FORMATION BÂTIMENT DURABLE

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1 FORMATION BÂTIMENT DURABLE POMPE À CHALEUR : CONCEPTION AUTOMNE 2017 La production d eau chaude sanitaire Danielle MAKAIRE

2 2 OBJECTIFS DE LA PRÉSENTATION N N Rappeler les ordres de grandeur relatifs à la consommation d ECS en comparaison au chauffage Besoins nets Puissance Rappeler les exigences en termes de confort pour l ECS N Comprendre les spécificités des différents types de PAC disponibles pour la production d ECS et l impact sur le choix et sur les performances énergétiques

3 3 TABLE DES MATIÈRES BESOINS ET EXIGENCES COUPLE PUISSANCE-VOLUME CHOIX DU SYSTÈME ECODESIGN

4 Besoin net [kwh/(m²an)] BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 4 IMPORTANCE DE L ECS Plus la surface du logement et les besoins de chauffage sont faibles, plus le poids de l ECS est important dans le bilan Part des besoins en ECS sur le bilan énergétique d'un logement pers 2 pers 3 pers 4 pers 5 pers Chauf. passif Chauf. TBE Surface du logement [m²]

5 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 5 IMPORTANCE DE L ECS - Puissance Evolution des puissances requises pour la production de chaleur Maison ancienne Maison neuve ou rénovée Appareil Combi Ecart important? W/m² Dépend des puisages Min 25 kw (instant.) W/m² Dépend des puisages Min 25 kw (instant.) N Contrainte de choix : puissance, espace disponible, investissement, etc

6 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 6 EXIGENCES N L eau chaude sanitaire doit être produite ou présente en quantités suffisantes pour satisfaire la demande. C est le principe de base pour garantir le confort demandé. N Assurer une alimentation ECS confortable Température d eau Débit de puisage : débit de pointe, profil de puisage Quantité d eau : litre/jour (moyenne) Temps d attente N Exigences par rapport à l hygiène (problématique des légionelles): Température de l eau stockée Stagnation Source/Bron : guide installations d eau chaude sanitaire, règles de l art Grenelle Environnement 2012

7 7 TABLE DES MATIÈRES BESOINS ET EXIGENCES COUPLE PUISSANCE-VOLUME CHOIX DU SYSTÈME ECODESIGN

8 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 8 DEMANDE D ECS Sur base des consommations réelles N Possible uniquement en rénovation N Bien pour le secteur tertiaire En fonction du débit nominal des points de puisage N Présente un risque de surdimensionnement N Via des profils types N Utilisé pour les constructions neuves N Bien adapté au secteur résidentiel Déterminer les profils de puisage et débits de pointe La consommation moyenne est de 25 litres/personne/jour d ECS à 60 C (source: CSTC, «Quantification des besoins et impact sur le dimensionnement», séminaire bâtiment durable EAU CHAUDE SANITAIRE)

9 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 9 MODE DE PRÉPARATION Energie consommée Ec Energie stockée Es + Energie produite (Ep) Instantané (Ec = Ep) Demande continue Semi-instantané Plusieurs pointes journalières Durée de réchauffage min Semi-accumulation Plusieurs pointes journalières Durée de réchauffage 1-1h30 Accumulation (Ec = Es) Demande par pointe Pour les PAC, stockage indispensable vu la puissance réduite

10 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 10 EXERCICE Accumulation pure N Quel volume? N Quelle puissance? Exemple 1 Evier Baignoire Douche Débit 60 C 5 l/min 9 l/min 6 l/min Tps puisage 1*5 min 2*10 min 2*6 min Vol eau 60 C Volume total [l] Puissance [kw]

11 11 TABLE DES MATIÈRES BESOINS ET EXIGENCES COUPLE PUISSANCE-VOLUME CHOIX DU SYSTÈME N Indépendance du chauffage et de l ECS? N Ballon thermodynamique N Pompe à chaleur mixte N Combinaison avec l énergie solaire N ECS collectif / tertiaire ECODESIGN

12 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 12 INDÉPENDANCE DU CHAUFFAGE ET DE L ECS? Indépendance du système de production d ECS (dans le cas d une PAC)? Atouts d une production indépendante Optimisation du dimensionnement par rapport aux besoins de chauffage et d ECS Fonctionnement du générateur de chauffage à plus basse température En cas de panne, indépendance des 2 services Atouts d un système mixte chauffage/ecs Puissance totale installée plus faible et coût d investissement moins élevé Encombrement plus faible

