Et si c'était l'hybride la solution ?

Nous entendons parler de plus en plus de pompes à chaleur. Est-ce que la PAC va détrôner la bonne vieille chaudière ? Qu'en est-il de la comparaison de ces deux générateurs sur le plan de l' efficacité énergétique ? La réponse est plus dans un mariage heureux de ces deux générateurs que dans une opposition.

Pompe à chaleur ou chaudière ? C'est bien l'éclaté d'une chaudière gaz

à double services, chauffage et eau chaude sanitaire

La chaudière est liée la plupart du temps à une énergie fossile comme le gaz ou le fioul ; encore que l'on retrouve des chaudières électriques pour quelques applications effet Joule pour des piscines ou dans des process industriels. La pompe à chaleur elle fonctionne principalement à l'électricité. Notons aussi qu'il existe des pompes à chaleur au gaz. Ce sont des pompes à chaleur dites à adsorption ou pompe à chaleur à moteur gaz, dont la technologie est de plus en plus éprouvée.

Comment fonctionne une chaudière comparativement à une pompe à chaleur ? Complètement différemment ! La chaudière transfert la chaleur d'un carburant + air comburant via une combustion, à de l'eau chaude de chauffage. La température de la combustion permet d'atteindre des températures élevées avec des régimes de 90/70°C, encore que ceux-ci tendent de plus en plus vers des niveaux de basse température, plus économique, autour de 50°C voire moins dans le cas de plancher chauffant basse température.

La pompe à chaleur fonctionne avec le principe du « cycle frigorifique » comme un climatiseur mais en cycle inversé. C'est un changement de phase physique d'un réfrigérant interne qui est compressé puis détendu qui fourni ainsi le chaud et le froid simultanément. La chaleur est récupérée au niveau du condenseur et le froid évacué à l'extérieur.

Les niveaux de températures de chauffe sont moindres qu'une chaudière et se situent en moyenne autour de 50°C ; encore que certaines pompes à chaleur atteignent des températures de 65°C voire de 80°C (Pompes à chaleur de chez DAIKIN).

La chaudière est caractérisée par un rendement qui dépend de la qualité de sa combustion des cycles de marche, des pertes thermiques à travers les parois chaudière, par les fumées, ….. Dans le meilleurs des cas il est de l'ordre de 95% voire de 107% sur PCI pour une chaudière gaz à condensation. Ce qui ne veut en aucun cas dire que le rendement global annuel est proche de cette valeur. D'autres éléments viennent diminuer le rendement initial ci-dessus, comme les auxiliaires, tels que les pompes qui consomment de l 'énergie électrique, les pertes de distribution, le rendement d'émission des radiateurs ou plancher chauffant, les pertes dues à la précision de la régulation, ….

La pompe à chaleur possède un rendement COP ou coefficient de performance qui mesure l'énergie de chauffage restituée divisée par l'énergie électrique absorbée. Il est supérieur à 100% et atteint des valeurs de l'ordre de 300%, c'est pour cela que l'on parle de COP de 3 !

De même le COP est mesuré sous certaines conditions, par exemple par +7°C extérieur avec une température d'eau chaude produite par la PAC à 45°. Le COP dépend de la qualité technologique de la pompe à chaleur : type de réfrigérant, mode Inverter, …. Comme pour la chaudière, le COP global est diminué des autres « pertes » que sont également les auxiliaires et l'énergie d'appoint ou de substitution pour les jours les plus froids. Pour un COP machine de 3.5, on peut ainsi atteindre un Cop Global annuel de 2.8. Il faudra, comme pour la chaudière, diminuer ce rendement des pertes en ligne des conduites, du rendement d'émission et du rendement de régulation….

 Energie primaire ou énergie consommée. Attention, il faut y voir clair

Si nous comparons deux générateurs que sont une chaudière gaz par exemple et une pompe à chaleur, la notion d'énergie primaire que retient la réglementation thermique 2012, le DPE, diagnostic de performance énergétique, …., est bien différente et porte bien souvent à confusion. Par exemple, nous entendons parler de bâtiment BBC consommant 50 kWh/an et par m² ! Attention il s'agit d'énergie primaire et non pas d'énergie consommée qui sera traduite sur voter facture énergétique ! De plus, pour corser le tout, ces 50 kWh(ep)/m².an concernent uniquement les 5 usages que sont le chauffage, la climatisation, l'éclairage, la production d'eau chaude sanitaire et l'électricité des auxiliaires - pompes et ventilateurs. Ce bilan de 50 kWh oublie les autres usages et non des moindres : consommations des appareils ménagers, des prises de courants, des boxes et modems, de l'éclairage extérieur de votre jardin ou de votre piscine, …

Cette mise au point étant faite, il faut savoir que l'énergie primaire est l'énergie « à l'origine ». Ainsi, il existe de manière conventionnelle des « coefficients de conversion » pour comparer les énergies entre elles. En France ! Oui nous avons de la chance, ces coefficients ne sont pas tous les mêmes en Europe ! Le coefficient de conversion de l'électricité est de 2,58 et celui du gaz de 1. Ainsi, si l'on compare une énergie consommée annuelle de 10 000 kWh gaz pour une chaudière gaz et de moins de la moitié soit 4000 kWh/an pour une pompe à chaleur, le bilan d'énergie est quasiment identique en termes d'énergie primaire :

Pompe à chaleur : 4000 kWh x coeff : 2,58 = 12 900 kWh(ep)/an

Chaudière gaz : 10000 kWh x coeff : 1 = 10 000 kWh(ep)/an

Effectivement, si la pompe à chaleur puise gratuitement les calories extérieures, c'est un générateur très performant qui est classé dans les systèmes à énergie renouvelables. La chaudière, elle, possède une possibilité de chauffe importante, néanmoins l'énergie gaz par exemple est précieuse. Il y a une solution technique très harmonieuse qui consiste à mêler les deux technologies. C'est la pompe à chaleur en relève de chaudière. Ainsi la pompe à chaleur fonctionne la pluspart du temps en produisant un régime de température au maximum de 50°C pour optimiser au maximum son COP. Dans ce sens et en deçà de températures en dessous de +5°C par exemple, c'est la chaudière qui fournit la puissance de chauffe. De même pour des températures de chauffe de l'ordre de 60°C nécessaires pour la production d'eau chaude sanitaire, c'est la chaudière qui répond à ce niveau de température et à l'appel de puissance instantané correspondant.

PAC en relève de chaudière

 Chaudière hybride : chaudière et pompe à chaleur intégrées dans un bloc compact

Pour le résidentiel et le logement individuel, la chaudière hybride combine pompe à chaleur et chaudière. Ainsi les scénarios les plus intéressants de production utilisant la biénergie gaz et électricité sont mis en œuvre pour une facture énergétique la plus basse possible.

Mode de fonctionnement d'une chaudière hybride

Dans tous les cas, le système biénergie « pompe à chaleur + chaudière » est un investissement d'avenir car, en fonction des différences de coût énergétique entre l'électricité et le gaz, l'utilisateur pourra moduler la part de fonctionnement de chaque générateur et donc de chaque énergie. C'est un gage prévoyant pour l'avenir, car qui peut dans les 15 prochaines années prévoir l'évolution des coûts énergétiques ? N'oublions pas que lorsque nous décidons de notre système de chauffage, c'est un choix sur 15 ans environ ce qui correspond à la durée de vie du générateur !