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
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 mansardé 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?
Réponses
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 |
|
kWh /an 28400 |
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:
·
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 du
fait de radiateurs trop petits lorsque la chaudière à gaz commute vers la
PAC ?
·
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.
*
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.