Guide de choix de la Pompe à Chaleur Air/Eau

La PAC air-eau reste aujourd’hui un produit très intéressant d’un point de vue énergétique : on parle pour ce générateur de chaleur de COP (coefficient de performance) et non de rendement comme pour une chaudière. Mais ce n’est pas toujours la solution idéale pour tous les types de rénovation, de nombreux facteurs entrant en ligne de compte.

Quand la prescrire ?

Dans les régions froides ou au climat rigoureux, il peut être préféré à la PAC air-eau une solution PAC géothermique avec capteurs enterrés dans le sol ou sur nappe aquifère (nappe d’eau souterraine), plus adaptée aux conditions climatique mais aussi plus onéreuse. On envisage donc en général la PAC air-eau dans des régions au climat doux, voire en zone côtière. Mais la région ne constitue pas forcément un critère, alors que l’altitude en est obligatoirement un : au-dessus de 600m, la pompe à chaleur capte en effet les calories dans une source à température trop basse.

La pompe à chaleur air-eau est également à écarter lorsque l’habitation se situe dans une zone pavillonnaire à forte densité avec des logements très proche les uns des autres (maisons mitoyennes), où que le seul endroit pour positionner le groupe extérieur est une arrière-cour qui va amplifier le bruit. En outre, il faut savoir que l’effet psychologique joue aussi énormément et que les voisins peuvent parfois être plus importunés par la vue de la machine que par le bruit ! La certification Eurovent permet de vérifier la puissance acoustique émise par la machine frigorifique.

Enfin, les caractéristiques proprement dites de l’habitation sont également à prendre en compte. Les maisons de 100m² ou moins, construites après 1988, sont déjà dotées en général d’une isolation correcte et peuvent être équipés d’une solution PAC air-eau en prenant garde au problème de surdimensionnement. Pour les maisons BBC (Bâtiment Basse Consommation) en revanche, les besoins très faibles en chauffage ne justifient pas une PAC air-eau.

Quel type de modèle choisir ?

Ce choix va dépendre de plusieurs critères tels la configuration des lieux, les travaux envisagés, la nature des émetteurs, … Dans tous les cas, il faut choisir du matériel certifié « NF PAC » ou « EN 1411.2 », certification qui sera accordée aux pompes à chaleur qui répondent à toutes les exigences de la norme et qui garantira des seuils de COP (coefficient de performance) et de pression acoustique, et surtout de qualité en fuyant les offres de marques inconnues défiant toute concurrence qui ne vous apporterons pas le confort ou le retour sur investissement attendus. Sur le marché, ce sont surtout les constructeurs allemands et suisses (Viessmann, Stiebel Eltron, Dimplex), voir japonais (Mitsubishi, Hitachi, Daikin), qui conçoivent des produits performants et robustes.

Ainsi, il faut s’assurer tout d’abord que la PAC disposera d’un emplacement optimal, c’est-à-dire au minimum 2m² voir plus en fonction de la superficie à chauffer et du modèle choisi. Les modèles vendus sur le marché peuvent être « monobloc » ou « bi-bloc ». Une PAC monobloc comprend tous ses éléments à l’intérieur d’un boitier et peut être positionnée à l’intérieur ou à l’extérieur de l’habitation. Une PAC bi-bloc est une machine en éléments séparés où l’échangeur sur l’air, le compresseur et le détendeur sont installés dans un bloc à l’extérieur tandis que l’échangeur sur l’eau est à l’intérieur du logement. Une liaison frigorifique isolée permet de relier les deux unités. L’avantage de cette solution est d’éviter que l’eau contenue dans l’unité intérieure ne gèle, évitant ainsi l’utilisation d’antigel qui entraine une légère baisse du COP. En revanche, la mise en service d’une PAC bi-bloc requière l’intervention d’un personnel qualifié dans la manipulation des fluides.

