Pompe à chaleur ou chaudière à condensation ? Le match !

Remplacer sa vieille chaudière par une chaudière à condensation ou par une pompe à chaleur ?

Votre vieille chaudière consomme beaucoup d'énergie. Elle est peut-être sur le point de flancher, voire déjà en panne, ou bien vous anticipez un peu en réfléchissant à l'avance par quoi vous allez la remplacer pour faire des économies sur votre facture de chauffage.

Que vous soyez au fioul ou au gaz naturel, vous vous demandez si investir dans une chaudière à condensation est une bonne idée ou pas. Pour l'instant ces deux énergies sont à un (relatif) point bas de leur courbe de prix, mais... combien de temps cela va-t-il durer ?

Votre plombier vous a parlé de la chaudière à condensation, une merveille de technologie qui affiche un rendement supérieur à 100% grâce à l'énergie qu'elle récupère dans les fumées, et qui permettrait de faire jusqu'à 30% d'économies d'énergie...
... mais qu'en est-il vraiment ?

Chaudière à condensation, comment ça marche ?

Les produits de combustion qui s'échappent de votre chaudière par le conduit de fumées peuvent atteindre les 200°C. Votre chaudière actuelle expulse ces fumées sans exploiter cette température, cette chaleur latente. Une chaudière à condensation, elle, est censée récupérer une partie de cette énergie, ce qui permet selon les fabricants de réaliser jusqu'à 30% d'économies d'énergie.

Comment ? En exploitant la condensation des vapeurs d'eau que contiennent ces produits de combustion. Voyons ceci en détail.

Lorsque vous faites bouillir de l'eau, de la vapeur monte au-dessus de la casserole. Si la vapeur vient au contact d'une fenêtre bien froide, la vapeur d'eau se condense sur la paroi froide de la vitre : vous voyez alors l'eau repasser à l'état liquide et couler le long de votre vitre.

Sur le plan de la physique, que se passe-t-il ? Les goutelettes d'eau contenues dans la vapeur sont chaudes : elles contiennent de l'énergie. Lorsqu'elles entrent en contact avec la paroi froide, cela les fait changer d'état : l'eau redevient liquide. Au passage, l'énergie est dissipée. C'est ce qui se produit quand un corps change d'état, ici de l'état gazeux à l'état liquide.

Eh bien dans une chaudière à condensation, il se passe la même chose. On fait passer les fumées autour d'un condenseur qui joue le même rôle que la paroi vitrée de notre exemple. Ce condenseur doit contenir un liquide le plus froid possible pour que la vapeur d'eau, à son contact, se condense et cède son énergie. Ce liquide "froid", c'est l'eau de votre chauffage central. L'eau dite "de retour", c'est-à-dire l'eau qui revient à votre chaudière après avoir circulé dans tous les radiateurs de votre maison.

Merveilleux ! ... sur le papier

Vous aurez compris que l'eau de retour de votre chauffage central doit être la plus froide possible pour que le phénomène de condensation se produise. Bien sûr il est inutile qu'elle soit réellement froide. Dans la pratique, il faut que cette eau atteigne la température dite du point de rosée : il s'agit de la température à partir de laquelle la vapeur d'eau va se condenser. Si on prend l'exemple du gaz naturel, ce point de rosée se situe à 53°C.

Dans quels cas la condensation se produit-elle vraiment ?

Si vous avez des radiateurs à chaleur douce, la condensation fonctionnera. On parle de chaleur douce quand la chaudière envoie de l'eau à 55°C-60°C dans les radiateurs, et que ceux-ci sont suffisamment grands pour bien fonctionner à cette température. En général, l'eau de retour du chauffage central revient à la chaudière avec 8-10°C de moins qu'à l'aller. Ainsi, si elle revient à la chaudière à 53°C ou moins, le phénomène de condensation se produira correctement, et la chaudière à condensation produira ses effets. Sinon... vous aurez une belle chaudière à condensation qui ne condensera rien du tout ! Et les seules économies que vous ferez sur votre facture de chauffage seront celles dues à la différence de rendement entre votre vieille chaudière et une chaudière plus récente. Le plus souvent, à peine 10% de gain.

La situation idéale : le plancher chauffant

Avec un régime d'eau à 30-35°C, le plancher chauffant est parfait pour que le phénomène de condensation se produise. Dans ces conditions, vous ferez en effet des économies avec une chaudière à condensation. Mais... bien moins qu'avec une pompe à chaleur qui, sur plancher chauffant, affiche un COP supérieur à 4, c'est-à-dire un rendement supérieur à 400% !

Des radiateurs à chaleur douce ?

Les radiateurs des maisons d'autrefois étaient dimensionnés pour fonctionner avec de l'eau de chauffage à 75°C. Ils étaient petits, puisqu'à cette température, il suffit d'une petite surface d'échange avec la pièce à chauffer pour que la chaleur soit transmise à l'air de la pièce. Les étiquettes de puissance des radiateurs sont indiquées pour ce régime de température.

On parle de delta T 50. Quèsaco ?

