Instrumentation d'une PAC air-eau dynamique sur plancher chauffant

Formation du 4 juin 29 Ef4 Instrumentation d'une PAC air-eau dynamique sur plancher chauffant Etienne de Montigny 1 plan de l'exposé Introduction Etude de cas particularités de l'installation instrumentation par la FPMS améliorations conclusions 2 www.ef4.be 1

Introduction La PAC air-eau (dynamique) a connu un essor très important ces deux dernières années en Belgique contexte énergétique et environnemental parfaitement adaptée à notre climat tempéré belge améliorations technologiques modulation de puissance compresseur = valorisation à la mi-saison injection tête compresseur adaptations des régulations - pour systèmes à inertie AIR-EAU (loi d'eau) - pour la gestion de la résistance d appoint 3 Introduction adaptations des régulations réalisées par les fabricants 4 www.ef4.be 2

Introduction La PAC air-eau (dynamique) a connu un essor très important ces deux dernières années en Belgique parfaitement adaptées aux sources chaudes à basse température d'émission (3-35 C) en conformité avec la PEB meilleur confort (chauffage sol) investissement compétitif et excellente rentabilité faible encombrement à l'extérieur bien adaptées au marché de la rénovation peu de contraintes de mise en place (neuf) 5 Introduction Opportunités: Technologie ZUBADAN injection "flash gas" moyenne température (55 c) basse température (idem Power Inverter) K B A I H G 1 J 3 2 C F E D 6 www.ef4.be 3

Introduction Opportunités: Technologie ZUBADAN Injection «flash gas» SC C SH SH B B F 3 E 2 D 1 J 1 K A G H I SH 7 Introduction Opportunités: Technologie ZUBADAN Injection «flash gas» SC C SH SH B B F 3 E 2 D 1 J 1 K A G H I SH 8 www.ef4.be 4

Introduction Opportunités: Technologie ZUBADAN dégivrages optimisés plus rapides et moins fréquents- puissance nominale maintenue jusqu'à -15 c Permet un dimensionnement idéal de la PAC performances garanties jusqu'à -25 c Sécurité polyvalence pour chauffage 35 c et ECS à 55 c technologie permettant une capacité de puissance supplémentaire pour palier aux conditions hivernales extrêmes ou à la mauvaise isolation du bâtiment en limitant l'utilisation de la résistance additionnelle. très bonne gestion de la haute pression liée à la modulation de puissance (capteur spécifique). Rendement optimal = meilleur COP 9 Introduction Opportunités: Technologie ZUBADAN Par -15 C extérieur: 35% de capacité supplémentaire par rapport au Power Inverter 4CV 2% par rapport au Power Inverter 5CV 16 14 12 1 + 35% de puissance 4pk Power Inverter 5pk Power Inverter 6pk Power Inverter 4pk Zuba Dan 8 6-2 -15-1 -5-1 3 6 1 www.ef4.be 5

Introduction Stratégie: analyse de cas pratiques, COP saisonnier = COP vérité rentabilité pour le client final nouvelles solutions de modules hydrauliques intégrant la production d'ecs recherche des solutions optimales pour le résidentiel neuf rénovation recherche d installateurs partenaires motivés à évoluer avec nous dans ce marché prometteur. 11 Introduction Stratégie: nouvelles solutions de modules hydrauliques Combitank 12 www.ef4.be 6

Introduction Stratégie: nouvelles solutions de modules hydrauliques Matériel et équipements 1. Pompe de circulation 2. Vanne 3 voies 3. Disjoncteur 4. Armoire électrique 5. Purgeur d air Dimensions 6. Sortie vers la pompe à chaleur Hauteur du module : 192 mm Largeur : 6 mm 7. Arrivée de la pompe à chaleur Profondeur : 64 mm 8. Anode Pression de service maximale: 9. Entrée eau froide 2,5 bars 1. Sortie eau chaude sanitaire 11. Sortie vers le radiateur 12. Arrivée du radiateur 13. Interface utilisateur 14. sonde de température d eau chaude sanitaire 15. Résistances électriques 16. Soupape de sécurité 17. Manomètre 18. Filtre à tamis 19. Vase d expansion 13 Introduction Stratégie: recherche des solutions optimales pour le résidentiel rénovation 14 www.ef4.be 7

