Notre ancien Ministre de l'environnement

s'inquiète

 

 

Pour une analyse plus fine, prendre connaissance des valeurs numériques ci-après

 

 

Les prix de l’énergie et les consommations

 

Les dépenses ainsi que les consommations les années ayant précédées et suivies la mise en place de la pompe à chaleur effectué en décembre 2008 dans la chaufferie s’établissent comme suit ;

 

 

On constate que :

-      Sa facture de gaz initiale chauffage était de 1350 €/an pour un besoin thermique de

28 300 kWh (4,8 cts d’€/kWh)

-      Le kWh électrique serait 6 fois plus cher que celui du gaz ! Il semble y avoir une erreur quelque part ou un problème d’abonnement et il est important de vérifier les factures d’électricité de l’année 2007.

 

Le kWh gaz a sensiblement baissé (de l’ordre de 15%) et le niveau de prix du kWh électrique a retrouvé un niveau de prix de 11,2  cts€ / kWh plus conforme aux chiffres habituels. Pour expliquer le prix au kWh de l’électricité en 2007 ce dernier serait-il à ce point dépendant de la quantité commandée ?

 

A noter que les températures au rez de chaussée de la maison sont réglées à 21/22°C et qu’il faut l’appoint de la chaudière à gaz pour obtenir ces températures lorsque la température extérieure descend en dessous de 5°C.

 

 Les dépenses annuelles

 

 

Elles sont en effet sensiblement inchangées pour le propriétaire

A noter que les factures de gaz et d’électricité sont peu claires et qu’il faut se prendre la tête pour lire les factures de ces organismes. Il s’agit de consommations allant du 1^er février au 31janvier, dates des relevés à un ou deux jours près. 

 

 

Les consommations thermiques

 

Les consommations globales d’énergie primaire 2007 et  2009 sont pratiquement inchangées (31 260 kWh au lieu de 30 604). On dire qu’à DJU constant entre 2007 et 2009, la différence entre les consommations électriques des années 2009 et 2007 à savoir

10 700 – 2 284 = 8 416 kWh correspond à l’énergie électrique Wm consommée par la PAC pendant l’année 2009

 

Le chiffre de 2 284 kWh qui ne devrait pas subir de variation notable correspond à l’énergie électrique consommée annuellement pour l’électroménager et la fourniture de l’eau chaude sanitaire (ballon électrique)

 

Le chiffre de 28 320 kWh correspond à l’énergie thermique Wc consommée annuellement pour le chauffage. Cette énergie étant délivrée uniquement par le GAZ en 2007 et à la fois par le GAZ et la PAC en 2009 avec une prépondérance au gaz un peu inquiétante.

La différence entre les consommations de GAZ des années 2009 et 2007 à savoir

28 320 – 20 560 = 7 760 kWh correspond à l’énergie thermique Wc délivré par la PAC pendant l’année 2009 qui semble bien faible.

 

On a donc suivant le principe de conservation de l'énergie (voir livre page 49)

Wm = 8416 kWh  et  Wc = Wm + Wf = 7 760 kWh   

Wf = 7 760 – 8416 = - 656 kWh  et un COP   Wc/Wm < 1 !

 

Le COP de la pompe à chaleur est déplorable, le système global PAC + GAZ est en effet moins bon qu’un chauffage à effet joule avec convecteur électrique ayant un COP de 1.

Il n’y a donc en conséquence aucune production d’ENR.

 

 

Les dates des relevés de consommations

 

A nouveau et comme cela s’est produit avec les relevé GDF dans la cas des copropriétés les relevés de facture EDF et GDF se font sensiblement par années calendaire (du 1er février au 31 janvier) les périodes de chauffe étant à cheval sur deux relevés ce qui complique inutilement la tâche du Maître d’œuvre et l’impossibilité pour celui-ci de tenir compte de la rigueur de l’hiver (DJU) en cas de modernisation de la chaufferie.

