Consommation électrique de la pompe à chaleur : le calcul + 3 simulateurs utiles

Allons un peu plus en détail sur la consommation de la pompe à chaleur

Petit rappel sur la pompe à chaleur

Fonctionnement général d’une pompe à chaleur

La pompe à chaleur est une machine électrique. Elle se sert de l’énergie électrique mise à disposition par le fournisseur d’électricité, afin de faire tourner son circuit frigorifique et ainsi de « pomper » les calories dans le milieu naturel. Elle se base sur le même principe thermodynamique que le frigo, et utilise un compresseur, un détendeur, un condenseur et un évaporateur.

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Il y a deux grands consommateurs d’énergie électrique dans une PAC :

• Tout d’abord le compresseur de la pompe à chaleur. C’est lui le moteur du cycle frigorifique qui vous permet d’avoir du chauffage. Il a besoin d’électricité pour fonctionner.
• Ensuite la résistance électrique d’appoint. Attention à cette dernière. En effet, de nombreuses PAC en sont équipées pour parer aux grands froids. Car une PAC capte moins d’énergie lorsque les températures sont froides. Si elle n’intervient qu’en cas de secours tout va bien, et elle ne fera qu’augmenter légèrement la note à la fin de l’année en fonction de votre région plus ou moins froide.

Il y a aussi le ventilateur et autres éléments tels que les vannes, ou les pompes. Mais leur consommation électrique est faible globalement.

Les différents types de pompe à chaleur

Il existe 4 grandes familles de pompes à chaleur pour le chauffage de la maison :

1. Les pompes à chaleur aérothermiques ou air / eau : Elles puisent les calories dans l’air extérieur, afin de les « renvoyer », par le biais d’un système frigorifique, sur le réseau d’eau de la maison.
2. Les pompes à chaleur eau / eau : Elles puisent les calories dans une source naturelle d’eau (un lac par exemple) et redistribuent cette énergie sur votre réseau d’eau domestique.
3. Les pompes à chaleur géothermiques ou sol / eau : Elles prennent les calories dans la terre par l’intermédiaire d’une sonde géothermique dans votre jardin (entre 50 et 200m de profondeur ou plus selon la puissance nécessaire). Puis toujours par le même principe, la chaleur arrive dans votre réseau d’eau grâce à un condenseur qui échange l’énergie.
4. Les pompes à chaleur air / air : ces unités qu’on accrochent au mur. Plutôt déconseillées pour du chauffage car peu efficaces. Elles prennent l’énergie dans l’air dehors avec leur groupe extérieur, et renvoie dans l’air de la pièce.

Chacun de ces types de PAC a un fonctionnement et un rendement différent, qui influent forcément sur la consommation. Par exemple les PAC aqua thermiques (eau / eau) ont naturellement d’excellentes performances, tandis que les air / air plutôt mauvaises pour du chauffage.

Dans la pratique, cela s’observe par un COP plus ou moins élevé pour chaque machine. Pour rappel, le COP ou coefficient de performance est le rapport entre la production d’énergie de chauffage en kWh et la consommation d’électricité en kWh. Voilà les ordres d’idées de COP :

• PAC Air air : COP = 2 à 3 (1kWh d’électricité consommé = 2 ou 3 kWh produits pour vous chauffer)
• PAC Air Eau : COP = 3 à 4
• PAC Sol Eau : COP = 4 à 5+
• PAC Eau Eau : COP = 5 à 7+

Si vous étiez auparavant en chauffage électrique pur, vous pouvez grossièrement diviser votre ancienne facture par la valeur du COP pour obtenir une estimation de votre nouvelle consommation avec une PAC.

La consommation électrique joue un rôle important dans le calcul du prix final d’une pompe à chaleur en Suisse, ou en France. Elle représente des frais qui vont impacter la durée du retour sur l’investissement.

Pour savoir combien la PAC va consommer, on peut utiliser plusieurs méthodes d’approximation qui se valent.