Si on veut que l'eau de retour ne dépasse pas 53°C, il faut que la chaudière envoie de l'eau à 60°C environ. Cela signifie que la température moyenne dans les radiateurs est de 57°C. Dans ce cas, le delta T est donc de 37.

Pour que la chaleur délivrée dans la pièce soit celle souhaitée, il faut que la surface d'échange soit plus grande. Bien plus grande. Voici un exemple :

Un radiateur de 1000 W à delta T 50 mesure environ 90 cm de long sur 50 cm de haut. Ce même radiateur, en delta T 37, ne développe plus que 665  W. Autrement dit, pour avoir la même puissance de 1000W, dans ce cas de figure il faut un radiateur de 1500 W de puissance nominale delta T 50.

Bon, et alors admettons que vous ayez des radiateurs à chaleur douce, que la chaudière à condensation puisse donc vraiment condenser : cela vaut-il la peine d'investir dans une chaudière à condensation ?

Une chaudière à condensation affiche un rendement de 110%.  Les 30% d'économies annoncés par les fabricants tablent sur le remplacement d'une chaudière affichant un rendement inférieur à 80%. C'est en effet la condition pour atteindre ces 30% d'économies maximum.

Et si au lieu d'opter pour une chaudière à condensation avec un rendement de 110%, vous choisissiez une pompe à chaleur avec une rendement de plus de 300% ?

Certes l'énergie utilisée par les 2 systèmes n'est pas au même prix : gaz naturel ou fioul pour la chaudière à condensation, électricité pour la pompe à chaleur.

Mais même dans ces conditions, la pompe à chaleur permet de faire 30% d'économies par rapport à une chaudière gaz naturel top niveau affichant un rendement de 100%, et si on remplace une vieille chaudière avec un rendement de 80% - comme dans la comparaison que font les fabricants de chaudière à condensation -, l'économie sera de l'ordre de 45% !

Si la chaudière remplacée est une chaudière fioul, l'économie est de 40% si le rendement chaudière est de 100%, et de plus de 50% si le rendement de la chaudière remplacée est de 80%.

La différence de prix entre les deux solutions est rapidement amortie par les économies largement supérieures réalisées grâce à la pompe à chaleur air-eau.

Attendez... un rendement ne peut pas être supérieur à 100 % !

C'est vrai, c'est ce qu'on apprend à l'école.

L'astuce des fabricants de chaudière à condensation, c'est de calculer le rendement en partant du  pouvoir calorifique supérieur, là où les rendements sont normalement calculés sur le pouvoir calorifique inférieur.

Bon, d'accord, ce n'est pas très clair... Un exemple pour comprendre ? Voilà :

Une chaudière classique produit 0.90 kWh de chaleur pour 1 kWh de gaz consommé. Son rendement est donc de 90%. Ce rendement est calculé sur le PCI, le Pouvoir calorifique inférieur du gaz, qui ne tient pas compte de l'énergie contenue dans les fumées. Une chaudière à condensation qui produit 0.95 kWh de chaleur pour 1 kWh de gaz consommé aura un rendement de 95%... mais sur le PCS, le Pouvoir Calorifique Supérieur du gaz, qui tient compte de l'énergie contenue dans les fumées. Là où les fabricants de chaudière à condensation sont malins en termes marketing, c'est qu'ils comparent l’énergie produite par un système à condensation avec l’énergie produite sans condensation : 0,95 kWh au lieu de 0,90 kWh, soit 0,95/0,90 = 105,5%. Ce qui leur permet de dire que le rendement de leur chaudière à condensation est de 106%. Vous aurez compris que ce n'est pas tout-à-fait vrai ;-)

Dans le cas des pompes à chaleur, on ne parle plus vraiment de rendement, mais de coefficient de performance, le fameux COP. On peut quand même, pour bien comprendre, l'apparenter à un rendement : il affiche la quantité de chaleur produite à partir d'une unité d'énergie payante. En clair, combien de kWh de chaleur une PAC produit à partir d'un kWh d'électricité. L'énergie n'étant pas produite par magie, tout le "rendement" supérieur à 100% de la PAC est en fait extrait d'une énergie bien réelle... mais gratuite : l'énergie contenue dans l'air extérieur, que la pompe à chaleur extrait grâce à son groupe extérieur, et que son compresseur augmente en tirant parti des vertus du fluide frigorigène. Un peu comme votre réfrigérateur, mais à l'envers.

En résumé

La chaudière à condensation tire parti de l'énergie payante contenue dans le gaz mais jusqu'alors évacuée sans valorisation dans les fumées.
Rendement réel : 95%.
Elle ne condense vraiment que si l'eau de retour des radiateurs est inférieure à 53°C.
La pompe à chaleur, elle, tire parti de l'énergie solaire gratuite qu'elle va chercher dans l'atmosphère !
Rendement : 300 % et plus.

Economies permises en remplaçant une chaudière standard avec un rendement de 80%

Si la chaudière remplacée est au gaz naturel :
pompe à chaleur : 45% d'économies
chaudière à condensation : 30%... si elle condense vraiment, 10% dans les autres cas
Si la chaudière remplacée est au fioul :
pompe à chaleur : 50 % d'économies
chaudière à condensation : 30%... si elle condense vraiment, 10% dans les autres cas

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