plan de l'exposé Introduction Etude de cas particularités de l'installation instrumentation par la FPMS possibilités d améliorations conclusions 15 Etude de cas : particularités de l installation analyse du bâtiment Situation - Casteau près de Mons Zone très humide année de construction 1997 PAC air-eau K43 chauffage sol au rdc (pas de 1) surface chauffée 13 m² au rdc étage en split détente directe ECS ballon électrique Début 27 = remplacement de la PAC (air-eau) Fin 28 = 35 m² de panneaux photovoltaïques (principalement pour consommations ménagères) 16 www.ef4.be 8

Etude de cas : particularités de l installation Caractéristiques de la PAC Power-Inverter type 14 / tri 38V module hydraulique + appoint électrique (6kW) régulation basique sur température intérieure d'ambiance, pas de loi d'eau +/- 14KW de puissance thermique à+2 c ext et +35 c production eau chauffage sol machine dimensionnée pour diminuer l'impact de la résistance électrique additionnelle tranquillité par conditions hivernales extrêmes 17 Etude de cas : particularités de l installation Caractéristiques de la PAC Power-Inverter type 14 18 www.ef4.be 9

Etude de cas : particularités de l installation Caractéristiques de la PAC module hydraulique 19 Etude de cas : particularités de l installation Conditions d utilisation 27/28 souhaits: facture énergétique minimum stockage nocturne=8%, tarification de nuit relance éventuelle en fin de journée=2% contraintes circulateur (bruit) en utilisation nocturne=vitesse 1 = t condensation trop hautes delta T important = montée en régime à 1% de puissance dilatation mécanique des chapes= bruit boucles du chauffage sol mal équilibrées, longueurs importantes. 2 www.ef4.be 1

Etude de cas : particularités de l installation Conditions d utilisation 28/29 Améliorations optimaliser le SPF et l'investissement photovoltaïque par le fonctionnement diurne de la PAC éviter les différences de température intérieure (abaissement nocturne) = améliorer le confort et éviter les montées en régime de la PAC lors des relances. circulateur vitesse 2 pour améliorer les t de condensation 21 Etude de cas : instrumentation par la FPMs particularités de l'installation instrumentation par la FPMs Mesures Analyse des résultats annuels Analyse des résultats journaliers possibilités d améliorations 22 www.ef4.be 11

Etude de cas : instrumentation par la FPMs 23 Etude de cas : instrumentation par la FPMs Mesures des débits d'eau et de gaz réfrigérant des températures ext, int, d évaporation, de condensation, surchauffe compresseur et évaporateur, de sous-refroidissement condenseur et détendeur des pressions d évaporation et de condensation 24 www.ef4.be 12

Etude de cas : instrumentation par la FPMs Mesures des puissances absorbées, compresseur, ventilateurs, résistance carter, résistance additionnelle, circulateur. durées de fonctionnement compresseur, des dégivrages, de fonctionnement jour/nuit d'humidité Et cætera 25 Etude de cas : Analyse des résultats Analyse des résultats: Taux de fonctionnement jour/nuit Températures d évaporation Apports de chaleur 28-29 COP / T extérieure COP / T condensation COP saisonnier (SPF) 27-29 COP saisonnier (SPF) 28-29 COP moyens mois par mois Comparatif consommation PAC / gaz / mazout 26 www.ef4.be 13

Etude de cas : 1 Taux fonc Taux nuit Analyse des résultats Taux de fonctionnement CASTEAU - Mars 27 - Mai 29 Taux de fonctionnement (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 27 Etude de cas : Analyse des résultats 25 2 T ext Evaporateur CASTEAU - Mars 27 - Mai 29 T évap 15 1 5-5 -1-15 28 www.ef4.be 14

Etude de cas : Analyse des résultats Apport de chaleur CASTEAU - Septembre 28- Mai 29 Apport de chaleur (kwh) 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 35 3 25 2 15 1 5-5 -1 T ext T int Delta T 29 Etude de cas : Analyse des résultats COP CASTEAU - Mars 27 - Mai 29 5,5 5, 4,5 4, COP total (-) 3,5 3, 2,5 2, 1,5-1 -8-6 -4-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 T extérieur ( C) 3 www.ef4.be 15

