Une pompe à chaleur (PAC) air/eau n'a pas une puissance et un coefficient de performance (COP) uniques. Les deux varient avec la température de l'air extérieur, la température de l'eau produite et la charge de la machine. Pour l'eau chaude sanitaire (ECS), ces variations décident de la puissance réellement disponible les jours froids et de la facture de l'année.
L'enveloppe de fonctionnement est le domaine où la machine peut tourner : une plage de température extérieure, et pour chacune, une température d'eau maximale. Le constructeur la donne sous forme de graphique ou de tableau.
Pour l'ECS, deux points se vérifient d'abord :
Hors de l'enveloppe, la machine s'arrête ou passe la main à un appoint.
Les tables de performance donnent, point par point :
Les valeurs entre deux points s'obtiennent par interpolation. Les valeurs hors des points mesurés sont souvent extrapolées par un modèle : il faut savoir lesquelles.
Plus l'eau produite est chaude, plus le COP baisse : la PAC doit élever la chaleur prise à l'air jusqu'à une température plus haute. Une ECS stockée au-dessus de 55 °C est un régime exigeant, plus qu'un chauffage par plancher qui se contente d'une eau tiède. La courbe utile est celle de la température de départ que l'installation demandera réellement.
Le COP d'une PAC air/eau baisse quand l'air se refroidit. Par grand froid, il faut nettement plus d'électricité pour la même chaleur. Une PAC est donc moins efficace au moment où le besoin d'ECS est le plus fort, car l'eau froide est aussi la plus froide en hiver.
La puissance maximale baisse aussi par grand froid sur beaucoup de machines. Une PAC choisie sur sa puissance nominale peut manquer de puissance les jours les plus froids. La puissance à retenir pour le dimensionnement est celle que la table donne à la température extérieure de base du site.
Une PAC à vitesse variable module sa puissance entre un minimum et un maximum. Selon la machine et la température extérieure, le COP à charge partielle est meilleur ou moins bon qu'à pleine charge : la table le dit, pas une règle générale.
En dessous de sa puissance minimale, la PAC ne peut que démarrer et s'arrêter. La puissance minimale dépend elle-même de la température extérieure : par temps doux, la machine produit plus à vitesse minimale et passe plus souvent en marche-arrêt.
Chaque démarrage coûte de l'énergie et use le compresseur. Le stockage limite les cycles : la PAC charge un grand volume d'un trait au lieu de suivre chaque puisage. Les constructeurs imposent souvent un temps minimal entre deux démarrages.
Par temps froid et humide, l'échangeur extérieur givre. La machine le dégivre périodiquement, en prenant de la chaleur au lieu d'en fournir. Le COP réel en tient compte ; une table qui donne le COP « sans dégivrage » surestime la performance dans ces conditions. Au-dessus d'une certaine température extérieure, l'échangeur ne givre plus et la correction disparaît.
Cette page décrit des principes communs aux PAC air/eau. Les valeurs dépendent de chaque machine et de son fluide frigorigène ; seules les données du constructeur font foi pour un modèle donné.
SCOPE utilise les données constructeur des PAC de son catalogue pour simuler le dimensionnement et pour calculer l'électricité de l'année, avec un COP qui dépend de la température extérieure et de la charge de chaque heure. La source des données, leur traitement et les hypothèses retenues sont détaillés dans Calculs de la consommation annuelle et Conception – Stockage d'ECS préparée avec échangeur serpentin.