Intégration du système HEMS : la clé pour optimiser l’efficacité de la pompe à chaleur

Les prochains gains significatifs ne proviendront pas du compresseur, mais de la manière dont la machine est exploitée.

Les données de terrain confirment ce constat. Lorsqu'Octopus Energy a analysé les performances de son parc de pompes à chaleur Cosy installées, les résultats saisonniers réels se situaient autour de 3,6. Un résultat correct, mais nettement inférieur aux 4,0 et plus annoncés. Aucun dysfonctionnement n'a été constaté. Les unités fonctionnaient simplement comme la plupart des pompes à chaleur : avec des courbes de chauffage fixes, sans tenir compte du prix de l'électricité ni de l'ensoleillement, s'allumant et s'éteignant de manière intermittente au lieu de moduler leur puissance en fonction de la charge.

C’est dans cet écart entre l’efficacité nominale et l’efficacité réelle qu’un système de gestion de l’énergie domestique trouve sa raison d’être, et c’est là que les installateurs réaliseront leur prochain bénéfice.

## Qu'est-ce qu'un HEMS ?

Un **système de gestion de l'énergie domestique (HEMS)** est une solution logicielle, généralement une application associée à un service cloud et parfois à un contrôleur local, qui surveille et coordonne les équipements énergétiques d'un foyer : pompe à chaleur, panneaux photovoltaïques, batterie, borne de recharge pour véhicule électrique et compteur électrique. Il analyse les prix de l'électricité, les prévisions météorologiques et la production solaire, puis détermine automatiquement quand chaque appareil doit fonctionner, se charger ou rester en veille. L'objectif est de réduire les coûts et la consommation sans intervention des occupants.

## Qu'est-ce que SCOP ?

Le **coefficient de performance saisonnier (SCOP)** est le rapport entre la chaleur produite et l'électricité consommée, calculé en moyenne sur toute la saison de chauffage. Un SCOP de 3,6 signifie que 3,6 kWh de chaleur sont produits pour chaque kWh d'électricité. L'étiquetage énergétique européen repose sur ce coefficient, mesuré dans des conditions de test standardisées qui correspondent rarement à celles d'un bâtiment, d'un climat ou d'un tarif réels.

## Qu'est-ce que le décalage de charge ?

Le décalage de charge (ou flexibilité de la demande) consiste à déplacer la consommation d'électricité flexible, comme le chauffage, l'eau chaude sanitaire et la recharge des ballons tampons, des heures de pointe coûteuses vers les heures creuses, sans que personne ne perçoive de différence de confort. Un bâtiment chauffé et un ballon d'eau chaude plein fonctionnent comme des batteries thermiques. Le décalage de charge consiste à les recharger au moment opportun.

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## La situation économique s'est déjà inversée

Trois changements d'équipe ont permis à l'intégration des services HEMS de passer d'une option premium à un élément standard.

Tout d'abord, le prix de l'électricité est devenu un produit que l'on peut comparer. Les tarifs dynamiques horaires, mis en place dans les pays nordiques et désormais répandus en Allemagne, aux Pays-Bas, en France et ailleurs, répercutent directement les prix de gros sur les ménages. Par une nuit venteuse, l'électricité peut coûter beaucoup moins cher qu'en fin d'après-midi, et les prix deviennent parfois négatifs lorsque les énergies renouvelables produisent plus d'électricité que le réseau. Une pompe à chaleur qui ignore ce phénomène paie le tarif de pointe pour un travail qui aurait pu être effectué plusieurs heures plus tôt pour un quart du prix.

Deuxièmement, la maison s'est transformée en petite centrale électrique. L'énergie solaire photovoltaïque et les véhicules électriques ont contraint les ménages à produire leur propre électricité, qu'ils le veuillent ou non. tado° estime que 80 à 90 % de la consommation énergétique des ménages se concentrent désormais sur deux besoins : le chauffage et la recharge des véhicules électriques. Ces deux besoins sont flexibles. En revanche, leur utilisation à des heures indues entraîne un gaspillage d'énergie.