13 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 13 INDÉPENDANCE DU CHAUFFAGE ET DE L ECS? Importance du régime de température sur les performances de la machine Pchauf Pelec N La performance dépend de la technologie utilisée et de la différence entre la source chaude et la source froide N La température de production de l ECS est généralement de 55 C on dégrade les performances, prévoir une machine adaptée

14 14 TABLE DES MATIÈRES BESOINS ET EXIGENCES COUPLE PUISSANCE-VOLUME CHOIX DU SYSTÈME N Indépendance du chauffage et de l ECS? N Ballon thermodynamique N Pompe à chaleur mixte N Combinaison avec l énergie solaire N ECS collectif / tertiaire ECODESIGN

15 Source /Bron : Bulex Source /Bron : energie+ BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 15 BALLON THERMODYNAMIQUE Ou chauffe-eau thermodynamique (individuel) Équipement indépendant de production d eau chaude sanitaire (ECS) associant un volume de stockage et une petite PAC dédiée au chauffage de cette eau. Compact Split

16 Source /Bron : energie+ BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 16 BALLON THERMODYNAMIQUE Transport de chaleur : par le fluide frigorigène Transport de chaleur : par l eau du ballon Transport de chaleur : par un liquide intermédiaire

17 Source /Bron : cegibat Source /Bron : Mitsubishi electric BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 17 BALLON THERMODYNAMIQUE Source froide N Air extérieur (-10 C à 35 C)

18 Source /Bron : Viessmann BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 18 BALLON THERMODYNAMIQUE Source froide N Air ambiant d un local non chauffé : Profite en hiver de T plus élevées que sur air extérieur MAIS prélève une partie de l énergie en volume chauffé (car l EANC est indirectement chauffé par le volume adjacent) N Air extrait de la ventilation : Lié à la ventilation débit d air plus faible que pour les autres types d appareils (200 m³/h à 350 m³/h) T moyenne de la source froide plus élevée

19 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 19 BALLON THERMODYNAMIQUE Spécificités N Capacité varie généralement de 200 à 300 litres (mais peut aller jusqu à 1000 litres) N Puissance thermique faible de 4 à 6 W/litre N Leur réservoir intègre souvent une résistance électrique ou un second échangeur permettant de raccorder un autre générateur N Production d eau à C (attention, certains modèles utilisent la résistance électrique pour monter de 55 C à C) N Meilleure performance si un seul réchauffage paramétrer pour éviter de multiples relances durant la journée N Efficacité énergétique η WH de % N Encombrement : Pour 300 litres, Ø70 cm et H170 cm N Prix : entre 1500 et 3000 N Prévoir une évacuation des condensats N Le raccordement électrique (disjoncteur,...) est similaire à celui d'un chauffe-eau électrique

20 Source /Bron : Viessmann BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 20 BALLON THERMODYNAMIQUE Eviter les nuisances sonores

21 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 21 BALLON THERMODYNAMIQUE Données techniques N Quel COP? Dans quelles conditions? N Consommation pendant une semaine de congé?

22 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 22 BALLON THERMODYNAMIQUE Données techniques

23 23 TABLE DES MATIÈRES BESOINS ET EXIGENCES COUPLE PUISSANCE-VOLUME CHOIX DU SYSTÈME N Indépendance du chauffage et de l ECS? N Ballon thermodynamique N Pompe à chaleur mixte N Combinaison avec l énergie solaire N ECS collectif / tertiaire ECODESIGN

24 Source /Bron : Viessmann BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 24 PAC MIXTE Principe N Principalement air/eau ou eau glycolée/eau N Couplé à un ballon à échangeur à serpentin pour la production d ECS (Attention, différent d un éventuel ballon tampon pour le chauffage)

25 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 25 PAC MIXTE Spécificités N Puissance variable (d environ 3 kw à plus de 15 kw) N Ballon séparé ou intégré à l unité intérieure (capacité varie entre 150 litres et 350 litres) N Faible différence de température départ/retour Puissance spirale dans le ballon Surface d échangeur plus importante N Résistance électrique intégrée dans le ballon (pour traitement légionelles) N Possibilité de coupler à une chaudière (PAC hybride) N Chauffage arrêté pendant la production d ECS stratégie de régulation dans les machines pour éviter les risques d inconfort

26 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 26 PAC MIXTE Diminution du SPF (Seasonal Performance Factor) de l installation N Performance: Pompe à chaleur - sol-eau COP test dans les conditions B0/W35: 4.30 COP dans les conditions B0/W45: 3.50 COP dans les conditions B0/W55: 2.80 Pompe à chaleur - air-eau COP test dans les conditions A2/W35: 3.10 COP dans les conditions A2/W45: 2.60 COP dans les conditions A2/W55: 1.68 N Légionelle: résistance électrique d appoint

