POMPES À CHALEUR  
Install Magazine 1006 – février 2026

Les pompes à chaleur, aussi utiles dans les bâtiments existants

Étude du Fraunhofer ISE en Allemagne

Dans le cadre du projet WP-QS im Bestand, l’institut allemand Fraunhofer ISE a étudié pendant quatre ans les performances de 77 installations de pompes à chaleur dans des bâtiments existants. Cette étude fait suite à un projet similaire mené en 2019 (WPSmart im Bestand). Les résultats sont encourageants : les appareils ont atteint un rendement annuel variant entre 2,6 et 5,4 et une réduction significative des émissions de CO₂. Des recherches ont également porté sur les performances sonores et la combinaison avec des panneaux photovoltaïques. Voici un résumé des principales conclusions.

Étude pratique

Le projet a porté sur 77 installations : 61 équipées d’une pompe à chaleur air-eau et 16 d’une pompe à chaleur géothermique. Les bâtiments étaient équipés de nombreux compteurs pour enregistrer les données toutes les 30 secondes. Les trois quarts des pompes à chaleur utilisaient un réfrigérant dont le GWP était supérieur à 1000 ; huit installations fonctionnaient en revanche au R290. En ce qui concerne le chauffage d’appoint, il s’agissait principalement (84%) d’installations tout-électrique avec une résistance de secours. Dans six cas, il s’agissait d’une installation hybride avec une chaudière à gaz, dans deux d’une chaudière au fioul et dans deux autres cas d’un poêle raccordé au système de distribution. À quelques exceptions près, les pompes à chaleur ont été installées entre 2012 et 2023.

Neuf grands fabricants de pompes à chaleur et deux fournisseurs d’énergie ont participé au projet, soutenu par le gouvernement fédéral allemand. Les bâtiments étudiés ont été construits entre 1826 et 2001 et la surface chauffée variait entre 90 et 370 m². La surface moyenne était de 170 m². Les bâtiments antérieurs à 1979 ont été rénovés pour atteindre un niveau de performance énergétique supérieur à la moyenne. Les bâtiments plus récents n’ont pas fait l’objet d’une rénovation significative.

Fonctionnement après une rénovation

L’étude montre que les pompes à chaleur peuvent fonctionner efficacement dans des bâtiments existants, même sans rénovations conformes aux normes de construction neuve. Il reste toutefois une marge d’amélioration. Les pompes à chaleur ont atteint un rendement annuel moyen de 3,4, soit une amélioration par rapport au projet de 2019 (WPSmart im Bestand) où il n’était que de 3,1. Cette moyenne masque cependant de fortes disparités : la pompe à chaleur air-eau la moins performante affichait un rendement de 2,6 tandis que la meilleure installation air-eau atteignait 4,9 soit était presque le double. Les installations géothermiques sont globalement plus performantes, avec un rendement moyen de 4,3 (4,1 dans le projet précédent WPSmart im Bestand), et des valeurs comprises entre 3,6 et 5,4. Il est intéressant de noter qu’aucune corrélation n’a été observée entre l’année de construction des bâtiments et le rendement. En règle générale, 80% de la chaleur produite est utilisée pour le chauffage des locaux et 20% à la production d’eau chaude sanitaire.

 

Le nombre de démarrages des compresseurs varie: de 550 à 15.800 (!) par an. Cependant, 90% des installations ont moins de 5.500 démarrages et un tiers moins de 2.000 démarrages par an. Ces différences ne s’expliquent pas par le dimensionnement des appareils mais par les différences dans les concepts de régulation et la configuration hydraulique de distribution (faible hystérésis, régulation basée sur la température de départ, rapport entre les débits primaire et secondaire, etc.). Par ailleurs, il a été constaté que toutes les installations sont surdimensionnées : même à une température extérieure de -7°C, chaque pompe à chaleur dispose d’une réserve de puissance suffisante.

