et moins de chaleur rayonnante

Ce qui est vrai, c'est que lorsqu'on rénove avec une pompe à chaleur, on se retrouve soudain avec une température d'eau beaucoup plus basse, sans la chaleur rayonnante diffusée par le radiateur à température élevée. Fini de faire sécher des manteaux ou des serviettes sur le radiateur! Ceci dit, ce n'était déjà pas une bonne idée, car la chaleur rayonnante disparaît alors définitivement.

Il arrive aussi souvent que le client soit réticent à ces températures d'eau plus basses et qu'il ait peur d'avoir froid en hiver. Pour supprimer cette crainte et donner une expérience pratique des conditions d'une pompe à chaleur, vous pouvez présenter à votre client le test des 50 °C. En réglant la température de l'eau de la chaudière à 50 °C pendant une période plus froide, votre client constate qu'une température d'eau plus basse n'est pas synonyme de moins de confort pour lui.

Radiateurs à rendement thermique réduit

Et c'est là que se trouve le plus grand goulot d'étranglement lors de l'installation d'une pompe à chaleur dans le cadre d'une rénovation: le système de distribution de la chaleur. En effet, les radiateurs (et aussi les convecteurs) sont conçus pour restituer leur chaleur à une température plus élevée (par exemple 80/60 °C). Ces radiateurs émettent toujours de la chaleur à une température plus basse (par exemple 45/35 °C), mais beaucoup moins.

Et quand on dit 'beaucoup moins', c'est vraiment 'beaucoup moins'. Si la température est baissée de 80/60 °C à 45/35 °C, cela signifie que la puissance du radiateur doit être divisée par un facteur de 3,3. Un facteur de 3,3 signifie une diminution de 330% du rendement thermique. Ce facteur 3,3 est obtenu à partir du facteur de correction de la puissance thermique des radiateurs. Un radiateur d'une puissance installée de 1.000 watts, par exemple, n'émet que 333 watts de chaleur à un régime de température de 45/35 °C (souvent le régime de température d'une pompe à chaleur).

La première chose à se demander est si la puissance est encore suffisante pour chauffer la pièce dans laquelle le radiateur est installé. C'est le plus grand obstacle au remplacement d'une chaudière par une pompe à chaleur, plutôt que l'amélioration du niveau d'isolation d'une habitation. Rappelez-vous ce que nous avons mentionné au début de cet article, à savoir que pour une maison totalement non isolée, l'installation d'une pompe à chaleur n'a que peu ou pas de sens. Dans ce cas, l'absence d'isolation est et reste le principal obstacle et l'enveloppe du bâtiment doit d'abord être isolée en profondeur.

Degré d'isolation de la maison

Cependant, toutes les 'maisons des années 90' ont une isolation minimale. À partir des années 1990, l'isolation a commencé à faire l'objet de beaucoup d'attention, et ce grâce aux deux crises énergétiques qui ont frappé notre pays à l'époque. Les fenêtres sont de plus en plus souvent remplacées par du double vitrage, et l'on procède très souvent à l'isolation des toits et des murs. L'isolation des sols est souvent restée à la traîne, probablement avec l'idée sous-jacente que la chaleur monte et que l'isolation des sols n'est donc pas si nécessaire.

L'isolation des sols est facile à mettre en œuvre lors d'une rénovation, surtout s'il y a un vide sanitaire ou un sous-sol. L'isolation peut alors être appliquée sous le plancher, améliorant ainsi le niveau d'isolation de la maison. Un plancher sur un sol en terre-plein est plus difficile à post-isoler, mais il a souvent déjà une valeur d'isolation plus élevée du fait qu'il se trouve sur un sol en terre-plein et non au-dessus d'un environnement extérieur.

Étape 1: Déterminer la puissance calorifique des éléments d'émission

La première étape du processus de rénovation consiste à déterminer la puissance calorifique des éléments chauffants installés. Pour cela, il suffit de mesurer la hauteur et la largeur du radiateur et de connaître le type de radiateur. Différents outils peuvent ensuite être utilisés pour déterminer la puissance calorifique. Ces outils sont souvent liés à une marque. Est-ce que l'on peut utiliser l'outil d'une marque pour d'autres marques? Tout à fait, car en fin de compte, tous les radiateurs sont fabriqués à peu près de la même manière et leur puissance calorifique ne diffère pas beaucoup.

Buildwise travaille indépendamment des marques et a développé avec Powerheat un excellent outil qui ne fonctionne donc pas sur base d'une marque spécifique. Cet outil 'powerheat' peut être téléchargé sur son site web. En introduisant les données du radiateur installé, vous obtenez la puissance d'émission au régime demandé.