Etude de cas : Analyse des résultats COP / T cond CASTEAU - Septembre 28 - Mai 29 COP (-) 5,5 5, 4,5 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1, 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5-5 -1 COP mac T ext T cond 31 Etude de cas : Analyse des résultats COP saisonnier CASTEAU - Mars 27 - Mai 29 COP (-) 5,5 5, 4,5 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1, 35 3 25 2 15 1 5-5 -1 COP mac COP tot T ext T int Delta T 32 www.ef4.be 16

Etude de cas : Analyse des résultats COP saisonnier CASTEAU - Septembre 28 - Mai 29 COP (-) 5,5 5, 4,5 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1, 35 3 25 2 15 1 5-5 -1 COP mac COP tot T ext T int Delta T 33 Etude de cas : Analyse des résultats : COP mois par mois Période de référence (septembre à mai) DJ:15/15 34 Cons PAC (sans carter) (kwh) Cons carter (kwh) Cons rés (kwh) Q eau (kwh) Q R41A (kwh) COP mac COP tot COP tot avec carter % cons. nuit 1/9/27-31/5/28 5887,13 289,82,1 17655,48 1787,66 3,17 3, 2,86 86,29 1/9/28-31/5/29 6195,9 122,5 162,5 19567,51 19717,7 3,33 3,16 3,1 52,41 Mois septembre-7 74,78 12,6, 269,4 278,41 4,15 3,6 3,8 63,1 octobre-7 494,86 6,1, 1575,5 1624,1 3,55 3,18 2,84 81,16 novembre-7 897,64 48,51, 2587,96 2615,46 3,6 2,88 2,74 83,41 décembre-7 125,45 49,52, 3257,89 327,2 2,85 2,7 2,6 76,85 janvier-8 961,23 52,55, 2899,44 2913,47 3,24 3,2 2,86 83,94 février-8 82,41 2,19, 2459,48 2457,26 3,18 3,7 2,99 89,3 mars-8 842,67 22,86, 2616,19 2599,49 3,21 3,1 3,2 98,54 avril-8 541,22 19,87, 1734,53 1783,64 3,34 3,2 3,9 99,38 mai-8 66,86 3,64, 255,91 265,71 4,5 3,83 3,63 99,78 juin-8,,,,, juillet-8 12,16 1,28, -,3,9,,, 6,7 août-8 1,57 7,87, 7,77 8,8 5,14 4,95,82, septembre-8 128,21 6,94, 459,6 49,58 3,71 3,58 3,4 86,6 octobre-8 511,28 19,36, 1784,81 1857,19 3,62 3,49 3,36 98,54 novembre-8 849,25 17,95, 2613,28 2654,41 3,17 3,8 3,1 83,59 décembre-8 1247,25 1,54, 3766,51 3765,29 3,19 3,2 2,99 36,69 janvier-9 146,25 7,43 162,5 499,57 496,3 2,96 2,81 2,79 42,73 février-9 17,34 9,49, 3276,52 3256,12 3,47 3,25 3,22 33,85 mars-9 734,25 19,13, 2537, 2572,56 3,68 3,46 3,37 52,81 avril-9 211,23 25,15, 827,45 827,6 4,14 3,92 3,5 51,47 mai-9 46,3 6,6, 23,31 197,56 4,66 4,42 3,9 8,47 www.ef4.be 17

