Les Lutins et notre ministre de l'environnement
 s'inquiètent à juste titre

 

Alors que selon le Président de l’Association Française des Pompe à Chaleur (AFPAC) un peu moins de 1% du parc des 540 000 pompes à chaleur installées en France sont sujettes à contre-références, il a paru bon à l'auteur du site d'évoquer les mésaventures d'un propriétaire de maison individuelle. 
Cette mésaventure concerne l'implantation dans une petite chaufferie individuelle d’une
PAC à compresseur du type air eau fonctionnant en relève de chaudière à gaz sur un circuit  composé de radiateurs hydrauliques.

    Questions

Réponses

 

La surface au sol de 106 m² de cette maison individuelle construite sur vide sanitaire (donc sans cave ni sous-sol) est complétée d’un 1er étage mansardée offrant une surface habitable voisine de 200 m². Elle est équipée d’une chaudière gaz avec radiateurs à circulation d’eau et son propriétaire décide d’installer en complément du chauffage gaz, une PAC air eau de fourniture allemande en relève de chaudière. Il considère sa maison bien isolée et en conséquence, il a décidé de ne pas améliorer préalablement l’isolation. Il a aussi précisé qu’il ne souhaitait modifier, ni son mode vie, ni son confort thermique, et qu’il envisageait de  conserver sa production d’eau chaude sanitaire par ballon électrique. Son équipement électroménager  comprend 2 machines à laver et deux fours. Déduction faite du crédit d’impôt de 5000 € cet investissement a représenté pour lui une dépense de 10 000 € mais il espère financer cette dépense par une réduction des frais d’exploitation de sa chaufferie qui représente pour lui une dépense annuelle en gaz de 1350 €.

Après une année complète d’exploitation, il a constaté que cette modification a entraînée pour lui une petite économie sur sa facture annuelle de gaz voisine de 500 €,  mais il a été déçu de remarquer que sa facture d’électricité a fait un bon vers l’avant de 500 € avec pour lui des frais d’exploitation globaux et un pouvoir d’achat inchangés.

Que peut-on déduire de ces chiffres sachant que la PAC assure sa fonction correctement lorsque la température extérieure dépasse 5°C  la chaudière étant arrêtée?

Le résultat obtenu semble s’avérer décevant autant pour le gouvernement que pour l’utilisateur en termes de consommation en énergie primaire puisque celle-ci est apparemment inchangée.

De plus, on pourrait croire, la production d’énergie renouvelable (ENR) apparaissant nulle, que la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) est négligeable en regard de l’aide fiscale de 5000 € accordée. Le résultat obtenu semble donc aussi décevant pour l’utilisateur qui n’est décidément pas payé en retour.  Alors qu’il a fait un geste citoyen : Le crédit d’impôt qu’il a reçu (5000 €), est loin d’avoir remboursé en totalité les frais d’implantation de la PAC de 15 000 €. 

Cette dépense a apparemment été effectuée en pure perte puisque le temps de retour économique est infini par le fait que les économies sur l’achat des combustibles primaires étant nulles, elles ne peuvent participer au remboursement des frais engagés pour l’achat de la PAC (10 000 €)

Certes il ne s’agit pas ici d’une copropriété mais d’une maison individuelle, cependant l’idée évoquée par un responsable de l’association des responsables de copropriété (ARC) qu'il y aurait un maillon manquant dans les chaînes professionnelles existantes et qu'il pourrait être nécessaire
« d'inventer » un nouveau métier afin de fusionner des connaissances qui seraient disparates n’est pas à prendre en considération. Le malheureux propriétaire pourrait être tenté de vouloir convaincre son fournisseur de ne pas le laisser tomber sur le plan commercial. Comment pourrait-il d’ailleurs engager une expertise judiciaire à l’encontre de celui-ci en remettant en cause le sérieux de la société qui lui a fourni la PAC ou les compétences du personnel qui a assuré son implantation et sa mise en route alors qu’elle fait parfaitement au dessus de 5°C extérieure et que selon le Président de l’AFPAC, on en a pour environ deux à trois ans, personne ne touchant à l’installation en cas de litige pendant cette période . D’autant qu’il n’a pas été contracté un contrat d’assurance avant l’implantation de la PAC auprès d’un cabinet ce qui peut être préférable Encore faut-il, que l’expertise effectué par ce cabinet soit réalisé par un personnel compétent au fait de la complémentarité des techniques associées à la thermodynamique. afin de favoriser le dialogue avec le constructeur et l’installateur

 

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

et surtout de la conclusion étonnante à bien des égards !