Autre critère de choix du modèle de la PAC : la nature des émetteurs présents ou prévus dans les travaux et particulièrement leur température d’alimentation en eau pour une isolation donnée ou future du logement. Une pompe à chaleur est fortement déconseillée couplée seule à des radiateurs devant fonctionner en « haute température » : elle fonctionnera beaucoup moins bien avec un rendement très faible, voire introduira un inconfort thermique à certains moment de la période de chauffe. La connaissance de la température d’alimentation des émetteurs permettra de guider le choix de la température de la PAC. Mais attention, même si sur le marché il existe des pompes à chaleur dites « haute température », avec une sortie d’eau à 65°C pour des températures extérieures comme -15°C, ce n’est pas nécessairement la solution la plus pertinente, l’appoint électrique ou le couplage à un générateur existant se révélant bien plus conseillé d’un point de vue notamment économique. Il est donc très important de réaliser un diagnostic thermique en amont afin de choisir le matériel le plus approprié. De plus en plus de modèle de PAC sont dits aussi « Inverter » ou à injection flash, et sont à privilégier. Cela signifie que la pompe à chaleur adapte sa puissance thermique ou frigorifique en fonction des besoins de l’habitation à un instant donné permettant entre autre d’augmenter les durées de cycles (meilleur rendement, augmentation de la longévité de la PAC, …). De plus, l’implantation d’un ballon tampon sur l’installation, malheureusement pas toujours préconisé par certains constructeurs/installateurs, se révèle quand même fortement recommandé dans beaucoup de cas pour « protéger » votre matériel et votre confort.

Enfin, si la production ECS est aussi envisagée avec la PAC air-eau, il faudra aussi veiller à choisir un modèle à la technologie et à la puissance adaptée, soit environ 500W de plus en puissance de PAC par personne pour un usage en production ECS. En outre, il est parfois préférable de choisir un autre mode de production de l’eau chaude sanitaire ou une PAC uniquement dédiée à produire l’ECS tel un chauffe-eau thermodynamique.

Conduits shunt : solutions lors du remplacement des chaudières

La réglementation des bâtiments existants (arrêté du 3 mai 2007) impose désormais, en cas de changement de la chaudière, la mise en place à minima d’un générateur dont le rendement correspond à un appareil « basse température », l’utilisation d’un appareil de type standard restant possible sous réserve de justifier d’une impossibilité technique.

Mais lorsque les logements sont équipés de chaudières individuelles raccordées sur des conduits collectifs type « shunt » qui se rencontrent fréquemment dans les immeubles construits entre 1955 et 1970. En effet, les fumées des appareils à gaz condensant à une température comprise entre 55 et 57°C, des désordres peuvent alors survenir dans le conduit collectif : infiltrations au niveau des logements, usure prématurée du conduit due au ruissellement des condensats acides. C’est pourquoi la partie 2 de la NF DTU 24.1 interdit le raccordement des chaudières basse température ou à condensation sur les conduits collectifs existants à départ individuel (type shunt), hors procédé spécifique de réhabilitation faisant l’objet d’un avis technique ou d’un document technique d’application.

Ainsi, il existe plusieurs solutions pour répondre à cette problématique permettant aux clients de bénéficier de chaudières performantes :

• Remplacement de la chaudière existante par une chaudière standard, dont le rendement a été ramené à un niveau acceptable pour répondre à la problématique « shunt », bien que cette solution reste provisoire car une future directive pourrait bientôt interdire la commercialisation de telles chaudières.
• Pose d’une chaudière étanche en ventouse horizontale (type C13) ou verticale (type C33), permettant la possibilité d’installer des chaudières performantes (condensation), sans risque de refoulement des produits de combustion dans le logement ou interférence avec la VMC. Le conduit shunt est alors réutilisé pour remplir uniquement la fonction d’extraction de l’air vicié, avec chemisage du conduit si nécessaire.
• Raccordement de chaudière (de type C4) sur un conduit 3Cep extérieur, les appareils gaz étant raccordés au conduit collectif par des conduits individuels concentriques, avec les mêmes avantages que pour les chaudières en ventouse.
• Raccordement de chaudière (de type C4) sur un conduit 3Cep intérieur, le conduit d’évacuation étant situé à la place du conduit shunt.
• Création d’un 3Cep dans le conduit shunt existant, procédé permettant la rénovation des conduits de fumées collectifs existants en introduisant une chemise souple à base de matériaux composites à l’intérieur du conduit existant (procédé « Furanflex » de la société Kompositube). La mise sous pression de vapeur permet à la chemise souple de se gonfler, et après durcissement, de constituer un conduit rond sans joint ni emboitement, étanche aux fumées et aux condensats. En configuration C4, le conduit d’amenée d’air est l’espace annulaire entre le tubage et le conduit maçonné, en configuration C8, le conduit d’amenée d’air est séparé. Il existe aussi des systèmes d’introduction d’un conduit en matériau synthétique directement dans le conduit shunt. La mise en œuvre de ces solutions est délicate et nécessite des équipements appropriés.
  