 

Économies

Les radiateurs correctement dimensionnés peuvent fonctionner à des températures similaires à celles d’un chauffage par le sol. Les pompes à chaleur étaient équipées d’un chauffage d’appoint électrique pour faire face aux périodes les plus froides. La consommation annuelle de cet appoint est minime: pour les appareils air-eau, elle ne représente que 1,3% de la consommation, tandis que pour les installations géothermiques, elle est pratiquement nulle.

 

Tout cela a permis de réaliser des économies d’énergie considérables et de réduire les émissions de CO₂, en moyenne de 68% par rapport au chauffage au gaz. Ces chiffres sont basés sur le mix énergétique allemand qui, comme on le sait, n’inclut pas l’énergie nucléaire. Avec le mix énergétique belge, la réduction des émissions serait plus importante. Selon les chiffres de l’UE, les émissions de CO₂ liées à la production d’électricité en Allemagne en 2024 s’élevaient à 298 g/kWh, soit deux fois celles de la Belgique (145 g/kWh).

 

Bruit et photovoltaïque

Dans le cadre du projet, une méthode de mesure du bruit à long terme pour les pompes à chaleur air-eau a été développée et appliquée à cinq installations choisies au hasard. Les éventuelles nuisances sonores n’ont été constatées que la nuit ; en journée, la pompe à chaleur n’a jamais dépassé le bruit de fond. Dans deux cas, le bruit ambiant était si dominant qu’il couvrait le bruit de la pompe à chaleur. Dans les trois autres cas, le bruit des pompes à chaleur pendant la nuit dépassait la norme allemande. Des mesures d’optimisation telle que l’insonorisation ou le déplacement de l’unité extérieure peuvent éviter ces dépassements.

En outre, l’équipe de Fraunhofer ISE a étudié l’association de pompes à chaleur et de panneaux photovoltaïques. Une manière classique d’utiliser l’électricité excédentaire consiste à augmenter la température de consigne. Six configurations combinant les pompes à chaleur et les panneaux photovoltaïques ont été analysées. Dans les trois installations sans batterie, l’autoconsommation atteignait entre 22 à 37% grâce à une régulation adaptée de la pompe à chaleur. Dans les trois installations équipées d’une batterie, ce pourcentage a nettement augmenté, avec des valeurs comprises entre 40 et 83%. Le COP des pompes à chaleur a toutefois légèrement diminué et les pertes liées aux arrêts sont plus élevées.

Des marges d’amélioration

Bien que les résultats soient encourageants, des améliorations sont possibles. Une conception et un concept de régulation adaptés sont nécessaires pour éviter des cycles de démarrage-arrêt trop courts et une usure prématurée. Dans les installations équipées de ballons tampons, la séparation entre le niveau de température bas (chauffage) et le niveau élevé (eau chaude sanitaire) n’était pas toujours suffisante. De ce fait, le circuit de chauffage fonctionne parfois selon la température de l’eau chaude sanitaire. Des erreurs ont également été relevées dans l’installation hydraulique (vannes de commutation manquantes, diamètres de tuyaux incorrects, etc.). Des schémas hydrauliques standard, des modules prémontés et un réglage minutieux peuvent corriger ces défauts. L’activation indésirable du chauffage d’appoint électrique était rare, mais reste un risque, ce qui souligne l’importance d’un paramétrage précis.

 

L’équipe recommande une meilleure surveillance pour mieux cartographier le fonctionnement des pompes à chaleur. Certaines installations semblaient fonctionner depuis des années avec des défauts non détectés. Un système de surveillance indiquant les rendements et les cycles de démarrage-arrêt et alertant en cas de valeurs anormales est donc conseillé. Les contrats de maintenance et la surveillance à distance démontrent toute leur utilité.

 

Le projet complet peut être consulté via ce lien

www.ise.fraunhofer.de/de/forschungsprojekte/wp-qs-im-bestand.html

Par: Alex Baumans

Illustrations: Fraunhofer ISE