Dimensionner une pompe à chaleur : ni trop, ni trop peu
La puissance d'une pompe à chaleur se calcule : déperditions de la maison, en watts par degré, multipliées par l'écart entre la température intérieure voulue et la température extérieure de base. Ni la surface seule, ni la puissance de l'ancienne chaudière ne suffisent. Formule, exemple chiffré, degrés-jours et contenu d'une note de dimensionnement.
Comment calculer la puissance d'une pompe à chaleur ?
La puissance de chauffage nécessaire se calcule avec une formule simple :
P (W) = déperditions (W/K) × (température intérieure − température extérieure de base)
- Les déperditions, exprimées en watts par kelvin, mesurent la chaleur que la maison perd pour chaque degré d'écart avec l'extérieur, par ses parois, ses menuiseries et le renouvellement d'air.
- La température extérieure de base est une température de référence propre à chaque commune, qui représente les jours les plus froids de l'hiver ; elle dépend du lieu et de l'altitude.
- La température intérieure de calcul est la consigne visée dans les pièces chauffées.
Exemple fictif : une maison dont les déperditions valent 220 W/K, une consigne de 19 °C et une température extérieure de base de −7 °C. L'écart est de 26 K ; la puissance nécessaire atteint 220 × 26 = 5 720 W, soit environ 5,7 kW. Les valeurs de cet exemple servent seulement à illustrer le calcul.
Où se perd la chaleur : le calcul des déperditions
Le calcul des déperditions se fait paroi par paroi, puis pièce par pièce. Il additionne trois familles de pertes :
- les parois opaques : murs, toiture ou plancher des combles, plancher bas, chacun selon sa surface et son niveau d'isolation ;
- les parois vitrées : fenêtres et portes, dont la performance varie beaucoup selon l'âge des menuiseries ;
- le renouvellement d'air : ventilation et infiltrations.
Le calcul pièce par pièce a un second usage : il indique la puissance que chaque radiateur doit fournir. C'est lui qui révèle les émetteurs trop petits, ceux qui obligeraient la PAC à produire une eau plus chaude pour toute la maison. L'ADEME estime qu'environ un point de COP se gagne pour 10 °C d'eau de chauffage en moins : un radiateur sous-dimensionné pèse sur le rendement de toute l'installation.
Des déperditions aux besoins annuels : le rôle des degrés-jours
Les degrés-jours de chauffage (DJU) cumulent, jour après jour, l'écart entre 18 °C et la température moyenne extérieure. Multipliés par les déperditions, ils donnent un ordre de grandeur des besoins annuels : besoins (kWh) ≈ déperditions (W/K) × DJU × 24 ÷ 1 000. Le calcul ignore les apports gratuits du soleil et des occupants, qui réduisent les besoins réels.
| Même maison fictive (220 W/K) | DJU moyens 2015-2024 (ERA5) | Besoins annuels estimés |
|---|---|---|
| À Belfort | 2 779 | environ 14 670 kWh |
| À Besançon | 2 492 | environ 13 160 kWh |
| À Montpellier | 1 472 | environ 7 770 kWh |
La même maison consomme presque deux fois plus de chaleur à Belfort qu'à Montpellier. Ce calcul éclaire deux choix distincts : les besoins annuels déterminent la facture et, pour la géothermie, la longueur du captage ; la puissance, elle, dépend de la température extérieure de base. Les conditions locales sont détaillées pour la PAC air/eau dans le Doubs ou la PAC air/eau dans l'Hérault.
Surdimensionner une PAC coûte deux fois
Une PAC trop puissante coûte d'abord à l'achat. Selon l'ADEME, chaque kilowatt supplémentaire représente 1 000 à 2 500 € de matériel. Dans l'exemple fictif, une PAC de 8 kW à la place des 5,7 kW calculés ajouterait environ 2 000 à 6 000 € de matériel, sans gain de confort.
Elle coûte ensuite à l'usage. Trop puissante pour la plupart des journées de la saison, elle fonctionne par cycles courts de marche et d'arrêt, qui usent le compresseur et dégradent le rendement. Les causes les plus fréquentes du surdimensionnement :
- une puissance recopiée sur l'ancienne chaudière, souvent choisie large ;
- une puissance additionnée sur les anciens convecteurs électriques, voir remplacer un chauffage électrique ;
- un ratio en watts par mètre carré appliqué sans relevé de la maison ;
- une marge de sécurité ajoutée à chaque étape du calcul.
Sous-dimensionner : le coût caché de l'appoint
Le défaut inverse se paie en électricité. Une PAC trop petite laisse son appoint électrique intégré, une résistance au rendement de 1, couvrir une part croissante des besoins dès que la température baisse. Avec l'électricité à 20 c€/kWh retenue par l'ADEME, un kWh de chaleur d'appoint coûte 20 c€, contre 6,9 c€ produit par une PAC au COP moyen mesuré de 2,9.
Le calcul fixe un point d'équilibre : la température extérieure sous laquelle la puissance de la PAC ne suffit plus et l'appoint complète. Plus ce point est bas, moins l'appoint fonctionne ; plus il est bas, plus la PAC est puissante et chère. Le bon réglage place ce point assez près de la température extérieure de base pour que l'appoint ne tourne que quelques jours par an. Le comportement d'une PAC par temps froid est détaillé dans l'article une PAC chauffe-t-elle par grand froid ?
Eau chaude, surface, Etas : ce qui s'ajoute au calcul
- L'eau chaude sanitaire se dimensionne à part, selon le nombre d'occupants et le volume du ballon. L'ADEME mesure un COP moyen de 2,0 en production d'eau chaude, plus bas qu'en chauffage.
- La surface chauffée ne fixe pas la puissance, mais elle compte pour la prime CEE : le volume de la fiche BAR-TH-171 est multiplié par 0,5 sous 70 m², par 0,7 de 70 à 90 m² et par 1 au-delà.
- L'Etas, efficacité saisonnière du modèle, conditionne la prime CEE : rien sous 111 %, volume de base de 111 à 140 %, volume majoré à partir de 140 %.
- La zone climatique (H1, H2, H3) module le volume CEE, par 1,2, 1 et 0,7 : elle n'est pas un substitut à la température extérieure de base de la commune.
Ce que doit contenir une note de dimensionnement
Une note de dimensionnement sérieuse permet à un tiers de refaire le calcul. Elle indique au minimum :
- la température extérieure de base retenue pour la commune et la température intérieure de calcul ;
- les déperditions totales en W/K et leur répartition par pièce ;
- la puissance de chaque radiateur existant comparée au besoin de la pièce ;
- la température de départ d'eau retenue et la loi d'eau prévue ;
- la puissance de la PAC choisie, son point d'équilibre et la part laissée à l'appoint ;
- le besoin d'eau chaude sanitaire.
ORENCO, installateur certifié RGE QualiPAC à Athis-Mons (91) et Besançon (25), établit ce calcul lors de la visite technique et remet la note avec le devis. Un devis de PAC sans note de calcul figure parmi les signaux décrits dans l'article sur les arnaques à la pompe à chaleur. Une fois la PAC posée, son réglage se vérifie à l'entretien. Fiche technique : PAC air/eau ; estimation des aides : simulateur pompe à chaleur ; autres articles : conseils pompe à chaleur.