Tous ces procédés permettent donc l’évacuation de gaz de combustion dont la température est inférieure à 160°C, autorisant ainsi le raccordement de chaudières basse température et condensation.

Guide d’installation d’un chauffe-eau électrique

Bien que semblant une opération à la portée de tout bon bricoleur, l’installation d’un chauffe-eau électrique nécessite le savoir-faire d’un professionnel, conformément aux normes en vigueur et à la notice technique du produit. Le respect de ces règles est impératif pour que la garantie du fabriquant soit valable et surtout pour éviter tout dommage entraînant parfois de lourds préjudices. Quelles sont ainsi les règles à appliquer pour les raccordements hydrauliques et électriques, et pour la mise en place du chauffe-eau électrique, et les risques encourus en cas de non-respect de celles-ci.

Raccordements hydrauliques

L’utilisation du PER en sortie directe d’eau chaude est interdite. Dans le cas d’un raccordement PER, il est obligatoire d’utiliser un mitigeur thermostatique en sortie d’eau chaude pour obtenir une eau à 60°C maximum. Dans le cas contraire, le PER peut éclater sous l’effet de la température provoquant une inondation.

Le raccordement sur la sortie d’eau chaude se fait obligatoirement avec un manchon fonte, acier, ou un raccord isolant (raccord diélectrique) afin d’éviter la corrosion de la tubulure (contact direct fer-cuivre). Les raccords laiton sont interdits à ce niveau (NFC 15-100). Dans le cas contraire, une fuite au niveau du piquage eau chaude peut se produire, ou la cuve peut se corroder par l’extérieur.

Il faut prévoir un réducteur de pression entre le groupe de sécurité et l’arrivée d’eau froide si la pression du réseau d’eau froide est supérieure à 5 bars, en le positionnant impérativement sur l’arrivée d’eau générale après compteur et non pas sur le chauffe-eau (pas de réducteur entre le groupe de sécurité et l’entrée eau froide). Dans le cas contraire, une surpression peut se produire dans le chauffe-eau et l’éclatement de ce dernier suivi d’une inondation pouvant causer l’effondrement du plafond.

L’eau alimentant la production d’eau chaude sanitaire doit répondre au DTU 60.1 additif n°4 (dureté minimal de 15°F). En présence d’un adoucisseur, celui-ci doit être parfaitement réglé. Dans le cas contraire, une eau trop agressive percera la cuve, suivit la encore d’une inondation.

Un groupe de sécurité, conforme à la norme NF EN 1487, est obligatoirement visé sur l’entrée d’eau froide du chauffe-eau, aucune vanne d’arrêt ne devant être placée entre ce groupe de sécurité et l’entrée d’eau froide, même dans le cas d’installations avec 2 ballons en série (comportant obligatoirement un groupe de sécurité par ballon). Dans le cas contraire, le groupe de sécurité restera inopérant si la vanne est fermée (notamment de manière accidentelle par un enfant), entrainant une surpression dans la cuve pouvant rompre.

Raccordements électriques

Il faut toujours vérifier le bon serrage des bornes avant de fermer le capot d’un chauffe-eau électrique : les connexions doivent être réalisées de façon telle qu’aucun desserrage ni rupture de brins ne soit possible sous l’effet des échauffements, variations de charge, vibrations des matériaux, dans les conditions de services (NFC 15-100 §526.1). Dans le cas contraire, un échauffement peut entraîner un incendie.

Le raccordement direct sur les résistances du chauffe-eau (sans passer par le thermostat) est interdit : la température de l’eau n’est plus limitée, ni en régulation, ni en sécurité. Dans le cas contraire, risque de rupture de la soudure longitudinale du chauffe-eau, avec vaporisation de l’eau à plus de 100°C dans le logement pouvant entrainer la déformation de tous les composants PVC à proximité (tuyaux, électroménager, tableau électrique…).

Dans le cas de chauffe-eau de plus de 5kW, le thermostat qui équipe le chauffe-eau doit couper une bobine d’un relais contacteur de puissance sans marche forcée. Dans le cas contraire, la marche forcée du contacteur de puissance shunt le thermostat entrainant une surchauffe.