Étape 2: Calculer les pertes de chaleur de la pièce

La deuxième question à se poser est de savoir si cette puissance est suffisante pour compenser les pertes de chaleur de la pièce (habitation dans cet exemple). Pour ce faire, il faut calculer les pertes de chaleur. Ce n'est pas une tâche facile et ce n'est certainement pas l'une des tâches préférées de l'installateur.

Pour calculer la puissance totale installée, il existe des méthodes de calcul plus simples (voir ci-dessous). Cependant, pour connaître le besoin de chaleur pièce par pièce, il faut se tourner vers la norme. Pour cela aussi, il existe plusieurs outils, gratuits ou payants. L'un des plus connus est certainement celui de Buildwise, Heatload, qui peut être téléchargé gratuitement sur leur site.

On pourrait se demander si le calcul des pertes de chaleur est vraiment utile. N'y a-t-il pas une pré-estimation ou un simple calcul pour mesurer la demande de chaleur ? Pour l'instant, pas encore, mais c'est certainement nécessaire si nous voulons utiliser pleinement les pompes à chaleur dans la rénovation. Les centres d'expertise en matière d'énergie ont encore du pain sur la planche. Thomas More conduit actuellement une étude sur le sujet avec le projet RECOVER. 

En résumé, nous pouvons dire qu'une pompe à chaleur dans une maison isolée a certainement de l'avenir, mais qu'elle nécessite un peu plus de calculs de la part de l'installateur

Étape 3: Comparez la puissance d'émission avec la perte de chaleur de la pièce

Une fois que l'on connaît la perte de chaleur de la pièce, on peut la comparer à la puissance d'émission de l'élément chauffant. Si la puissance installée est trop faible, on peut envisager d'augmenter légèrement la température, par exemple de 40 °C à 45 °C. Une autre possibilité est d'ajouter un radiateur ou d'en installer un plus grand. Si la différence est trop importante, il convient d'envisager une isolation supplémentaire de la pièce afin de réduire les besoins en chaleur.

Les gens demandent souvent quel est le niveau d'isolation minimal d'une maison pour envisager l'installation d'une pompe à chaleur. Il n'y a pas de réponse simple à cette question. Bien sûr, il existe un lien direct entre la performance de l'enveloppe du bâtiment et la possibilité d'installer une source de chaleur, mais cela reste une question complexe.

Il existe également des pompes à chaleur qui supportent sans problème des températures élevées de 60 °C et plus. Ce qui est certain, c'est que le rendement (valeur COP) est bien meilleur à basse température qu'à haute température. L'installation d'une pompe à chaleur lors d'une rénovation est certainement possible, mais elle demande plus de réflexion et de calculs.

Conseil: utiliser le certificat EPC

Pour déterminer la puissance totale installée d'une pompe à chaleur, il n'est pas nécessaire de calculer directement la perte de chaleur. Si vous disposez d'un certificat EPC, vous pouvez le faire de manière relativement simple. Un certificat EPC est obligatoire si la maison est vendue ou louée. Mais un certificat EPC peut également être établi sur une base volontaire.

Lors de l'établissement de ce certificat, un expert énergétique de type A vient mesurer la maison et utilise le protocole d'inspection pour vérifier si les structures de séparation entre le volume protégé et l'environnement contiennent ou non de l'isolation. Dans le certificat EPC, vous trouverez parmi les données générales la valeur U moyenne, la surface de déperdition et le volume protégé. L'expert en énergie examine l'ensemble de la maison et part du principe que l'ensemble de la maison reste à une température de confort acceptable de 20 °C.

Grâce à l'outil du Centre d'Expertise Energie de Thomas More Campine (Outil Bâtiments - Calcul des pertes de chaleur | Thomas More), vous pouvez alors dimensionner correctement la pompe à chaleur via un calcul simplifié des pertes de chaleur sur base d'un certificat EPC.

L'utilisation de l'outil est assez simple, certains éléments sont connus grâce à l'attestation EPC. D'autres éléments comme le type de ventilation doivent être renseignés par vous-même et une valeur de densité de l'air est également attendue. Souvent, vous ne connaissez pas cette information car il n'est pas courant qu'une mesure de l'étanchéité à l'air soit effectuée sur des maisons existantes. C'est donc là qu'il faut faire une estimation.

En résumé, nous pouvons dire qu'une pompe à chaleur dans une maison isolée a certainement de l'avenir, mais qu'elle nécessite un peu plus de calculs de la part de l'installateur. La bonne nouvelle, c'est qu'il existe plusieurs outils permettant de fournir un service de qualité.