La pompe à chaleur air-air, la solution la plus efficace pour la rénovation

Un investissement vite amorti dans les maisons avec PEB D

Comme les radiateurs existants sont généralement conservés après la rénovation, une pompe à chaleur air-eau est le plus souvent proposée comme alternative à la chaudière à gaz existante. Pourtant, ce n'est pas toujours le meilleur choix. Une étude reposant sur des modèles de simulation réalisée par l'Université de Gand montre qu'une pompe à chaleur air-air offre une solution plus efficace et plus confortable. En même temps, le coût d'investissement est moins élevé et la période d'amortissement est donc plus avantageuse. Cette technologie offre clairement un potentiel, même avec un rapport prix du gaz/électricité moins favorable.

Les pompes à chaleur dans la rénovation

Pour une famille moyenne, le surcoût lié à l'installation d'une pompe à chaleur n'est pas négligeable. Il n'est souvent pas possible de remplacer simplement l'ancienne chaudière à gaz par une pompe à chaleur. En effet, l'utilisation de températures élevées dans le système de distribution entraîne une baisse de la performance énergétique de la pompe à chaleur. Les anciens radiateurs doivent donc être remplacés. Cela nécessite de modifier ou de remplacer la quasi-totalité du système de chauffage.

Mais il existe une alternative: l'installation d'une pompe à chaleur air-air. Il s'agit d'installer une unité extérieure à laquelle sont raccordées plusieurs unités intérieures. Cette solution est beaucoup moins coûteuse qu'un système eau-air. On peut enlever les anciens radiateurs ou simplement les laisser en place. Mais qu'en est-il de la performance énergétique et du confort? Et est-ce possible pour n'importe quel type d'habitation, ou faut-il d'abord isoler suffisamment?

En collaboration avec Daikin Belgium, l'Université de Gand a réalisé une étude afin de déterminer quel type de pompe à chaleur est le plus indiqué dans le cadre d'une rénovation à l'aide de simulations reposant sur des données détaillées. Les systèmes air-air ont obtenu de meilleurs résultats que les installations air-eau en matière de performances énergétiques, même dans les logements dont l'isolation était moins performante.

La pompe à chaleur air-air ressort de l'analyse comme la technologie la plus efficace avec le meilleur score de confort

Méthode d'analyse

L'Université de Gand a mis en place une simulation de la consommation d'énergie d'une maison en rangée lors du remplacement de l'ancienne chaudière à gaz par une nouvelle chaudière à gaz à condensation, une pompe à chaleur air-eau et une pompe à chaleur air-air.

Les simulations ont été effectuées avec des périodes de 15 minutes sur une année, en calculant la demande d'énergie des appareils à chaque période. L'étude ne prend en compte que la demande de chauffage et non les besoins en eau chaude sanitaire. Ce besoin peut être satisfait par un autre appareil, un chauffe-eau solaire ou une chaudière à pompe à chaleur.

Pour tous les scénarios, la capacité des appareils, les températures d'alimentation (conduite de chauffage) et la stratégie de contrôle ont été choisies de manière à ce que le confort thermique souhaité soit atteint dans 95% des cas (afin que l'utilisateur n'ait pas à souffrir du froid après la rénovation ou le remplacement de l'ancien appareil).

En cas d'utilisation d'une chaudière à gaz à condensation ou d'une pompe à chaleur air/eau, on suppose que les radiateurs sont conservés ou éventuellement remplacés pour fournir une puissance suffisante. Le scénario de la pompe à chaleur air-air utilise 5 unités intérieures et un sèche-serviettes électrique dans la salle de bains.

Résultats

L'analyse montre clairement que dans les deux types de logement, la chaudière gaz à condensation a la consommation d'énergie la plus élevée (en kWh gaz). Pour la maison portant l'étiquette énergétique B, la consommation de gaz est environ la moitié de celle de la maison portant l'étiquette énergétique D. La pompe à chaleur air-eau ne nécessite qu'un tiers de la consommation d'énergie par rapport à la chaudière à gaz dans les deux cas.

Dans le cas d'une rénovation limitée jusqu'à l'étiquette D, la consommation d'électricité d'une pompe à chaleur air-air est plus de 4,5 fois inférieure à la consommation de gaz d'une chaudière à condensation et près de 40% inférieure à celle d'une pompe à chaleur air-eau.

Même avec une rénovation complète en étiquette B, la consommation d'électricité d'une pompe à chaleur air-air est la plus faible, bien que la différence avec une pompe à chaleur air-eau soit plus faible en raison de la réduction de la température d'alimentation dans ce dernier cas (une autre économie supplémentaire d'environ 20 points de pourcentage).

Ainsi, avec le rapport actuel de 4 entre le prix du gaz et celui de l'électricité, les pompes à chaleur air-eau ne sont pas rentables, si l'on ne considère que le coût de l'énergie. En ce qui concerne les pompes à chaleur air-air, on peut dire, avec une certaine prudence, qu'elles peuvent être rentables même avec ce rapport.

On peut s'attendre à ce que ce rapport diminue avec l'installation d'un plus grand nombre d'énergies renouvelables et l'instauration d'une taxe sur le carbone. À partir d'un rapport entre le prix du gaz et celui de l'électricité d'environ trois, une pompe à chaleur air-eau devient financièrement intéressante. Si l'on considère le temps de retour sur investissement, la pompe à chaleur air-air sera certainement la plus avantageuse en raison du coût d'investissement plus faible et du gain plus important en termes de coût d'exploitation.

Conclusion

Une isolation complète des habitations restera importante pour réduire la demande de chaleur des bâtiments. D'autre part, l'étude montre qu'une rénovation totale n'est pas nécessaire pour installer une pompe à chaleur. Aujourd'hui, nous pouvons déjà tirer parti des efforts d'isolation réalisés au cours des 20 dernières années et entamer immédiatement la transition vers un chauffage résidentiel sans énergie fossile en mettant hors service nos chaudières à gaz.

Comme les radiateurs existants sont généralement conservés après la rénovation, une pompe à chaleur air-eau est le plus souvent proposée comme alternative à la chaudière à gaz existante. Mais ce n'est probablement pas le meilleur choix.

La pompe à chaleur air-air est donc la technologie qui se démarque dans cette étude comme la plus efficace avec le meilleur score de confort. Dans le même temps, le coût d'investissement sera moins élevé et la période d'amortissement sera donc plus avantageuse. Cette technologie offre déjà un potentiel aujourd'hui, même si le rapport entre le prix du gaz et celui de l'électricité est moins favorable. Des interventions énergétiques ultérieures peuvent encore réduire la consommation d'électricité. Ainsi, une pompe à chaleur air-air peut également être utilisée pour le refroidissement.

_{À propos des auteurs:}

_{A. Degelin(1), R. Tassenoy(1), E. Vieren(1), M. De Paepe(1), S. Lecompte(1), T. Van den Brande(2)
(1) Universiteit Gent – Vakgroep Electromechanical, Systems and Metal Engineering
(2) DAIKIN BELUX S.A.}