Pouvoir calorifique supérieur (PCS) : le comprendre et le calculer

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Lorsqu’un consommateur choisit sa chaudière, le prix de l'appareil est bien sûr un facteur important à prendre en compte. Mais il n’est pas le seul. En fait, le pouvoir calorifique est aussi un paramètre indispensable. Il est assez complexe à comprendre, mais en pratique, le calcul du pouvoir calorifique permet de comparer l’efficacité des différentes énergies et de faire le meilleur choix. Le pouvoir calorifique supérieur ou PCS est une donnée qu’il est nécessaire de connaître, car c’est l’unité de référence la plus utilisée pour les chaudières performantes comme les chaudières à condensation.


Qu’est-ce que le pouvoir calorifique supérieur ?

Le PCS ou pouvoir calorifique supérieur est la quantité totale de chaleur dégagée à volume constant par la combustion d’un kg ou d’un Nm3 du combustible, sous une pression atmosphérique standard (1,01325 bar), l’eau formée pendant la combustion étant ramenée à l’état liquide et les autres produits à l’état gazeux.

Pour donner une simple définition du pouvoir calorifique supérieur, il s’agit d’une unité de mesure qui prend en compte non seulement la chaleur dégagée par la combustion, mais également la chaleur de condensation de la vapeur d’eau produite lors de cette combustion, que l’on appelle aussi chaleur latente.

Quelle est la différence entre PCS et PCI ?

C’est justement cette chaleur latente qui fait toute la différence entre le pouvoir calorifique supérieur et le pouvoir calorifique inférieur (PCI). Pour mieux expliquer ce qu’est la chaleur latente, il faut savoir que la combustion d’un produit génère de l’eau à l’état de vapeur. Pour la vaporisation d'1 kg d’eau, 2 511 kJ/kg sont nécessaires. Cette énergie se perd à moins de condenser la vapeur d’eau et d’essayer de récupérer la chaleur. Le PCI ne prend pas en compte cette chaleur, contrairement au PCS qui a ainsi toujours une valeur plus élevée que le PCI.

Cette différence peut s'expliquer plus clairement avec des exemples concrets :

  • Le cas du fioul domestique : environ 1,2 kg d’eau se forme par kg de fioul. L’énergie nécessaire pour transformer cette eau en vapeur s’élève à 2 511 x 1,2, soit 3 022 kJ/kg. Le fioul possède un PCI d’environ 43 000 kJ/kg, ce qui fait qu’environ 6% de l’énergie disponible est perdue ;
  • Le cas du gaz naturel : le méthane contient plus d’hydrogène, ce qui cause une déperdition encore plus importante. Environ 10% de l’énergie disponible est perdue dans ce cas.

Comment calculer le PCS ?

Le calcul du pouvoir calorifique supérieur est assez simple si l’on se base sur le PCI. En effet, la formule la plus facile est : PCS = PCI + Chaleur latente d’évaporation.

Il existe également un facteur de conversion entre PCS et PCI, qui permet de faire le calcul assez rapidement :

  • Gaz naturel : 1,111 ;
  • GPL (butane, propane) : 1,087 ;
  • Fioul domestique : 1,075 ;
  • Fioul lourd : 1,055 ;
  • Charbon : 1,052.

Le pouvoir calorifique supérieur de chaque énergie

Il faut noter que le pouvoir calorifique supérieur est indispensable pour comparer l’efficacité de chaque combustible et notamment le rendement de sa chaudière. Pour effectuer cette comparaison sans avoir à faire les calculs, voici des exemples de valeur de PCS des combustibles les plus fréquemment utilisés : pouvoir calorifique supérieur du méthane, pouvoir calorifique supérieur de l'hydrogène, etc.

A noter que ces valeurs sont uniquement données à titre indicatif car elles peuvent varier selon différents paramètres propres à chaque type de combustible (taux d’humidité pour le bois, provenance et type de gaz pour le gaz naturel, etc.)

