Le dimensionnement de la PAC se fait en deux étapes principales :
– le calcul des déperditions du bâtiment ;
– le dimensionnement de la PAC et des auxiliaires.
Calcul des déperditions
Tout dimensionnement de la PAC se fait par rapport à un calcul des déperditions de l’ensemble des zones du bâtiment. Les bases de ces calculs sont définies dans les règles Th-Bat et Th-CE de la Réglementation thermique et permettent de définir précisément la totalité des déperditions du bâtiment.
Cas du chauffage
Dans le cas du chauffage, le calcul des déperditions se fait par rapport à une température extérieure et intérieure de référence pour le dimensionnement (la température extérieure de base étant définie par zone climatique et en fonction de la situation telle que la hauteur, par exemple) et sans apports de chaleur interne.
Ce dimensionnement permet de s’assurer du bon fonctionnement du système, même dans des conditions moins favorables.
Cas du rafraîchissement
Dans le cas du rafraîchissement (sans utilisation de la PAC), aucun calcul de dimensionnement ne peut être fait, sauf une prédiction de l’abaissement de la température par le refroidissement direct.
Cas du refroidissement
Dans le cas du refroidissement (avec la PAC), le calcul des apports internes et solaires de chaleur s’ajoute au bilan global des déperditions.
Cas d’une PAC réversible
Pour le dimensionnement de la PAC et en cas d’une PAC réversible, les résultats des deux calculs (chauffage et refroidissement) sont considérés afin de choisir la PAC permettant de fournir la puissance nécessaire.
Surdimensionner légèrement la PAC
Dans la quasi-totalité des cas, un léger surdimensionnement de la PAC est conseillé.
Ceci signifie que l’on opte volontairement pour une puissance de la PAC supérieure aux valeurs de déperditions calculées dans la première phase, l’étude du bâtiment.
Les raisons pour ce surdimensionnement sont les suivantes :
disponibilité de la puissance exacte de la PAC sur le marché ;
prise en compte d’un rendement de distribution et d’émission ;
dans le cas des bâtiments adjacents, prise en compte d’une éventuelle absence des voisins et donc des températures adjacentes plus faibles que prévues ;
garantie absolue de couvrir la demande, même pour les jours les plus extrêmes ;
relance de chauffage ou de refroidissement facilité après un arrêt de chauffage ou du refroidissement (vacances, week-ends, etc.).
Néanmoins, un trop fort surdimensionnement de la pompe à chaleur peut provoquer de courts cycles de fonctionnement (marche/arrêt), ayant pour conséquences principales :
une dégradation inutile de la PAC : les courts cycles accélèrent l’usure de la PAC (fonctionnement à froid, marche/arrêt cyclique du compresseur, forte intensité de démarrage, etc.) ;
une surconsommation : plus la puissance de la PAC est importante par rapport aux besoins, plus le temps de fonctionnement annuel se réduit. Un fonctionnement avec des cycles courts provoque une performance plus faible de l’installation.
Le surdimensionnement de la PAC peut également nécessiter un abonnement électrique plus puissant et coûteux.
Il est donc conseillé de surdimensionner légèrement la PAC, mais le moins possible.
Cela permettra d’éviter quelques périodes avec un confort moindre qui conduiraient à des plaintes des occupants.
Ceci sous-entend un calcul plus précis qui s’établit de la façon suivante :
Puissance PAC = déperditions (0 à 20 %).
Choix et dimensionnement des auxiliaires
Les auxiliaires, principalement les pompes de circulation, sont généralement choisis en même temps que la PAC :
Pompes intégrées dans la PAC
Le choix est directement fait avec la sélection de la PAC elle-même. Le dimensionnement se fait alors par le choix des vitesses des pompes, a priori décrites dans la documentation de la PAC.
Pompes non intégrées dans la PAC
La documentation de la PAC doit fournir les éléments nécessaires pour le dimensionnement et le choix des pompes.
En règle générale, le dimensionnement se fait par un calcul des pertes de charges dans les circuits hydrauliques des émetteurs et des échangeurs géothermiques. Avec les débits nominaux nécessaires pour le bon fonctionnement de la PAC, on peut alors choisir la pompe appropriée (vérification des courbes caractéristiques de la pompe avec les pertes de charges calculées).