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Consommation pompe à chaleur à partir de la puissance absorbée

Le principe est simple : la pompe à chaleur présente par exemple une puissance absorbée de 2.2kW comme pour la Yutaki Combi S 11kW.

Or l’on sait qu’en moyenne une pompe à chaleur fonctionne :

2300 heures à plus de 800m d’altitude pour assurer du chauffage seul.

2500 heures à plus de 800m d’altitude pour assurer le chauffage et l’eau chaude sanitaire.

2000 heures à moins de 800m d’altitude pour assurer le chauffage seul. 

Et enfin 2300 heures également à moins de 800m d’altitude pour assurer le chauffage et l’eau chaude sanitaire.

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Donc il nous suffit de multiplier la puissance absorbée en kW par le nombre d’heures de fonctionnement moyen en Heures.

Si on habite à moins de 800m d’altitude et que la PAC assure le chauffage et l’eau chaude alors : 2.2kW x 2300heures = 5060KWh (Kilowattheures) sera la consommation électrique de notre PAC. Cet exemple est valable pour du plancher chauffant puisque nous avons considéré la puissance absorbée à 35°C de sortie d’eau comme indiqué sur la fiche ci-dessus.

Admettons que le prix du kWh soit de 16cts € : votre facture sera aux environs de 810€ par an, soit 68€ par mois.

On pourra comparer ce coût à la consommation antérieure. Cependant cela ne doit pas être le seul critère de décision.

Faites le calcul avec ce calculateur de consommation électrique pompe à chaleur afin d’obtenir une estimation de votre future consommation électrique.

La consommation d’une pompe à chaleur en utilisant le COP

Avec cette méthode d’approximation, l’idée est de calculer la consommation des années précédentes avec votre ancien chauffage. Nous sommes dans le cas d’une rénovation énergétique.

Pour l’exemple nous imaginons une consommation antérieure de gaz de 2000m3 de gaz par année pour le chauffage et l’eau chaude. Ces 2000m3 de gaz équivalent en fait à 22’000kWh électrique car le pouvoir calorifique du gaz est de 11 environ. Il s’agit donc du besoin intrinsèque en chauffage et eau chaude pour le bâtiment en question.

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Or les constructeurs donnent des valeurs de coefficient de performance (COP) sur leurs fiches techniques. Disons qu’on ait un COP de 3.5

Cela signifie que la PAC tire 3.5 fois plus d’énergie renouvelable (air, eau ou sol) qu’elle n’en tire en provenance du réseau électrique.

Donc si l’on divise ces 22’000kWh par ces 3.5 on obtient la consommation finale approximative de la PAC : soit 6285kWh dans ce cas.

Ce qui ferait une facture, avec un coût du kWh à 16 cts €, de 1000 € par année environ, soit 84€ par année.

Des moyennes de consommation et des exemples concrets

On estime que le besoin en chauffage moyen varie selon le climat entre 35 et 50 Watts par m3, si l’isolation est correcte. Une maison de 120m2 aurait donc un besoin en puissance de chauffage variant entre 4200W et 6000W. Dans les exemples on considère que la maison est chauffée par le biais du plancher (35°C de température d’eau).

Ainsi 2 exemples de PAC adaptées sont :

• la Hitachi Yutaki Combi S 2.0 – 6kW
• L’Atlantic Fujitsu Alféa Extensa Duo A.I. 6 R32 5.5kW

Habitation	Appareil	COP A7/W35	Pabsorbée A7/W35	Conso* kWh/an	facture** € / an
Maison 120m2	Yutaki Combi S 2.0 R32	5.25	0.82kW	1886kWh / an	301€ / an
Maison 120m2	Alféa Extensa Duo AI 6 R32	4.65	1.18kW	2714kWh / an	434€ / an
Maison 200m2	Alféa Extensa Duo AI 10 R32	4.5	2.11kW	4853kWh / an	776€ / an