PCS des gaz commerciaux les plus utilisés
Combustible PCS en kWh/Nm3
Gaz naturel (méthane) 11.074
Propane 28.292
Butane 37.253
Hydrogène 3.542
Monoxyde de carbone 3.513

PCS de quelques combustibles liquides

Combustible PCS en kWh/kg
Fioul lourd 12.079
Fioul domestique 12.427
Benzène 11.736

Comment fonctionne le PCS dans une facture ?

La mention PCS n’est peut-être pas vraiment nouvelle pour ceux qui reçoivent une facture de gaz naturel. En fait, c’est le pouvoir calorifique supérieur du gaz naturel qui est utilisé par les fournisseurs d’énergie pour établir une facture.

Il est vrai que l’unité de mesure du compteur de gaz dans une installation domestique est le m3 et il n’y a donc aucun relevé en kWh, et pourtant le consommateur est bien facturé en kWh. La raison à cela est que le gaz naturel distribué en France provient de différents gisements qui n’ont pas le même pouvoir calorifique, c’est-à-dire que même à volume égal, les différents gaz ne dispensent pas la même quantité d’énergie. Voilà pourquoi le m3 ne peut pas servir d’unité de facturation.

Le volume de gaz (m3) doit être converti en quantité d’énergie (kWh) par application d’un coefficient afin que les clients soient facturés au plus près de leur consommation réelle. A titre d’information, 1 m3 de gaz naturel contient entre 9.5278 et 12.7932kWh (comme indiqué dans le tableau d’exemples ci-dessus).

Quel est le rapport entre PCS et chaudière à condensation ?

Il n’est pas rare d’entendre parler de rendement supérieur à 100% lorsqu’on parle de chaudière à condensation. En fait, on obtient ce rendement grâce à la restitution de la chaleur latente représentant 11%. Voilà pourquoi on parle de pouvoir calorifique supérieur pour une chaudière à condensation et de PCI pour les autres types de chaudières (chaudières électriques, chaudières aux granulés de bois, chaudières basse température, etc.).

Fonctionnement d’une chaudière à condensation

Le fonctionnement d’une chaudière à condensation est simple : dans une chaudière classique, les gaz brûlés sont évacués par la cheminée et l’énergie contenue dans ces gaz est tout simplement perdue. Mais dans le cas d’une chaudière à condensation, en prenant comme référence le pouvoir calorifique supérieur, elle récupère la chaleur contenue dans la vapeur d’eau et l’envoie dans le circuit de chauffage.

Ensuite, la chaudière à condensation refroidit la vapeur d’eau qui doit être condensée à une température inférieure à 56 degrés Celsius, à l’aide d’un échangeur de chaleur spécifique. L’énergie obtenue servira à préchauffer l’eau de chauffage encore froide.

Comparaison d’une chaudière à condensation avec les autres types de chaudières

La chaudière à condensation a un rendement supérieur aux autres types de chaudières, grâce à cette technologie de récupération de chaleur qu’elle utilise. Par rapport aux chaudières modernes à basse température, une chaudière à condensation offre un rendement supérieur de 15%. Si l’on compare avec des chaudières anciennes, les économies d’énergies peuvent aller jusqu’à 40%.

Se procurer une chaudière à condensation est souvent une bonne solution de chauffage pour faire des économies sur le long terme tout en préservant l’environnement. Mais le choix de la chaudière peut dépendre de beaucoup d’autres paramètres. Comparer les prix et le pouvoir calorifique supérieur de chaque équipement peut aider considérablement dans ce choix, mais il existe également des installateurs spécialistes du chauffage qui peuvent conseiller sur la chaudière idéale pour soi. De même, les fournisseurs d’énergie peuvent accompagner leurs clients dans leur choix d’énergie.

Comparer le prix des installations de chaudièresUne fois que le modèle de la chaudière est choisi, il faut comparer le prix des installateurs. Pour cela, il est conseillé de demander plusieurs devis afin de trouver l'offre la plus intéressante.

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