Etude de cas : Analyse des résultats :Comparatif consommation PAC/gaz/mazout Prix électricité de jour (Eur/kWh),2 Prix électricité de nuit (Eur/kWh),1 Prix gaz naturel (Eur/kWh thermique),65 Prix mazout (Eur/l) avec 41,8 MJ/kg et,8 kg/l,7 Rendement chaudière gaz naturel,9 Rendement chaudière mazout,9 Consommation Quantité de % consommation Saison complète électrique PAC (kwh) chaleur Q (kwh) COP tot = SPF de nuit 1/9/27-31/5/28 59,86 17663,22 2,99 86,1 Coût de chauffage annuel (PAC) (Eur) 672 Coût de chauffage si au gaz naturel (Eur) 1276 ( x 1,89 ) Coût de chauffage si au mazout (Eur) 1479 ( x 2,2 ) Coût de chauffage si électricité seule (Eur) 212 ( x 2,99 ) Consommation appoints (Eur) Saison complète Consommation électrique PAC (kwh) Quantité de chaleur Q (kwh) COP tot= SPF % consommation de nuit 1/9/28-22/5/29 6195,9 19567,51 3,16 52,41 Coût de chauffage annuel (PAC) (Eur) 914 Coût de chauffage si au gaz naturel (Eur) 1413 ( x 1,54 ) 1638 ( x 1,79 ) Coût de chauffage si au mazout (Eur) Coût de chauffage si électricité seule (Eur) 2888 ( x 3,15 ) Consommation 35 appoints (Eur) 28 Etude de cas : Comparatif 28-2929 et 27-28 28 SPF meilleur en 28-29 qu en 27-28 Facture énergétique + élevée Hiver plus froid Pas de charge nocturne de la dalle T constante = 2 C meilleur confort Rem: Fonctionnement 4 jours de la résistance d appoint Il est plus que probable qu avec une version Power Inverter actuelle le SPF avoisinerait 3.5 - Module hydraulique optimisé - Régulation sur t extérieure - PAC de puissance inférieure? - Modèle Zubadan? - Meilleure gestion des besoins(ralenti de jour) RDV l année prochaine? 36 www.ef4.be 18

8 janvier 29 quelques remarques spécifiques: - Journée froide -Nombreux dégivrages - Enclenchement résistance électrique 37 Climat extérieur 25 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : -1-2 2 T extérieur ( C) -3-4 -5-6 -7 15 1 5-8 -9-1 -5 T ext Tint 38 www.ef4.be 19

Dégivrages 1,2 1,8,6,4,2 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : 39 Puissances 8, 7, 55 6, 45 Puissance (kw) 5, 4, 3, 35 25 15 2, 1, 5, : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : -5 Po comp+vent+carter Po comp+vent Po circ cond Po res Text 4 www.ef4.be 2

Températures au condenseur (eau) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : T entrée cond T sortie cond 41 COP 5, 6 4, 5 4 3, 3 COP (-) 2, 1, 2 1, : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : -1-1, -2-2, -3 COP T ext T évap T int T cond 42 www.ef4.be 21

25 janvier 29 quelques remarques spécifiques: - Charge de la dalle chauffage sol - Inertie 43 Climat extérieur 6 1 9 5 8 4 7 T extérieur ( C) 3 2 6 5 4 Humidité (%) 1 3 2 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: :1-1 T ext Humidité 44 www.ef4.be 22

Dégivrages 1,2 1,8,6,4,2 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : 45 Flux chaud 16, 5 14, 4 12, 3 Flux chaud (kw) 1, 8, 6, 2 1 4, -1 2, -2, : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : -3 Flux R41A Flux eau T ext T évap T eau in T cond 46 www.ef4.be 23

5 mars 29 quelques remarques spécifiques: - T condensation haute - Ralenti diurne (anticiper la surchauffe) 47 Climat extérieur 1 1 9 8 8 6 7 T extérieur ( C) 4 6 5 4 Humidité (%) 2 3 2 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : 1-2 T ext Humidité 48 www.ef4.be 24

1,2 1,8,6,4,2 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : 49 COP 5, 6 5 4, 4 3, 3 COP (-) 2, 1, 2 1-1, : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: :-2-1, -3 COP mach COP total T ext T évap T int T cond 5 www.ef4.be 25

18 mars 29 quelques remarques spécifiques: - Modulation de puissance - T condensation plus basse 51 Climat extérieur 16 1 14 9 8 12 7 T extérieur ( C) 1 8 6 6 5 4 Humidité (%) 3 4 2 2 1 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : T ext Humidité 52 www.ef4.be 26

1,2 1,8,6,4,2 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : 53 Températures au condenseur (eau) 35 3 25 2 15 1 5 : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: : T entrée cond T sortie cond 54 www.ef4.be 27

