CAF DU RHONE (ex :CAF de LYON) BILAN DE 1998 à 2013 DU CHAUD ET DU FROID A UN COÛT OPTIMAL ET RESPECTUEUX DE L ENVIRONNEMENT

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1 CAF DU RHONE (ex :CAF de LYON) BILAN DE 1998 à 2013 DU CHAUD ET DU FROID A UN COÛT OPTIMAL ET RESPECTUEUX DE L ENVIRONNEMENT 1

2 - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT. - DESCRIPTION DU SITE. - BILAN DES MESURES DEPUIS COMPARAISON AVEC LES ANCIENS BATIMENTS. - IMPACT ENVIRONNEMENTAL DE LA CLIMATISATION SUR L EFFET DE SERRE. -CALCUL DE L EFFICACITE ENERGETIQUE. - CONCLUSION. 2

3 SCHEMA DE PRINCIPE D UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE Sur Nappe Phréatique Fonctionnant Avec 1 Echangeur Eau chaude Eau glacée Pompes eau chaude circuit secondaire Pompes eau glacée circuit secondaire Pompes primaires Vanne 3 voies de régulation d échange Évaporateur Condenseur Échangeurs à plaques Bouteille de découplage hydraulique Filtres Évaporateur Condenseur PAC Réversible Forage 3

4 SCHEMA DE PRINCIPE D UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE (Chaud seulement) Eau chaude Eau glacée Pompes eau chaude circuit secondaire Pompes eau glacée circuit secondaire Pompes primaires Vanne 3 voies de régulation d échange Évaporateur Condenseur Échangeurs à plaques Bouteille de découplage hydraulique Filtres Évaporateur Condenseur PAC Réversible Forage 4

5 SCHEMA DE PRINCIPE D UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE (Chaud et froid avec rejet froid sur le forage, chaud > froid) Eau chaude Eau glacée Pompes eau chaude circuit secondaire Pompes eau glacée circuit secondaire Pompes primaires Vanne 3 voies de régulation d échange Évaporateur Condenseur Échangeurs à plaques Bouteille de découplage hydraulique Filtres Évaporateur Condenseur PAC Réversible Forage 5

6 SCHEMA DE PRINCIPE D UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE (Chaud et froid sans rejet, chaud = froid) Eau chaude Eau glacée Pompes eau chaude circuit secondaire Pompes eau glacée circuit secondaire Pompes primaires Vanne 3 voies de régulation d échange Évaporateur Condenseur Échangeurs à plaques Bouteille de découplage hydraulique Filtres Évaporateur Condenseur PAC Réversible Forage 6

7 SCHEMA DE PRINCIPE D UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE (Chaud et froid avec rejet chaud sur le forage, froid > chaud) Eau chaude Eau glacée Pompes eau chaude circuit secondaire Pompes eau glacée circuit secondaire Pompes primaires Vanne 3 voies de régulation d échange Évaporateur Condenseur Échangeurs à plaques Bouteille de découplage hydraulique Filtres Évaporateur Condenseur PAC Réversible Forage 7

8 SCHEMA DE PRINCIPE D UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE (Froid seulement) Eau chaude Eau glacée Pompes eau chaude circuit secondaire Pompes eau glacée circuit secondaire Pompes primaires Vanne 3 voies de régulation d échange Évaporateur Condenseur Échangeurs à plaques Bouteille de découplage hydraulique Filtres Évaporateur Condenseur PAC Réversible Forage 8

9 DESCRIPTION DU SITE - Bâtiment (situé à Lyon) à usage de bureaux (bureaux + salles de réunion + salle de conférence) d une surface de m 2 SHON. - G1 = 0,42 W/m 3 C G1 ref=0.54 W/m 3 C - Mise en service août 97 (occupation des locaux en octobre 97). 9

10 DESCRIPTION DU SITE (suite 1) L installation comporte : - 1) Deux thermofrigopompes Puissance unitaire 600 kw froid et 600 kw chaud, de marque CARRIER Type 30HG280 fonctionnant au R134a. Le régime de fonctionnement en eau glacée est de 7/12 C l été et 10/12 C l hiver. Le régime de fonctionnement en eau chaude est de 35 C pour +20 C extérieur et 45 C pour 0 C extérieur. 10

11 DESCRIPTION DU SITE (suite 2) - 2) Un forage Deux pompes (2*100 m 3 /h) à vitesse variable sont installées. Forage en diamètre 800mm - 3) Des ventilo-convecteurs Les thermofrigopompes alimentent un réseau de ventiloconvecteurs 4 tubes (environ 647). -4) Des centrales de traitement (CTA) à récupération -CTA pour l air neuf de bureaux, -CTA conférence -CTA Accueil -CTA salles de réunions 11