Troisièmement, les réseaux électriques ont commencé à rémunérer la flexibilité. Les marchés de capacité et les programmes de gestion de la demande au Royaume-Uni, en France, aux Pays-Bas et dans les pays nordiques rachètent désormais les équipements capables de réduire ou de décaler la charge à la demande. Une pompe à chaleur avec ballon tampon est l'une des sources de flexibilité pilotable les plus économiques du réseau électrique, à condition toutefois qu'un système puisse la coordonner.

## Que disent réellement les chiffres ?

L'argument des économies a cessé d'être théorique il y a quelque temps.

Les données les plus probantes proviennent de tado°, dont la régulation intelligente des pompes à chaleur décale la production de chauffage et d'eau chaude aux heures les plus économiques. Les résultats obtenus sur le terrain en 2023 ont démontré des réductions annuelles de la facture d'électricité d'environ 430 € (soit 27 %) pour un ménage type, et jusqu'à 4 300 € sur dix ans.

La consommation diminue également. L'Institut Fraunhofer de physique du bâtiment a vérifié en 2022 que les thermostats intelligents permettent d'économiser jusqu'à **28 %** d'énergie de chauffage. Chaque fonction remplit une fonction spécifique : la détection de présence par géorepérage permet d'économiser jusqu'à 23 %, la détection d'ouverture de fenêtre jusqu'à 12 % et la régulation adaptative aux conditions météorologiques jusqu'à 6 %. Les utilisateurs de tado° constatent en moyenne 22 % d'économies au quotidien.

En additionnant ces chiffres, on constate qu'une pompe à chaleur laissée avec ses paramètres d'usine peut coûter à un ménage plusieurs centaines d'euros par an en électricité inutile. Les pompes à chaleur consommant déjà environ un tiers de l'énergie du chauffage au gaz ou au fioul, cette marge est souvent déterminante pour la rentabilité de l'électrification d'un bâtiment donné.

Il y a aussi une dimension macroéconomique à prendre en compte : l’EHPA estime que la cohorte de pompes à chaleur de 2025 a permis à l’UE d’économiser environ 9,7 milliards d’euros en importations d’énergie évitées.

## Liste de contrôle d'intégration pour les installateurs et les intégrateurs

Une pompe à chaleur connectée à un système de gestion de l'énergie domestique (HEMS) est un produit différent, et donc une vente différente, d'une pompe à chaleur non connectée. Lors de la spécification d'équipements pour des projets intégrant des tarifs intelligents, l'énergie solaire ou la gestion de la demande, quatre fonctionnalités distinguent les machines qui remportent les appels d'offres de celles qui restent inutilisées.

**1. Des protocoles ouverts, pas des solutions propriétaires.** Modbus RTU/TCP reste la norme, mais les projets d'envergure exigent de plus en plus EEBUS (la norme pour la maison connectée soutenue par le secteur énergétique allemand), la certification SG-Ready pour l'interaction avec le réseau et OpenADR 2.0b pour les programmes de gestion de la demande des fournisseurs d'énergie. Un appareil verrouillé derrière une application cloud propriétaire du fabricant constitue un handicap lors d'un appel d'offres.

**2. Modulation profonde.** Le décalage de charge est optimal lorsque le compresseur peut réduire sa vitesse et fonctionner par cycles longs et lents plutôt que par arrêts et redémarrages fréquents. Les unités à variateur de fréquence avec une large plage de modulation maintiennent leur rendement à charge partielle, ce qui correspond précisément au régime de fonctionnement créé par la régulation HEMS.

**3. Production d'eau chaude sanitaire et stockage tampon programmables de l'extérieur.** Le ballon sert de batterie. Si le système de gestion de l'énergie domestique (HEMS) ne peut pas le gérer indépendamment du chauffage des locaux, la moitié de sa flexibilité est perdue.

**4. Tolérance électrique pour les réseaux réels.** Les variations de tension (creux, surtensions et baisses de tension) sont normales dans une grande partie de la région Asie-Pacifique. Les équipements conçus pour les réseaux européens stables présentent des défaillances qui donnent lieu à des litiges avec les services de garantie. Une large plage de fonctionnement constitue un véritable atout. TONGYI, par exemple, conçoit ses onduleurs CC R32 EVI pour une plage d'entrée de 176 à 456 V, permettant ainsi à une même plateforme de fonctionner sur les lignes électriques allant des zones rurales d'Asie du Sud-Est aux régions reculées d'Australie, avec une communication Modbus ouverte en standard.