27 27 TABLE DES MATIÈRES BESOINS ET EXIGENCES COUPLE PUISSANCE-VOLUME CHOIX DU SYSTÈME N Indépendance du chauffage et de l ECS? N Ballon thermodynamique N Pompe à chaleur mixte N Combinaison avec l énergie solaire N ECS collectif / tertiaire ECODESIGN

28 Source /Bron : Viessmann BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 28 COMBINAISON AVEC L ÉNERGIE SOLAIRE Solaire thermique N Multiple combinaisons possibles N Possibilité de fournir de l ECS sans appoint électrique dans des conditions favorables N Exemple : 6m² de capteurs plans pour un volume de 300 litres

29 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 29 COMBINAISON AVEC L ÉNERGIE SOLAIRE Solaire photovoltaïque N La performance de la PAC est meilleure si un seul réchauffage paramétrer pour éviter de multiples relances durant la journée. N Souvent paramétré pour fonctionner avec l électricité nocturne MAIS si des panneaux PV sont prévus Paramétrer pour profiter de l électricité solaire durant la journée! N Nombre d h de fonctionnement annuel des systèmes PV > nombre d h des systèmes ST car le seuil de puissance solaire de démarrage est plus faible en PV ; N A l inverse du ST, on ne doit pas se contenter d un préchauffage à basse température pour valoriser l énergie solaire en cas de faibles rayonnements.

30 30 TABLE DES MATIÈRES BESOINS ET EXIGENCES COUPLE PUISSANCE-VOLUME CHOIX DU SYSTÈME N Indépendance du chauffage et de l ECS? N Ballon thermodynamique N Pompe à chaleur mixte N Combinaison avec l énergie solaire N ECS collectif / tertiaire ECODESIGN

31 Source /Bron : Mitsubishi electric BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 31 ECS COLLECTIF / TERTIAIRE PAC CO 2 N Utilise le CO 2 comme fluide frigo N GWP (Global Warming Potential) de 1 N Puissance : 40 kw (t d entrée à 10 C, t de sortie à 65 C N COP entre 3,6 et 3,8

32 32 TABLE DES MATIÈRES BESOINS ET EXIGENCES DIMENSIONNEMENT CHOIX DU SYSTÈME ECODESIGN

33 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 33 ECODESIGN Cadre réglementaire : N Directive 2009/125/CE du 21 octobre 2009 : «Directive ecodesign» qui définit le cadre pour la fixation d exigence en matière d écoconception applicables aux produits liés à l énergie N Directive 2010/30/UE du 19 mai 2010 : indication par voie d étiquetage et d informations uniformes relatives, entre autres, aux produits liés à l énergie N Des règlements (délégués) qui complètent les directives : règlements n 811/2013 à 814/2013

34 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 34 ETIQUETTE 1 N 1. Profil de soutirage déclaré N 2. Classe d efficacité énergétique N 3. Consommation d énergie (tributaire des conditions climatiques) N 4. Niveau de puissance sonore N 5. Fonctionnement tarif heure creuse

35 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 35 PROFIL SOUTIRAGE Le «profil de soutirage déclaré» indique la capacité de production d eau chaude sanitaire de l appareil individuel, déterminée dans des conditions normalisées. Évier de cuisine Douche Baignoire Douche + Baignoire (en même temps) Température d utilisation

36 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 36 CLASSE D EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE

37 BESOINS ET EXIGENCES COUPLE P-V SYSTÈMES ECODESIGN 37 FICHE PRODUIT

38 38 CE QU IL FAUT RETENIR DE L EXPOSÉ N N N N Plus la surface du logement et les besoins de chauffage sont faibles, plus le poids de l ECS est important dans le bilan. Il ne faut pas négliger ce poste dans la conception de l installation. Pour les PAC, un stockage est indispensable vu la puissance réduite La performance dépend de la technologie utilisée et de la différence entre la source chaude et la source froide. Attention aux performances pour la production d ECS. Combinaison possible avec l énergie solaire. Etre attentif aux réglages afin de profiter de l énergie solaire!

39 39 OUTILS Guide bâtiment durable N Thème énergie Dossier Optimiser la production et le stockage pour le chauffage et l'eau chaude sanitaire Dossier Garantir l'efficience des installations de chauffage et ECS (distribution et émission) Dispositif Pompe à chaleur

40 40?

41 41 CONTACT Danielle MAKAIRE Ingénieur projet écorce sa info@ecorce.be MERCI POUR VOTRE ATTENTION