 

 

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 ;

 

Année 2007

Energie primaire

GAZ

ELEC

Total

Consommations kWh

28 320

2284

30 604

Dépense annuelle €

1350

650

2000

Prix du kWh  cts € / kWh

4,76

28,4

 

 

On constate que :

-  Sa facture de gaz initiale chauffage était de 1350 €/an pour un besoin thermique de 28 300 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.

 

Année 2009

 

GAZ

ELEC

Total

Consommations kWh

20 560

10 700

31 260

Dépense annuelle €

845

1 200

2045

Prix du kWh  cts€ / kWh

4,11

11,2

 

 

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

 

Montant des factures annuelles 

 

GAZ

ELEC

Total

2007

1 350

650

2000

2009

845

1 200

2045

 

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 1er février au 31janvier, dates des relevés à un ou deux jours près.

 

  

Les consommations thermiques

 

Les consommations globales d’énergie primaire 2007 et  2009 étant pratiquement inchangées (31 260 kWh au lieu de 30 604) cela corrobore bien le fait que le mode vie du propriétaire n’a pratiquement pas changé. On peut donc 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)

 

T ext °C

NB jours

Nb jours cumulés

DJU21

image P

kWh

P kW

GAZ/PAC

-7

1

1

28

28

252

10,5

 

 

 

 

 

Par le gaz

13 489 kWh

-6

1

2

27

27

243

10,1

-5

2

4

52

26

468

9,8

-4

3

7

75

25

675

9,4

-3

4

11

96

24

864

9,0

-2

4

15

92

23

828

8,6

-1

6

21

132

22

1 188

8,3

0

6

27

126

21

1 134

7,9

1

8

35

160

20

1 440

7,5

2

8

43

152

19

1 368

7,1

3

10

53

180

18

1 620

6,8

4

11

64

187

17

1 683

6,4

5

12

76

192

16

1 728

6

6

14

90

210

15

1 890

5,6

 

 

 

 

 

Par la PAC

14 759 kWh

 

Dont 5000 kWh provenant de l’EDF avec un COP moyen de 3

7

15

105

210

14

1 890

5,3

8

17

122

221

13

1 989

4,9

9

17

139

204

12

1 836

4,5

10

19

158

209

11

1 881

4,1

11

18

176

180

10

1 620

3,8

12

16

192

144

9

1 296

3,4

13

12

204

96

8

864

3,0

14

9

213

63

7

567

2,6

15

7

220

42

6

378

2,3

16

5

225

25

5

225

1,9

17

4

229

16

4

144

1,5

18

4

233

12

3

108

1,1

19

3

236

6

2

54

0,8

20

2

238

2

1

18

0,4

21

1

Durée chauffe 239 jours

0

0

-

-

48/52

                                                                                                                                                                     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, selon les termes de Mr Lemale expert dans ces domaines, du type bivalent alternatif 

(La puissance délivrée par la chaudière à gaz n’est pas cumulative avec celle délivrée par la PAC)                                               

 

    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 = Wf /ce(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,  Electricité 5000 kWh

- Pour les ENR 10 000 kWh

 

*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 difficile à comprendre pour le néophyte, 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 2ème 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 probablement pas ici d'un mauvais étalonnage du compteur gaz mais d'une surfacturation de GDF, que l’on pouvait espérer temporaire,

La consommation réelle de gaz devrait être sensiblement la moitié de la consommation avant modification soit 675 € au lieu de 845 puisque la chaudière à gaz est arrêtée dès que la température extérieure dépasse 6°C serait plutôt nettement plus faible que l’estimation prévisionnelle. (La baisse du prix du gaz fausse le jugement sur les performances de la PAC)

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 pourraient être énumérées en cas de mauvais fonctionnement d'une PAC en relève, à savoir:

 

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.  

* Pour vos problèmes thermiques écrire au:   

Médiateur national de l’énergie
   Libre réponse n° 59252
   75443 Paris Cedex 09  

 

en lui envoyant : 

 

 

 

 

Le "formulaire de saisine du médiateur national de l’énergie" rempli

Demander à info énergie de vous communiquer ce formulaire           

 

    

*On ne demande pas à GDF de formuler un avis sur le fait qu’il n’est pas trop grave pour un particulier de consommer un peu trop de gaz puisqu’ils font un effort sur les prix ?  Effort d'ailleurs étonnant puisque l'on sait que le prix du gaz augmente partout.

Pas plus qu'on se préoccupe qu'EDF, constatant un accroissement de la demande, sollicite une augmentation du prix de l’électricité afin d’accroître ses moyens de production en oubliant que cette sollicitation à coutée la situation de son précédent Président.