On observe également une évolution plus discrète du modèle économique. Un installateur qui assure l'intégration fonctionnelle d'un système HEMS ne se contente pas de vendre une prestation de mise en service ponctuelle. Il met en place un contrat de surveillance et d'optimisation : un revenu récurrent et une raison pour que le client fasse de nouveau appel à lui plutôt qu'à un prestataire proposant le devis le moins cher la prochaine fois.

## Et ensuite ?

Il faut s'attendre à ce que la frontière entre « pompe à chaleur » et « dispositif énergétique » disparaisse complètement. Les révisions de l'étiquetage énergétique de l'UE et les programmes nationaux de flexibilité s'orientent déjà vers une rémunération basée sur la performance réelle et orchestrée plutôt que sur la performance nominale. Les fabricants qui considèrent la couche HEMS comme une exigence produit essentielle, c'est-à-dire avec des interfaces ouvertes, un contrôle précis et une logique prenant en compte le réseau, tireront profit de cette évolution. Ceux qui proposent des solutions fermées seront de plus en plus exclus du marché.

La course aux compresseurs a permis de développer des pompes à chaleur consommant un tiers de l'énergie de celles qu'elles ont remplacées. C'est grâce aux systèmes de contrôle que l'on obtient le tiers restant.

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## Foire aux questions

**Qu'est-ce que l'intégration HEMS pour les pompes à chaleur ?**
L'intégration HEMS consiste à connecter une pompe à chaleur à un système de gestion de l'énergie domestique afin qu'elle puisse être automatiquement programmée et modulée en fonction des prix de l'électricité, de la production solaire, des prévisions météorologiques et des signaux du réseau, au lieu de fonctionner selon des horaires fixes. Cette intégration se fait généralement via des protocoles ouverts tels que Modbus, EEBUS ou les interfaces SG-Ready.

**Combien un système de gestion de l'énergie thermique (HEMS) peut-il permettre d'économiser sur les coûts de fonctionnement d'une pompe à chaleur ?**
Les données de terrain montrent une réduction d'environ 27 % des coûts annuels d'électricité (soit environ 430 € par foyer dans l'ensemble de données tado° 2023) grâce à la combinaison d'une gestion intelligente et d'une tarification dynamique horaire, ainsi que des réductions de consommation pouvant atteindre 28 %, vérifiées par l'Institut Fraunhofer de physique du bâtiment. Les résultats varient en fonction du climat, des caractéristiques du bâtiment et de la structure tarifaire.

**Le décalage de charge rend-il la maison plus froide ?**
Non, pas si le système est correctement installé. L'inertie thermique du bâtiment et le ballon d'eau chaude absorbent l'énergie avant les heures creuses, maintenant ainsi la température intérieure à un degré près de la température de consigne. La couche HEMS se met en mouvement *lorsque* de l'énergie est consommée ; le confort n'en est pas affecté.

**Quels protocoles une pompe à chaleur doit-elle prendre en charge pour l'intégration HEMS ?**
Au minimum, Modbus RTU ou TCP. Pour les projets européens, les certifications EEBUS et SG-Ready sont de plus en plus exigées ; pour les programmes de gestion de la demande des services publics, OpenADR 2.0b. Un système de contrôle propriétaire exclusivement basé sur le cloud est un signal d’alarme pour les intégrateurs.

**L'intégration d'un système de gestion de l'énergie domestique (HEMS) est-elle possible sur les pompes à chaleur existantes ?**
Oui. Les contrôleurs de modernisation tels que le connecteur de pompe à chaleur tado° se fixent via le port bus de télécommande standard et apportent une optimisation tarifaire dynamique aux unités installées de marques telles que Vaillant, Atlantic, Saunier Duval et Fujitsu, en environ 30 minutes d'installation.

**Pourquoi est-ce important pour les projets commerciaux et les immeubles à logements multiples ?**
L'échelle amplifie tout. Dans les projets immobiliers résidentiels collectifs ou commerciaux légers, l'ouverture des protocoles et la capacité d'interaction avec le réseau déterminent l'éligibilité aux revenus liés à la flexibilité, aux contrats de fourniture à tarif dynamique et aux rapports ESG. Les choix d'équipement effectués lors de la phase de spécification déterminent l'existence même de ces sources de revenus.