A défaut d’obtenir enfin d’organisme comme EDF et GDF une consommation de juin à juin, une correction des calculs ci-dessus à partir de la comparaison du  DJU des années 2007 et 2009 n’est envisageable que si le maître d’œuvre a connaissance des consommations mensuelles pendant et en dehors de la période de chauffe.

                                                   

Les coefficients de déperdition de l’habitation

 

Avec une surface habitable de 2x106 m² = 212 m²  et une consommation d’énergie annuelle pour le chauffage de 28 320 kWh on arrive à un coefficient moyen de déperdition annuel de 133  kWh/m² habitable honorable correspondant à la réglementation thermique gaz RT 2005. 

 

Les puissances instantanées et les DJU

(La commutation GAZ vers PAC est indiquée en gris)

 

                                                                                                  DJU    2665                                                                                    28400  kWh /an 
                                                                              Puissance moyenne    5 kW

 

On peut estimer que le COP devrait encore être de 2 lors de la commutation à 5°C de température extérieure (ligne en gris) avec une PAC air eau ayant des performances moyennes

 

Important
Avec une PAC en relève de chaudière, le fonctionnement est du type bivalent alternatif  * (La puissance délivrée par la chaudière à gaz n’est pas cumulative avec celle délivrée par la PAC)   
                                            * Voir le  livre de Mr Lemale « La géothermie » expert dans ces domaines,

 

 

   Le débit d’air dans l’évaporateur

 

L’évaporateur a pour fonction de prélever l’énergie dans l’environnement (ENR), l’air extérieur dans le cas présent. Il est constitué par un radiateur à ailettes avec ventilateur situé à l’extérieur de l’habitation. Pour que la PAC fonctionne correctement, il est nécessaire que les échanges thermiques se fassent correctement avec l’air ambiant. L’air froid évacué en sortie d’évaporateur ne doit évidemment pas être recyclé à l’entrée de celui-ci et être évacué librement dans l’environnement. Pour obtenir ce résultat le débit d’air circulant dans le radiateur à ailettes n’est pas négligeable. Pour que la PAC délivre une puissance thermique environ 6 kW avec 6°C extérieur (ligne grisée du tableau) avec un COP modeste de 2,  il est nécessaire que 3 kW soit prélevé dans l’environnement (ENR), les 3 kW complémentaires provenant de l’énergie mécanique d’entrainement du compresseur (ELEC) étant récupérés sous forme thermique selon la loi de conservation de l’énergie.

Supposons, pour éviter tout risque de givrage, que l’air ressorte à 0°C à la sortie du radiateur à ailette de l'évaporateur*. Le calcul du débit d'air pour que l'évaporateur de la PAC aérothermique récupère 3 kW dans l'environnement est le suivant :

 

En une heure, c'est une énergie de 3 kWh ou 10 800 kJ  qu'il faut récupérer, soit, compte tenue de la chaleur spécifique de l'air voisin de 1 kJ/kg et °C et à partir de la formule 1) :

 

                        Wf = m c Δθ         1)    avec :

 

Wf       Energie transmise en kJ

m        Masse du produit en kg

c         Chaleur spécifique du produit en joule/kg et °C

          Δθ      Elévation ou diminution de la température du produit en °C,

 

Une masse d'air utile         m = W_f /c_e(θ1- θ2)= 10 800 /6 = 1 800 kg/h

Compte tenu de la densité de l'air voisine de 1,3 kg/m3 à la pression atmosphérique, le débit d'air correspondant  est de  1380 m³/h

 

En supposant que la zone grisée reste du domaine du gaz, c’est environ 15 000 kWh thermique qui devraient être fourni par la PAC en supposant que celle-ci ait un COP moyen de 3,  le solde 13 500 kWh étant fourni par le gaz (Voir tableau ci-dessus).

