Pôle ENR/ESE Retour d expériences sur les PAC géothermiques Peter Riederer, CSTB PAGE 1
Plan de la présentation PAC géothermiques : comment évaluer les performances Analyse des résultats de suivis en France et en Europe Harmonisation des suivis au niveau Français et Europe Conclusions PAGE 2
Le système de PAC géothermique Source: Ochsner 3 parties principales: PAC Echangeur (s) géothermique(s) Emetteur (chauffage, refroidissement, ECS) PAGE 3
PAC géothermiques Comment évaluer les performances PAGE 4
Les performances d une PAC COP = PAGE 5
Performance en fonction de la limite du système Focus PAC (tests norm.) Performance = fonction de : T source T émission partie des auxiliaries efficacité de la PAC dans quelques cas, régime partiel COP (ratio de puissances) Source: Ochsner Performance = fonction de : T source = f(temps) T émission = f(temps) efficacité de la PAC auxiliaires (pompes etc.) inertie des composants gestion bâtiment/système régulation PAC climat Focus système niveau de température des émetteurs qualité de l installation PAGE 6
Vers les performances de système de PAC D une performance instantanée vers une performance annuelle Puissance Instantané COP PAC P P th el PAC PAC Energie Performances annuelles Pth saison Qth COPPAC annuel P Q el saison PAC PAC el PAC PAC «SPF» SPF 4 Quelles consommations à prendre en compte? Auxiliaires source SPF 2 SPF 3 SPF 1 PAC Appoint Auxiliaires puits PAGE 7
Analyse des résultats de suivis en France et en Europe PAGE 8
Etat de l art suivis PAC FAWA - Suisse Campagnes de mesure : Suisse (programme FAWA- ANIS) 1994 à 2003 221 PAC instrumentées Type : 45% sur capteurs enterrés 45% air/eau 10% sur eau de nappe Installation 60% neuf (92% plancher) 40% existant (47% radiateur) 50% font ECS (total ou partiel) Copa 3 Copa 2 Copa 1 EC S Source : http://www.bfe.admin.ch/dokumentation/energieforschung/index.html?lang=fr&publication=9110 PAGE 9
Etat de l art suivis PAC FAWA - Suisse Campagne de mesure : Suisse (OFEN : programme FAWA- ANIS) Source : http://www.bfe.admin.ch/dokumentation/energieforschung/index.html?lang=fr&publication=8070 PAGE 10
Etat de l art suivis PAC Fraunhofer - Allemagne Campagne de mesure : Allemagne (Fraunhofer ISE ) 2006 à 2010 190 PAC instrumentées Type : 57% sur capteurs enterrés 33% air/eau 10% sur eau de nappe Installation 58% neuf (91% en plancher chauffant) 42% existant (71% radiateur) Majorité fait ECS (total ou partiel) Source : Feldtestergebnisse für sole une luft wärmepumpen, Marek Miara, VDI-Fachkonferenz,09 Juni 2010 PAGE 11
Etat de l art suivis PAC Fraunhofer - Allemagne Campagne de mesure : Allemagne (PAC géothermales) (Fraunhofer ISE ) Neuf Existant Source : Feldtestergebnisse für sole une luft wärmepumpen, Marek Miara, VDI-Fachkonferenz,09 Juni2010 PAGE 12
Etat de l art suivis PAC EST Royaume Uni Campagnes de mesure : Royaume Uni (EST) 2009 à 2010 83 PAC instrumentées Type : 65% sur capteurs enterrés 35 air/eau Installation majorité radiateurs dans l existant Majorité fait ECS Source : http://www.energysavingtrust.org.uk/generate-your-own-energy/heat-pump-field-trial PAGE 13
Etat de l art suivis PAC EST Royaume Uni Campagnes de mesure : Royaume Uni (EST) PAC géothermales PAC air/eau Source : http://www.energysavingtrust.org.uk/generate-your-own-energy/heat-pump-field-trial PAGE 14
Etat de l art suivis PAC Ademe/EDF - France Campagnes de mesure : France (ADEME-EDF) 2003 à 2005 20 PAC instrumentées Type : 15 sur capteurs enterrés 5 air/eau Installation majorité plancher chauffant Majorité sans ECS Copa 3 Copa 2 Copa 1 Copa 0 ECS PAGE 15
1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6 nombre d'occurences Etat de l art suivis PAC Ademe/EDF - France Campagnes de mesure : France (ADEME-EDF) 7 6 5 Copa 0 (compresseur seul) 4 3 2 1 Copa 2 (compresseur + pompe(s) + ventilateur) Copa 3 (compresseur + pompe(s) + ventilateur + appoint électrique) 0 COP annuel Copa 0 =3,66 ; Copa 2 = 2,85 ; Copa 3 = 2,80 PAGE 16
Compresseur ventilateur/pompe source froide circulateur source chaude pertes ballon tampon chauffage(*) appoint électrqiue petes ballaon ECS Etat de l art suivis PAC Bilan de performances des suivis Etat de l art des campagnes de mesure effectuées: premières tendances Climat et qualité de bâtiment Emetteurs et niveaux de température Prise en compte d équipements Allemagne (ISE 2008-2009) Suisse (Fawa 1994-2003) France (EDF-ADEME 2003-2007) Royaume Uni (EST 2009-2010) SPF moyen Application Global 75% plancher + ECS en majorité ~ 3.15 X X X 60% plancher = 50% avec motié sur ECS ~ 3.05 X X X X 100% plancher majorité sans ECS ~ 2.8 X X X X X majorité radiateurs + ECS ~ 2.25 X X X X X X PAGE 17
