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La pompe à chaleur hybride réversible ou chaudière hybride réversible

Technique 15/07/2019
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Comment fonctionne-t-elle ?

Une pompe à chaleur hybride est composée d’une PAC électrique de petite puissance (<5kW pour une maison neuve), d’une chaudière gaz à condensation de puissance comprise entre 24 et 30 kW (murale ou au sol, avec ou sans ballon ECS en fonction des fabricants), et d’un module hydraulique permettant l’échange thermique entre la PAC électrique et la chaudière.

En fonction des configurations retenues par les fabricants, la PAC peut assurer à la fois le chauffage, le préchauffage de l’eau chaude sanitaire mais aussi le rafraîchissement dans le cas des pompes à chaleur hybrides réversibles.

La chaudière assure de son côté l’atteinte des températures de consigne pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire si la PAC et son mode de régulation ne le permettent pas.



Une complémentarité intelligente et performante

En mode chauffage, la fonction hybride permet de solliciter séparément ou simultanément la PAC et la chaudière. La régulation sur énergie primaire (EP) donne la priorité au gaz naturel ou à l’électricité en fonction des performances en EP de la PAC et de la chaudière.

Par exemple, des températures extérieures clémentes permettent un fonctionnement de la PAC seule, à coefficient de performance élevé (le coefficient de performance (COP) est le rapport entre la production thermique de la PAC et la consommation électrique du compresseur avec les auxiliaires). Mais dès lors que la puissance fournie par la PAC devient inférieure aux déperditions du bâtiment, la chaudière s’enclenche en mode appoint pour couvrir le complément des besoins de chauffage.

Ce fonctionnement simultané perdure jusqu'à atteindre une certaine température extérieure pour laquelle le rendement en énergie primaire de la chaudière devient supérieur à celui de la PAC (COP˂2,58). A cet instant, la chaudière à condensation gaz naturel (dont le rendement est nettement moins tributaire des conditions extérieures) assure seule la totalité des besoins en chauffage.

Point non négligeable, cette permutation permet notamment d’éviter les cycles de dégivrage préjudiciables aux performances de la PAC.

En termes de performances, le COP de la PAC peut avoir des valeurs allant jusqu’à 5 en régime 7°C/35°C, le rendement de la chaudière peut lui aller jusqu’à 108 % PCI. Les rendements saisonniers (au sens de l’ERP) varient principalement en fonction de la puissance de la PAC et peuvent atteindre 140 %.

Quels sont les + de cette solution ?

Tout simplement : l’optimisation énergétique !

En effet, le recours aux deux énergies permet via une régulation intelligente de tirer le meilleur parti des deux systèmes :

  • le choix du mode « coût des énergies » permet de diminuer le montant de la facture du client ;
  • le mode « émissions de CO2 » vise à minimiser les émissions de CO2 ;
  • le mode « température extérieure » minimise l’énergie finale consommée ;
  • le mode « énergie primaire » (EP) vise à minimiser l’énergie primaire consommée. C’est ce dernier mode qui est utilisé en maison neuve.

Un pilotage qui garantit un confort optimal et un rendement global élevé tout au long de l’année.

Comment bien l’installer ?

Une pompe à chaleur hybride peut être installée en une journée seulement par un plombier-chauffagiste.

Elle peut être bi-bloc ou monobloc.

  • Les systèmes bi-bloc

Ils sont composés d’une unité intérieure comprenant la chaudière, le condenseur et le module hydraulique, et une unité extérieure pour la PAC. La liaison entre les deux peut être hydraulique ou avec un fluide frigorigène (PAC de type Split).
Cette solution présente l’avantage que les percements de la façade sont de diamètre faible.

  • Les systèmes monobloc

Ils concentrent tout à l’intérieur du logement en un seul bloc.
Le principal avantage de cette solution est l'absence d’unité extérieure. 
En revanche, les diamètres des percements en façade sont beaucoup plus importants (= l’air qui circule).

La pompe à chaleur hybride réversible, la clé du rafraîchissement

En fonction des modèles, la pompe à chaleur hybride peut être réversible.

En plus d’assurer le chauffage et l’ECS, elle assure le rafraîchissement en période estivale (avec la pompe à chaleur exclusivement) grâce à l’utilisation d’une vanne 4 voies dans la boucle thermodynamique.

La puissance de rafraîchissement est comparable à la puissance de chauffe en régime +35°C/+18°C, et le « COP froid » est généralement légèrement supérieur.

Les émetteurs utilisés pour le rafraîchissement peuvent être des ventilo-convecteurs, des planchers rafraîchissants ou un plafond chauffant rafraîchissant. 
La puissance frigorifique est limitée pour les planchers rafraîchissants, par les risques de condensation à une réduction de 3 à 4 °C de la température ambiante (la fonction rafraîchissement nécessite par ailleurs la mise en place d’une sonde d’humidité sur le départ du plancher chauffant/rafraîchissant).

Plusieurs fabricants proposent des modèles de PAC hybride réversible :

  • Saunier Duval : modèle Genia Hybrid Universel
  • De Dietrich : modèle Alezio G Hybrid
  • Chaffoteaux : modèle Arianext M Hybrid
  • Daikin : modèle Altherma

Quel est son coût ?

Les prix des pompes à chaleur hybrides se positionnent à mi-chemin entre les chaudières et les PAC électriques. Ils sont compris entre 4 500€ et 10 000€ HT (source benchmark fabricants) en fonction des fabricants et de la puissance de la PAC. En coût global bâti-système, cette solution est aussi compétitive qu’une PAC air/eau.

La réversibilité du cycle thermodynamique ne présente généralement qu’un surcoût allant de 0 à 200€ HT (source bureaux d'études thermiques) quand un technicien doit se déplacer pour effectuer les réglages nécessaires.

La pompe à chaleur hybride est une solution mature, qui tire le meilleur parti de deux systèmes éprouvés : la pompe à chaleur électrique et la chaudière condensation, pour assurer performance énergétique et confort tout au long de l’année. Couplée à des émetteurs de type ventilo-convecteur, à un plancher chauffant/rafraîchissant ou à un plafond chauffant rafraîchissant, elle permet également le rafraîchissement à un coût d’investissement légèrement inférieur à une PAC électrique.

Pour aller plus loin
Des constructeurs ont déjà réalisé des maisons intégrant la PAC hybride réversible, en partenariat avec GRDF. Si vous aussi, vous souhaitez en savoir plus pour étudier et optimiser cette solution gaz afin de l'intégrer à votre catalogue,contactez votre interlocuteur dédié en région.