La liaison électrique doit être assurée en câbles rigides de section mini 3x2.5mm² (en monophasé) ou en 4x2.5mm² (en triphasé). En cas de raccordement en fils souples, ceux-ci doivent être impérativement sertis. Dans le cas contraire, il y a risque d’échauffement puis d’incendie.

Mise en place du chauffe-eau

Un chauffe-eau doit toujours être installé dans un local en permanence hors gel. Dans le cas contraire, le groupe de sécurité peut geler empêchant son fonctionnement de sécurité pour limiter la surpression à l’intérieur de la cuve (risque d’inondation).

Pour l’entretien du chauffe-eau, un espace de 500mm est obligatoire en face de chaque équipement électrique et le groupe de sécurité doit être accessible pour être manœuvré régulièrement. Dans le cas contraire, un manque d’entretien peut entrainer des fuites.

Un bac de rétention raccordé au réseau d’eaux usées doit être installé sous le chauffe-eau lorsque celui-ci est placé dans un faux plafond, combles ou au-dessus de locaux habités. Dans le cas contraire, en cas de fuites, des infiltrations d’eau peuvent se produire sur plusieurs étages.

Pour la pose au sol d’un chauffe-eau, il faut utiliser le trépied correspondant au modèle de chauffe-eau, sans jamais le modifier, et obligatoirement fixer solidement le chauffe-eau au mur (norme EN60-335-1 article 20). Dans le cas contraire, la stabilité de l’ensemble ne sera pas assurer pouvant entrainer la chute du chauffe-eau.

Ainsi, comme vous pouvez le constater, l’installation d’un chauffe-eau n’est pas aussi simple qu’il n’y parait et réclame une certaine connaissance des règles en la matière. Comme pour beaucoup d’autres produits techniques, ils sont pourtant vendus en GSB laissant croire le contraire, entrainant malheureusement chaque année de nombreux sinistres, plus ou moins graves (incendies).

Malgré ces recommandations, en cas de sinistre, il faut le déclarer à sa compagnie d’assurances, prendre des photos de l’installation, conserver sur les lieux du sinistre le matériel mis en cause. Après l’accord de l’assurance, procéder à la remise en état de l’installation.

Surconsommation d'eau : les consommateurs mieux protégés

Une nouvelle loi, dont les modalités doivent être précisées prochainement par décret, prévoit un dispositif permettant de mieux informer et protéger les usagers de locaux d’habitation lors de variations anormales de leur facture d'eau résultantes d'une fuite sur leurs canalisations privatives ou bien d'un mauvais fonctionnement de leur compteur d’eau.

Tout d’abord, le distributeur d’eau aura une obligation d'information de l'usager en cas de consommation anormale, c’est-à-dire une consommation doublée par rapport à la consommation habituelle. En effet, bien que la partie privative du réseau de canalisation relève de l'abonné, qui doit prendre en charge l'entretien et les réparations, il arrive très fréquemment que des fuites d'eau, même importantes, ne puissent pas être détectées comme dans le cas d'une canalisation souterraine ou bien dans une cave, le particulier ne disposant pas des moyens techniques pour contrôler l'état de son réseau de canalisation privatif. L'abonné n'a bien souvent connaissance de l'existence de la fuite que lorsqu'il reçoit (annuellement) la facture du service de distribution de l'eau reflétant sa consommation réelle, obligé de payer des quantités importantes d'eau qu'il n'a en réalité pas consommées.

Ainsi, si le distributeur ne procède pas à cette information obligatoire, la loi prévoit que l'abonné ne sera pas tenu de régler la part de la consommation excédant le double de sa consommation moyenne. Après l'information donnée par le distributeur, si l’usager fournit dans un délai d'un mois un document indiquant que la hausse de sa consommation est due à une fuite et qu'il a fait procéder à la réparation de sa canalisation, il n’aura rien à payer. En revanche si l'abonné n'est pas en mesure de prouver que sa surconsommation d’eau est due à une fuite, il devra toujours acquitter la totalité de sa facture.

Enfin, l'usager ne sera tenu au paiement de la part de la consommation excédant le double de la consommation moyenne que si le distributeur prouve que cette augmentation n'est pas imputable à un défaut de fonctionnement du compteur. Il peut en effet arriver que le compteur, propriété du distributeur d'eau, présente un défaut de fonctionnement mal et qu’il indique un niveau de consommation différent de la consommation réelle de l’abonné. L'usager pourra là encore demander au distributeur d'eau de procéder à la vérification du compteur dans un délai d'un mois à compter de l'information effectuée par ce dernier.