*fonctionnement de la PAC pendant 2300 heures, sur les 8 mois de chauffage

**16 cts € / kWh

À vérifier en réalité selon la situation de chacun

Variables qui influent sur la consommation électrique de la PAC

• La première variable qui influe sur la consommation annuelle, est naturellement le climat de l’année en cours. Si l’hiver est rude et que la saison dure, la pompe à chaleur tournera un peu plus longtemps. Au lieu des 2300 heures de moyenne par exemple, nous serons alors dans une année où elle tourne 2700 heures. Cette variation de 20% sera directement répercutée sur la facture électrique.
• Ensuite, l’une des variables qui influe est la température de sortie d’eau de la PAC. Si vous avez un chauffage, elle sera probablement d’au plus 35°C. C’est idéal pour la plupart des pompes à chaleur. Cependant si vous avez des radiateurs, alors la température d’eau en sortie doit être plus haute car leur surface d’échange est plus réduite. Donc la machine tournera à un autre régime afin de produire ces températures plus hautes, et le COP sera moindre. Au lieu de 3.5 ce sera par exemple 2.8. (Moins de COP = plus de consommation) Cette variation de 20% sera directement payée par vous auprès de votre fournisseur d’électricité. 
• La conception intelligente ou pas de l’installation joue également sur la consommation de la pompe à chaleur. Si l’un des concepteurs décidait par exemple de placer un ballon tampon trop grand, alors la pompe à chaleur tournerait peut-être en permanence pour tenter de chauffer ce ballon énorme, et tout cela pour rien. C’est certainement en partie pour cette raison qu’il existe des certificats ou autres labels pour les pompes à chaleur afin de garantir que la conception est bonne. En France faites appel à des pros certifiés RGE ou QualiPAC. En Suisse c’est la certification GSP ou PAC Système Module.
• Enfin on peut parler des résistances électriques, qui si elles ne sont pas uniquement de secours, peuvent se mettre en route sans que vous le sachiez à cause d’un mauvais câblage ou alors d’un installateur qui ne connaitrait pas les normes de la région. Ce qui peut mettre vos frais électriques sur orbite géostationnaire.

La consommation d’une pompe à chaleur en fonction du type

Vous vous demandez peut-être quel type de pompe à chaleur choisir afin de vous chauffer correctement sans consommer trop d’énergie. En effet selon la source dans laquelle vous puisez l’énergie le rendement est différent et donc la consommation varie.

Consommation d’une pompe à chaleur air air

L’air est un medium dont la capacité thermique est moindre par rapport à l’eau, par conséquent les COP de pompes à chaleur air air sont toujours plus faibles que les autres modèles de PAC. Il vaut mieux éviter de se chauffer avec une pompe à chaleur air air, à moins que pour des raisons financières il ne soit pas intéressant d’installer une PAC air eau et que vous n’ayez pas besoin de chauffage souvent dans l’année.

Consommation d’une pompe à chaleur air eau en kwh

La ou les méthodes présentées ci-dessus vous permettent de trouver votre consommation en kwh de manières simple. Utilisez la puissance absorbée, c’est le plus simple. Les pompes à chaleur air eau sont préférées car il est plus facile de transférer la chaleur sur l’eau du réseau hydraulique puisque l’eau à une capacité thermique 4 fois plus grande que l’air. Alors les COP sont bien meilleurs et la consommation baisse. Cependant on continue de puiser de la chaleur dans un air froid en hiver ce qui n’est pas optimale. L’idéal pour limiter la consommation c’est d’avoir une source à température constante ou peu variable.

Consommation d’une pompe à chaleur air eau pour une maison de 100m2

Prenons cet exemple courant en France d’une maison de 100m2 environ. La consommation dépend du modèle installé. Prenons un cas standard d’une PAC de puissance 7kW avec un COP de 3,5 en moyenne qui tourne 2300 heures par année. 7 / 3.5 = 2kW absorbé sur le réseau électrique, et cela pendant 2300 heures, soit 4600kWh par an de consommation, ce qui donne 800€ avec un kWh à 0.174€, donc 66€ par mois et 2.2€ par jour.