12 SCHEMA DES FORAGES 12

13 Evolution courbe débit rabattement Evolution courbe débit rabattement Rabattement en m 0,00-0,10-0,20-0,30-0,40-0,50-0,60-0,70 98m3/h 132m3/h 165m3/h 164m3/h 217m3/h 252m3/h 278m3/h -0,05-0,12-0,11-0,12-0,15-0,20 Le rabattement reste quasiment constant. Ce qui prouve que l'influence du début d'ensablement des forages n'est pas significatif. -0,23-0,22-0,23-0,25-0,25-0,25-0,27-0,30-0,21-0,39-0,45-0,41-0,53-0,47-0,65-0,54-0,56-0,60-0,62 Rabattement 2000 Rabattement 1999 Rabattement 2007 Rabattement 2008 Rabattement 2009 Rabattement 2011 Rabattement 2012 Rabattement ,64-0,66-0,80-0,90-0,85-0,85-0,77-1,00 13

14 SCHEMA ET PHOTO FILTRE Marque POROMESH 14

15 DESCRIPTION DU SITE (suite 3) - 4) Des CTA La ventilation des bureaux est assurée par des centrales double flux avec récupération comportant une batterie froide et une batterie chaude alimentées par les thermofrigopompes. - 5) Une GTB La GTB est de marque TREND METHAPRODUCTIQUE, les VC sont équipés de régulateurs numériques. 15

16 DESCRIPTION DU SITE (suite 4) - 6) Eclairage - Utilisation de lampes basses consommations, l éclairage est piloté par la GTB. - 7) Coûts d investissements (prix 1996) - le chauffage, la climatisation, la ventilation = 979 F HT/m 2 soit 149 Euros /m². - la GTB = 141 F HT/m 2 soit 21 Euros /m². - Total = 1120 F HT/m 2 soit 170 Euros /m². 16

17 COUT D INVESTISSEMENT Coût construction 1471 HT/m² à novembre 1998 soit 2362 HT/m² à novembre 2013 AMO 2% Terrain 17% Concours archi 1% Divers 1% Travaux 79% Evolution BT01=+60% 17

18 COUT D INVESTISSEMENT Coût des Travaux seul (1163 HT/m² prix à novembre 1998) 1871 HT/m² avec actualisation à novembre 2013 Divers 14% Etudes diverses 6% Mandataire 5% Courants Forts et Faibles 13% Terrassements Fondations 7% Chauffage Rafraichissement Ventilation et GTB 15% Plafonds Suspendus 3% Cloisons Mobiles 3% Menuiseries Extérieures 8% Gros Oeuvre 23% Plâtrerie Peinture 3% 18

19 19

20 RESULTATS DES MESURES SUR SITE - L instrumentation de la Div R et D se compose de : - 9 compteurs d énergie électrique (dont 6 compteurs télérelevables), - 1 compteur de calories, - 1 compteur de frigories, - un système d'interrogation et de suivi à distance de la GTB. 20

21 BILAN DES MESURES Moyenne de 1998 à 2013 Surface climatisée = m 2, Dju moyen = Conso totale = kwh soit 157kWh/m 2 (9.46 /m 2 ). P max appelée 760 kw (50W/m2). - Conso PAC = kWh soit 37kWh/m 2 (2.45 /m 2 ). - Conso PAC avec pompes puits = kWh soit 40 kwh/m 2 (2.63 /m 2 ). - COP moyen = 4.02 (hors pompes de puits). - COP moyen = 3.76 (avec pompes de puits). 21

22 BILAN DES MESURES Moyenne

23 BILAN DES MESURES Moyenne

24 BILAN DES MESURES Moyenne

25 BILAN DES MESURES Moyenne de 1998 à 2013 Surface climatisée = m 2, Dju moyen = Consommation moyenne en chauffage kWh Ch soit 68kWh Ch/m2. -Consommation moyenne en climatisation kWh Fr soit 81kWh Fr/m2. -Coût moyen du MWh chaud froid =18 /MWh -Par rapport à une solution chaudière gaz et groupe froid, la thermofrigopompe permet un gain de 42.1k /an soit 2.53 /m2. -Par rapport à une solution chaudière gaz et climatisation gaz la thermofrigopompe permet un gain de 85k /an soit 5.13 /m2. 25

26 BILAN DES MESURES Moyenne de 1998 à Economies réalisées avec les pompes à vitesse variable : - Pompes de puits : kWh soit 4651Euros. -Pompes circuit d eau chaude : kWh soit 5045Euros. - Pompes circuit d eau glacée : kWh soit 4437Euros. Soit en moyenne kWh et Euros (cela représente une économie de 10% de la conso du site, 43% de la PAC). Coût découplage hydraulique plus variateurs 36 keuros HT ). Temps de retour de 3 ans! 26