Chauffage : intérêts des circulateurs électroniques

On entend par circulateur le terme désignant une pompe de circulation d’un fluide dans une installation de chauffage, d'eau chaude sanitaire ou de climatisation. Son fonctionnement dépend de deux paramètres, le débit et la pression.

Les circulateurs que l’on trouve aujourd'hui sont le plus souvent pourvus de plusieurs vitesses fixes. Mais, par exemple lorsque sous l'effet d'apports de chaleur gratuits des vannes thermostatiques de radiateurs se ferment, à débit (vitesse) constante, la pression dans le réseau augmente avec une influence néfaste sur le fonctionnement des vannes restées ouvertes tout en fatiguant plus le circulateur. Dans le cas de petites installations, les circulateurs livrés en standard dans une chaudière sont parfois surdimensionnés par rapport aux besoins entraînant des bruits de fluides dans les tuyauteries.

Les circulateurs électroniques ou « à vitesse variable » sont quant à eux des circulateurs dont la vitesse peut être régulée en continu en fonction de la variation de pression régnant dans le circuit de distribution, permettant ainsi économies d'électricité et d'énergie. Ils vont automatiquement adapter leur vitesse en fonction de la fermeture des vannes de régulation (donc en fonction des besoins thermiques), permettant aussi de réduire la part d'énergie consommer sachant que les circulateurs fonctionnant bien souvent 24h/24 et parfois toute l'année, génèrent des consommations notables que l’on ne peut diminuer avec des pompes à vitesse fixe. Trois types de régulation sont possibles avec ces circulateurs électroniques :

• soit la vitesse de rotation du circulateur est adaptée automatiquement pour maintenir la pression constante dans le circuit, quel que soit l’état d'ouverture des vannes ;
• soit la vitesse de rotation du circulateur est adaptée automatiquement en fonction de l'ouverture des vannes, en diminuant de façon linéaire la pression du circuit. Cette option est énergétiquement la plus intéressante. Lorsque des vannes thermostatiques se ferment, le débit circulant dans le réseau diminue, entraînant une baisse des pertes de charge dans les tronçons communs permettant au circulateur de diminuer la pression ;
• soit la vitesse est commandée par la température extérieure ou la température de l'eau, notamment dans les installations à débit constant (sans vanne thermostatique comme pour un chauffage par le sol), permettant par exemple d’accélérer la coupure et la relance de l'installation.

Les deux plus grands constructeurs de circulateurs (Grundfos, Wilo) proposent aujourd'hui des circulateurs à vitesse variable et à haut rendement énergétique. Chez Grundfos c’est par exemple le produit « Alpha 2 » qui permet d’obtenir les avantages suivants par rapport à des circulateurs plus « traditionnels » :

• Fonctionnement silencieux et économique : le circulateur diminue ou augmente sa vitesse en fonction des ouvertures ou fermetures des robinets thermostatiques ou vanne, d’où une très grande réduction des bruits dans l’installation (suppression de la soupape différentielle) ;
• Performances visibles : le niveau de consommation est facilement contrôlable grâce à son affichage LCD, permettant de vérifier à chaque instant ce que le circulateur consomme en énergie ;
• Fonction « AutoAdapt » permettant au circulateur d’optimiser constamment son point de consigne aux besoins de l’installation ;
• Système de dégommage intégré : une séquence de dégommage s’opère à la phase de démarrage et permet de décoller tous les dépôts qui ont pu s’accumuler ;
• Amélioration de la longévité : le circulateur aura moins tendance à forcer ou à chauffer, voir ne tournera pas ;
• Fonction réduction nuit : le circulateur permute automatique entre un régime normal et un régime réduit de nuit ;
• Optimisation des réglages : 2 réglages possibles pour des installations où le débit et la pression vont varier sans cesse (cas des robinets thermostatiques), 2 réglages possibles pour des installations où une pression constante est requise (chauffage par le sol), 3 vitesses lorsqu'un fonctionnement en vitesse fixe est requis (réglage de vanne de by-pass par exemple).

Ainsi, si vous devez remplacer votre circulateur prochainement, ou si vous pensez remplacer votre chaudière gaz ou fioul, pensez à vous orienter de préférence vers une pompe à vitesse variable, le surcoût étant rapidement amorti par les économies engendrées sur la facture électrique et de maintenance, et avec un fonctionnement optimal pour votre installation.