Pompe à chaleur air/eau

Le constat

Les pompes à chaleur (PAC) air/eau sont des machines thermodynamiques mises en œuvre en construction neuve ou en rénovation. Elles transfèrent la chaleur du milieu froid (air) vers un milieu chaud (réseau de chauffage) par l’intermédiaire d’un fluide frigorigène. L’insuffisance de chauffage constitue le principal désordre affectant ce type d’équipement (voir le schéma ci-dessous).

Le diagnostic

Plusieurs facteurs peuvent entraîner une insuffisance de chauffage. L’absence d’appoint peut accentuer ces problèmes en hiver.

Le sous-dimensionnement de la puissance calorifique de la PAC

Le sous-dimensionnement sera accentué par un fonctionnement continu de la PAC, ce qui augmentera le nombre de dégivrages, diminuera alors le rendement de l’équipement et entraînera l’avarie du compresseur qui fonctionnera en dehors de sa plage. Dans certains cas, il pourra y avoir givrage, voire prise en glace du compresseur.

Le surdimensionnement de la puissance calorifique de la PAC

Un surdimensionnement peut également être préjudiciable car la PAC effectuera alors des cycles trop courts, ce qui diminuera sa durée de vie. La présence d’un ballon d’inertie de taille suffisante permet d’atténuer ce phénomène.

Le sous-dimensionnement du niveau de température de la PAC

La majorité des PAC délivrent une température d’eau chaude maximale de 50°C (65°C pour les PAC dites « haute température »).
Or les émetteurs de chaleur anciens étaient calculés pour des températures d’entrée de l’ordre 80°C. La loi d’eau des émetteurs (température d’entrée de l’eau chaude en fonction de la température extérieure) ne coïncide pas avec la température d’eau délivrée par la PAC lors des températures extérieures basses, tel qu’illustré par le schéma ci-dessous.
Il y a lieu de remplacer (ou compléter) d’anciens émetteurs par des émetteurs basse température, ou d’assurer une relève soit électrique, soit par une chaudière existante.
Dans ces conditions, il faudra déterminer précisément la température de bivalence et bien définir le mode de fonctionnement soit alternatif, soit simultané.

Microfuite au niveau de la PAC

Les PAC sont des produits manufacturés généralement exempts de fuite de fluide frigorigène. Des microfuites dues aux contraintes thermiques peuvent se révéler dans le temps (au niveau des crosses des échangeurs ou des brasures des appareillages situés sur le circuit thermodynamique, au niveau des raccordements entre le groupe et les splits). Cette perte de fluide frigorigène diminue les performances de la PAC et est rarement détectable. La dégradation se découvre quelques années après la mise en service. Le contrôle d’étanchéité annuel (obligatoire pour les charges supérieures à 2 kg selon les articles R.543-78 et suivants du Code de l’environnement) permet de prévenir ce type de pathologie.

Les bonnes pratiques

Établir un bilan thermique

Il est nécessaire d’établir un bilan thermique dans tous les cas. L’installation d’une PAC en rénovation ne peut s’envisager que dans le cadre d’une réflexion globale portant sur le bâti, la ventilation, l’isolation, les menuiseries extérieures. Une étude thermique approfondie du bâtiment doit être réalisée, afin d’estimer les déperditions et de dimensionner correctement la PAC.

Bien choisir et dimensionner la PAC

• Les besoins calorifiques d’une habitation doivent être calculés pour l’obtention d’une température ambiante maximale de +19°C (art. R.131-20 du Code de la construction et de l’habitation) avec une température extérieure de base définie selon la norme NF EN 12831 variant en fonction de la région d’implantation. La puissance calculée permet de déterminer la puissance de la PAC, couplée éventuellement à un appoint (électrique ou chaudière). La norme NF EN 14511-2 définit les puissances des PAC pour une température extérieure de base de +7°C. Or la détermination de la puissance de la PAC doit être faite à la température extérieure de base réglementaire, et non au point d’essai de +7°C.
• Pour un réseau de radiateurs existant, il y a lieu de s’assurer de la compatibilité des émetteurs de chaleur et du réseau hydraulique (circulateur et ballon tampon notamment) avec la loi d’eau délivrée par la PAC.
• S’assurer de la compatibilité de la PAC (puissance, tension, alimentation mono ou triphasée) avec le réseau électrique.

Entretenir la PAC

L’entretien de la PAC est indispensable (nettoyage de l’échangeur externe, du filtre à eau, contrôle périodique de l’antigel…), ainsi que le contrôle d’étanchéité obligatoire pour les circuits dont la quantité dépasse 2 kg de fluide frigorigène (art. R.543-75 à R.543-123 du Code de l’environnement).

À consulter

NF EN 14511-2 : Climatiseurs, groupes refroidisseurs de liquide et pompes à chaleur avec compresseur entraîné par moteur électrique pour le chauffage et la réfrigération des locaux.
NF EN 378-1 à 4 : Exigences de sécurité et d’environnement des systèmes de réfrigération et pompes à chaleur.
Articles R.543-75 à R.543-123 du Code de l’environnement et arrêté du 7 mai 2007 relatif au contrôle d’étanchéité des éléments assurant le confinement des fluides frigorigènes utilisés dans les équipements frigorifiques et climatiques.