La puissance thermique maximum délivrée par la PAC étant de 5,6 kW maximum, cela correspondant, pour un COP modeste de 2 dans les conditions les plus défavorables (ligne grisée du tableau page 3) une puissance compresseur voisine de 3 kW.

 

Dans ces conditions de rendement modeste la répartition entre les énergies primaires et ENR de cette chaufferie devraient donc être au moins de :

Pour les énergies primaires :  Gaz  13 489 kWh (48%),  Electricité 5000 kWh (17%)

Pour les ENR 10 000 kWh ( 35%)

Chiffre entraînant une économie voisine de 20% compte tenu du coût des combustibles primaires.

 

*Nota

Si la température de sortie de l'évaporateur est inférieure à 0°C, il peut y avoir formation de givre sur les ailettes du radiateur constituant l'évaporateur

 

 

Conclusion

 

Il ressort de cette étude peut-être difficile à comprendre pour le lecteur, que notre ministre de l'environnement a raison de s'inquiéter.   

GDF et EDF sont avant tout des vendeurs de gaz et d’électricité*. Ils ont, en temps que tel, le devoir de facturer ce qui est réellement consommé, pas plus.

Quant à l’Association Française des Pompes à Chaleur (AFPAC), s’agissant d’une PAC de fourniture allemande, son Président va probablement expliquer qu’il lui est difficile d’intervenir.
Au mieux va-t-il faire valoir son article paru sur la revue chaud froid performances No 734, en justifiant les déboires de ce copropriétaire par le fait que cette PAC a été acheté au plus mauvais moment: celui du dangereux boom PAC qui a suivit le 2^ème choc pétrolier de mars 2008 et l’envolée du prix des combustibles fossiles avec un pétrole à 150 dollar le baril.  

Il ne s'agit donc probablement pas ici d'un mauvais étalonnage du compteur gaz mais d'une surfacturation de GDF, que l’on peut espérer temporaire.
La consommation réelle serait nettement plus faible que l’estimation prévisionnelle.

 

Les responsables du Grenelle ont donc raison d'être préoccupés et le journal le Monde  a raison d'en parler.

La PAC effectuant correctement son travail au dessus de 5°C,  il est moins important d’évoquer ici les raisons qui sont parfois énumérées en cas de mauvais fonctionnement d'une PAC en relève, à savoir:

·        Problème de dégivrage avec cycles de dégivrages trop fréquents voire inutiles ?

·        Renouvellement de l’air insuffisant à l’évaporateur,

·        Température de départ radiateur trop élevée lorsque la chaudière à gaz commute vers la PAC du fait de radiateurs trop petits ou insuffisamment aérés 

·        Sous-dimensionnement de la liaison électrique entre le compteur EDF et le compresseur de la PAC entraînant des pertes en ligne inacceptables ?

A l'examen, toutes ces causes sont caduques, y compris la dernière puisque la consommation électrique reste raisonnable et que la pompe à chaleur assure correctement son travail lorsque la température extérieure est supérieure à 5°C,  la chaudière à gaz étant à l’arrêt. Il reste donc à espérer pour ce malheureux propriétaire qu’un miracle va arriver.

Et bien le miracle tant attendu vient d'arriver : Notre ministre de l'environnement s'inquiète. Il a commissionné un Médiateur* pour prendre en charge nos problèmes. Au lieu d'une baisse de consommation gaz de 27% c'est une diminution proche de 50% voire un peu plus qui va être appliquée à notre heureux propriétaire,

 

On voit qu’il devient urgent que l’état et l’enseignement supérieur accepte de financer et d’organiser une filière de formation des professionnels en utilisant, pourquoi pas, la réduction du crédit d’impôt subit dans le cas de l’aérothermie de 50 à 40 puis à 25% du montant de la PAC (hors main d’œuvre).

 

Quant à la formation du grand public ou au moins son information, il serait temps qu’un organisme comme l’AFPAC se charge de ce travail et prouve qu’il est vraiment le seul organisme habilité à en parler en termes simples et compréhensibles.