COP 5, 6 4, 5 4 COP (-) 3, 2, 1, 3 2 1, : 2: 4: 6: 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: :-1-1, -2 COP mach COP total T ext T évap T int T cond 55 8-janv-9 25-janv-9 5-mars-9 18-mars-9 ENERGIE Cons élec comp+vent+carter 48,4kWh 41,44kWh 27,18kWh 22,38kWh Cons élec circ cond 3,1kWh 2,45kWh 1,51kWh 1,46kWh Cons élec résistance 52,28kWh,kWh,kWh,kWh Quant. chaleur (eau) 17,84kWh 136,64kWh 86,21kWh 82,13kWh Quant. chaleur (R41A) 122,98kWh 134,11kWh 88,63kWh 84,93kWh Quant. chaleur dég/clim (eau) -8,62kWh -5,55kWh -3,2kWh -,89kWh Quant. chaleur dég/clim (R41A) 6,43kWh 3,59kWh 2,18kWh,57kWh Cons élec tot nuit (sans carter) 16,61kWh 19,3kWh 11,16kWh 1,74kWh Cons élec résistance nuit 9,81kWh,kWh,kWh,kWh Cons élec tot dég/clim (sans carter) 2,8kWh 1,25kWh,7kWh,19kWh COP total 2,32-3,13-3,7-3,53- TEMPS Fonctionnement 145min 1151min 712min 694min Taux de fonc 97,6% 79,9% 49,4% 48,2% Nombre de cycles 27-14- 9-4- Taux de fonc de nuit 37,7% 4,7% 48,7% 45,8% Fonctionnement dégivrage 5,2% 3,9% 3,4%,9% CLIMAT JOURNALIER T extérieure -4,4 C 2,1 C 4,2 C 7,4 C T intérieure 2,6 C 19,2 C 2,7 C 19,7 C Humidité ext 93% 92% 83% 66% CYCLE MOYEN T évap -7,6 C -3,3 C -3,6 C -1,6 C P évap 6,27bar 7,23bar 7,16bar 7,61bar T cond 32,5 C 33,8 C 33, C 32,4 C P cond 2,37bar 21,4bar 2,61bar 2,15bar Rendement total comp,48-,52-,53-,53-56 www.ef4.be 28

plan de l'exposé Introduction Etude de cas particularités de l'installation instrumentation par la FPMS possibilités d améliorations conclusions 57 Etude de cas : possibilités d améliorations travaux d'isolation pour améliorer l'enveloppe = diminuer la facture énergétique (rentabilité?) régulation sur sonde de température extérieure liée à la modulation de puissance : brider la puissance de la PAC éviter les relances inutiles et énergivores du chauffage sol en entre-saison PAC air-air dans le salon? technologie Zubadan (machine moins puissante) amélioration des dégivrages par basse température extérieure COP nettement meilleur à la mi-saison kit hydraulique avec production d'eau chaude sanitaire régulation de la loi d'eau 58 www.ef4.be 29

plan de l'exposé Introduction Etude de cas particularités de l'installation instrumentation par la FPMS possibilités d améliorations conclusions 59 Conclusions dimensionner correctement la PAC meilleur compromis entre le COP et la facture énergétique. (limiter les émissions de CO2 par l'amélioration du COP) meilleur compromis entre l'investissement et les coûts d'exploitation gestion correct de la résistance d'appoint et des abaissements nocturnes et de la production d'eau chaude sanitaire GARANTIR LA TRANQUILITE, LA FIABILITE ET LE CONFORT DES CLIENTS 6 www.ef4.be 3

Conclusions privilégier les émissions à basse température en rénovation, opter pour une relève de chaudière si l'isolation fait défaut Vérifier la puissance disponible (compteur) pour l utilisation de la résistance additionnelle (rénovation) Mise en place et mise en service par des installateurs compétents (certification) et spécialisés (formation fabricants) + PAQUAL (garantie supplémentaire) L'offre matérielle s'intensifie et se fiabilise 61 Merci de votre attention DTC sa 37 rue Terre à Briques 753 Froyennes 69/ 84 44 4 www.dtc.be 62 www.ef4.be 31