27 COMPARAISON AVEC LES ANCIENS BÂTIMENTS Comparaison des consommations et des coûts entre le nouveau bâtiment et les deux anciens Dju Moyen 2187 Nouveau bâtiment Anciens bâtiments Ecart Conso Chauffage 111kWh/m2-67% Conso Chauffage+Clim 37kWh/m2 Autres Usages (y compris pompes et ventilation) 120kWh/m2 113kWh/m2 6% Consommation Totale 157kWh/m2 223kWh/m2-30% Coût Conso chauffage 4,5E HT/m2-46% Coût Conso Chauffage+Clim 2,5E HT/m2 Coût Autres Usages 7,0E HT/m2 7,4E HT/m2-5% Coût Total 9,5E HT/m2 11,9E HT/m2 coût % 27

28 Impact de la climatisation sur l effet de serre : Taux de récupération du fluide en fin de vie effet indirect Machine Thermodynamique (fluide frigorigène) Taux annuel de fuite sur fluide effet indirect Consommation d électricité (émission de gaz à effet de serre) effet direct 28

29 Impact de la climatisation sur l effet de serre : Les effets (directs ou indirects) sont caractérisés par leur potentiel de réchauffement global GWP : Global Warming Potential (g éq. CO 2 ) GWP CO2 = 1 GWP effets directs + GWP effets indirects = TEWI Total Equivalent Warming Impact 29

30 Impact de la climatisation sur l effet de serre : R410A CFC CFC 12 Effets indirects : R404A CFC 115 Quelques ordres de grandeurs de la contribution R407C HCFC 22 des fluides frigorigènes sur l effet de serre R502 HCFC 123 HFC 143a HFC 125 GWP 100 ans (g éq CO 2 /g de fluide) HFC 134a 30

31 Impact de la climatisation sur l effet de serre : 250 Effets directs : GWP (g éq CO 2 /kwh) / PCI Comparaison entre l électricité (EDF) et le gaz 0 kwh EDF kwh Gaz Source :Décrets du sur le DPE 31

32 Impact de la climatisation sur l effet de serre : CAF du Rhône : 3 scénarios d étude Solution actuelle : Thermofrigopompe Solution mixte : Chaudière gaz + Groupe froid Solution gaz : Chaudière gaz + Machine absorption Quel est l impact sur l effet de serre de chaque solution? 32

33 Détails des calculs : Besoin Chaud et Froid Chaud= kWh ch Froid = kWh fr Solution étudiée PAC Réversible Chaudière gaz + groupe Froid Chaudière gaz +Clim' gaz Performances (hors pompes de puits) COP =3,72 Rendement chaudière = 0,85/PCI COP = 3 Rendement chaudière = 0,85/PCI Rendement clim' gaz = 0,9/PCI Conso kWh kWh PCI kWh kWh PCI kWh PCI Conso Pompes kWh kWh kWh Conso Ventilation kWh kWh kWh Conso totale Elec Gaz Elec Gaz Elec Elec et gaz kWh kWh kWh kWh PCI kWh Effet de serre (gr éq CO2/kWh) kwh élec calcul avec le CO2 mensuel du kwh EDF producteur+ Transport Effet de serre (tonne éq CO2/an) Chauffage/Climatisation et Auxiliaires 84g CO2/KWh 234g CO2/KWh 84g CO2/KWh 234g CO2/KWh 84g CO2/KWh 93 Tonnes CO2 310 Tonnes CO2 76 Tonnes CO2 660 Tonnes CO2 38 Tonnes CO2 33

34 Détails des calculs : Masse R134a (kg) Effet de serre R 134a (gr éq CO2/kg de Fluide) 310Kg 1300g CO2/g de fluide Taux (%) de fuite annuel 3% Taux (%)de récupération en fin de vie Durée de vie de la machine (ans) Effet de serre R134 (tonne éq CO2/an) 80% 20ans 16 Tonnes CO2 / 16 Tonnes CO2 / / Climatisation Réversible Chaudière gaz + groupe Froid Chaudière gaz +Clim' gaz Effet de serre Total (tonne éq CO2/an) 110 Tonnes CO2 402 Tonnes CO2 698 Tonnes CO2 34

35 Impact de la climatisation sur l effet de serre :

36 DPE (à titre indicatif) CAF du Rhône: Classement DPE (6,3a) du bâtiment (tous usages) en fonction du mode de chauffage et kwh ep/m2 de Classement clim CO2/m2 Classement PAC (solution actuelle) 405kWh ep/m² E 13kg CO2/m² B Chauff gaz Clim elect 440kWh ep/m² E 29kg CO2/m² 572 C Chauff gaz Clim gaz 468kWh ep/m² F 49kg CO2/m² D La solution PAC sur nappe permet de gagner, à minima, une classe au niveau de DPE 36

37 CONCLUSION La Pompe A Chaleur associe compétitivité économique et respect de l environnement 37