Etat de l art suivis PAC Bilan général des suivis Fonctionnement peu de pannes pas de dégradation des performances sur 10 ans les appoints électriques sont peu sollicités Recommandations Réduire au maximum les températures de départ d eau chaude (chauffage ou ECS)!!! Réduire le sur-dimensionnement de la PAC Formation des installateurs est très importante Dimensionnement des échangeurs géothermiques (coût d investissement / performances) Ballon tampon pas toujours utile, surtout sur les planchers Pompes de circulation : caractéristiques des pompes et leur gestion à optimiser PAGE 18
Harmonisation au niveau Français : Valpac www.valpac.fr PAGE 19
VALPAC France Le site Internet Site Internet VALPAC sur les suivis sur site de PAC géothermiques ( Ademe/CSTB) 3 grandes parties : Informations générales sur les PAC géothermiques description des éléments (PAC, échangeurs géothermiques, etc.) dimensionnement Base de données des résultats de suivi selon une méthode harmonisée au niveau Français Cahier de charges pour des suivis futurs Ademe demande aux délégations régionales de respecter le cahier de charges PAGE 20
VALPAC France Exemple de résultat de la BdD Exemple pour Sondes verticales PAGE 21
VALPAC France Cahier de charges de suivi Le CdC concerne : Mesures et Performances Exemple d instrumentation Chauffage/refroidissement, ECS et géocooling Impact environnemental P T Coûts (installation et exploitation) Vécu (par questionnaire) CAPTEUR CEth T T P CEel PAC (+ appoint éventuel) CEel P T T CEth ECS CEel CEth T CEel CEth Compteur électrique Compteur d énergie CEel PAC CEel Appoint EMETTEUR T Sonde de température T Après le projet SEPEMO : Actualisation du Cahier de charges T CEth PAGE 22
Harmonisation au niveau Européen : Sepemo PAGE 23
Projet SEPEMO-Build Objectifs du projet Contribuer à une application plus large des PAC en développant une méthodologie commune de mesure du COP saisonnier (SPF) Améliorer la compréhension des paramètres clés qui influent sur la fiabilité et l'efficacité des PAC dans les bâtiments résidentiels Campagne de mesures sur le terrain en utilisant la méthodologie commune de mesure du SPF Informer les acteurs de la profession PAGE 24
Projet SEPEMO-Build Déroulement du projet État de l art et évaluation des méthodes de mesures utilisées in situ sur les PAC, et des conditions limites du COP saisonnier. Développement d'une méthodologie commune pour la mesure sur le terrain des systèmes PAC et du calcul du COP saisonnier Campagne de mesures de terrain sur les PAC en utilisant la méthodologie commune: démarrage en Septembre 2010 Améliorer les guides existants d installation de PAC pour y inclure tous les types de PAC, en tenant compte des contraintes des règles de construction régionales Diffusion de l'information et PAGE 25
Projet SEPEMO-Build Définition des limites de système Définition des limites du COP saisonnier (ou SPF) Exemple chauffage SPF H4 SPF H3 SPF H2 heat pump hot water tank space heatig buffer tank SPF H1 PAGE 26
Projet SEPEMO-Build Définition des limites de système Définition des limites du COP saisonnier (ou SPF) Exemple chauffage heat source SPF H4 SPF H3 SPF H2 fan or pump SPF H1 heat pump Back-up heater building fans or pumps Q H_hp Q W_hp Q HW_bu E S_fan/pump E HW_hp E bt_pump E HW_bu E B_fan/pump PAGE 27
Projet SEPEMO-Build Partenaires du projet www.fraunhofer.de PAGE 28
Conclusions PAGE 29
Conclusions Suivis et Performances Des suivis à grande échelle estiment le COP annuel moyen à 3.0-3.5. La comparaison avec d autres technologies est à faire avec précaution évaluation des consommations globales du bâtiment. Harmonisation des suivis au niveau Européen est en cours Manque de suivis à plus grande échelle en France (environ 20 en France contre 200 en Allemagne ou en Suisse). 20 suivis sont actuellement en préparation par le CSTB (projet démarré fin 2010 avec le soutien de l Ademe) Points clés pour obtenir des bonnes performances DIMENSIONNEMENT!!! (réduire les températures de départ, ne pas trop surdimensionner la PAC etc.) Formation des acteurs PAGE 30