Consommation d’une pompe à chaleur eau eau

La situation idéale est celle des pompes à chaleur qui puisent leur chaleur dans l’eau. En effet ces sources ont une température beaucoup plus stable tout au long de l’année (lac ou rivière, ou sonde géothermique avec glycol). Pour limiter votre consommation au maximum c’est le top, mais par contre cela coûte beaucoup plus cher généralement. Les COP peuvent aller jusque 5 ou 6, vous permettant de produire 6 fois plus d’énergie que ce que vous consommez en électrique.

Consommation d’une pompe à chaleur piscine

Chauffer une piscine est un luxe loin de toute considération écologique. Il faudra chauffer un gros volume d’eau pendant plusieurs jours pour avoir vos 28 degrés dans l’eau. Et il faudra entretenir, car l’eau va perdre entre 1 et 3°C par jour. Il faudra donc laisser tourner la pompe à chaleur, cela vous coûtera environ 500€ par année pour une piscine standard.

Voilà un simulateur de consommation électrique pour piscine : http://www.jcg2.fr/piscine_bilan.php

Simulateur consommation électrique pompe à chaleur : 3 outils

• Le fabricant allemand de pompe à chaleur Watterkotte, racheté par NIBE en 2020, à un beau simulateur de consommation électrique pour pompe à chaleur pour la France : http://www.waterkotte.fr/calculez-votre-consommation/
• Voilà un autre simulateur de consommation de pac air eau ou autre, en mode artisanal : http://nourtier.net/JoceWanadoo/Bricolage/PAC/calcul_PAC.htm
• Et enfin une calculette simple d’utilisation pour trouver une estimation de votre consommation électrique https://calculette.proxiserve.fr/calculette-economies-energie-PAC

La part de consommation dont on ne parle pas : pour aller plus loin.

La chaudière à gaz utilise du gaz qui est extrait des réserves naturelles puis acheminé vers l’Europe.

La pompe à chaleur utilise de l’électricité en provenance d’une source de production. Or cette source de production a également son propre rendement. Il peut s’agir d’une centrale thermique à fioul, un barrage hydroélectrique, une centrale nucléaire.

Le rendement global de la production d’électricité est d’environ 40%. Même si certaines turbines de Siemens comme la SGT-8000H parviennent aujourd’hui à des rendements records de plus de 60%. 

Ainsi, lorsque l’on dit qu’un COP de 3.5 signifie 1kWh absorbé sur le réseau pour 3.5kWh d’énergie de chauffage produite, cela n’est pas exact. 

Puisque pour produire ce 1kWh il nous a fallu une centrale qui a un rendement de 40%. Ce 1kWh coûte en fait 1/0.4 soit 2.5kWh donc 2.5 fois plus.

Comparons une PAC et une Chaudière gaz pour voir la différence absolue.

Prenons une PAC avec un coefficient de performance moyen de 3.5, et une chaudière à gaz avec un rendement annuel de 97%.

Au maximum de sa charge, une PAC d’une puissance de 10kW n’a pas un COP de 3.5 mais plutôt de 2.3 donc elle va consommer 10kW/2.3 = 4.34kW d’électricité sur le réseau.

Or pour créer ces 4.34kW il nous a fallu 2.5 fois plus d’énergie à la base : soit 10.85kW d’énergie primaire.

La chaudière à gaz de même puissance 10kW, avec son rendement de 95%, consommerait 10/0.95 soit 10.52kW.

On voit dans ce cas précis et avec les approximations des valeurs de COP (dépend du fabricant), que la chaudière gaz consomme en absolu un peu moins que la PAC.

Cependant elle utilise une énergie fossile qui est par définition épuisable, alors que la pompe à chaleur utilise en partie de l’air qui est renouvelable. 

Admettons que l’électricité de la PAC soit produite dans une centrale avec turbine à gaz, alors au final on brûle quasi autant de gaz du côté de la PAC pour fabriquer l’électricité, que du côté de la chaudière gaz pour jouer le rôle du combustible dans la chaudière.

C’est juste une question de décalage de référentiel : pour la chaudière tout se fait sur place, alors que pour la PAC une partie de la transformation de l’énergie se fait à l’externe et n’est pas vraiment abordé.

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