Les pompes à chaleur Fabrice Ondet Carrier Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 1
Sommaire 1) Coût des énergies 2) Les différents systèmes 3) Choix du système Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 2
1) Coût des énergies LE C.O.P ( coefficient de performance ) (Puissance utile) divisée par la (puissance consommée) ENERGIE GRATUITE NATURELLE ENERGIE ELECTRIQUE 70% 30% + = 100% ENERGIE UTILE Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 3
1) Coût des énergies LE C.O.P ( coefficient de performance ) Production eau chaude 100KW (Puissance utile) divisée par la (puissance consommée) = Le COP peut évoluer en fonction de: Consommation électrique 30KW/h - la température extérieure ( PAC air/eau et eau/eau fonctionnant sur réserve ) - Du régime d eau utilisé - Du choix du système Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 4
1) Coût des énergies Coût de l énergie - GAZ / FIOUL / ELECTRIQUE Sur une échelle de 1 à 10 avec utilisation d une PAC 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 5,5 3,6 2,5 GAZ FIOUL PAC AIR / EAU BT 50 C 1,6 PAC EAU/EAU BT 55 C GAZ FIOUL PAC AIR / EAU BT PAC EAU/EAU BT Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 5
2) Principe d une pompe à chaleur 7 C 50 C Sortie d air 0 C 12 C 55 C 45 C Récupération de l énergie contenu dans l eau du sous-sol Entre d air 7 C Récupération de l énergie contenu dans l air 50 C Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 6
2) Les pompes à chaleur air/eau Module hydraulique intégré Relève de chaudière Installation simple Sortie d eau jusqu à 50 C Fonctionnement en chaud ou en froid Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 7
2) Système air/eau (basse température) Chaudière PAC 50 C Régulation de la température eau chaude en fonction des besoins COP moyen estimé entre 2 et 3 Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 8
2) Les pompes à chaleur eau/eau Sortie d eau jusqu à 60 C (à partir de 300 kw) Relève de chaudière Fonctionnement en chaud et en froid simultanément Besoin d une source d eau extérieure Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 9
2) Système eau/eau fonctionnant sur puits (basse température) chaudière échangeur 5 C Fonctionnement HIVER 7 C 12 C 10 C Et mi-saison Départ froid disponible 55 C COP moyen estimé entre 3 et 4 Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 10
2) Système eau/eau fonctionnant sur réserve d eau (basse température) chaudière échangeur Fonctionnement HIVER Et mi-saison Départ froid disponible 55 C étang COP moyen estimé entre 3 et 4 Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 11
2) Système eau/eau fonctionnant sur puits (basse température) échangeur Fonctionnement ETE Nécessite l utilisation d aérothermes Départ chaud disponible COP moyen estimé de 3 Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 12
2) Système eau/eau PAC sur réserve d eau : - Par température extérieure basse, l eau de la réserve chute et la pompe à chaleur ne peut fonctionner avec une température de bassin inférieure à 8 C PAC sur nappe ou puits : - La température d eau est constante toute l année, et par conséquent, la pompe à chaleur n est pas limitée par la température extérieure pour son fonctionnement Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 13
2) Pompe à chaleur air/eau en relève de chaudière Capacité tampon Débit +7 C 50 C 40 m3/h 50 C 45 C Débit 40 C 80 m3/h 80 x 5 x 1,16 = 464 KW Puissance calorifique PAC 40 x 10 x 1,16 = 464 KW Puissance calorifique chaudière Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 14
2) Pompe à chaleur eau/eau en relève de chaudière Capacité tampon 7 C C.O.P 3,6 55 C Débit 40 m3/h 55 C Débit 60 m3/h 50 C Filtre Débit 80 m3/h 45 C 12 C 80 x 5 x 1.16 = 464 KW Puissance calorifique PAC 40 x 10 x 1.16 = 464 KW Puissance calorifique chaudière Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 15
2) Pompe à chaleur eau/eau en relève de chaudière Capacité tampon 5 C 10 C Débit 60 m3/h 50 C C.O.P 3,4 55 C Débit 40 m3/h 55 C 12 C Échangeur Débit 80 m3/h 45 C 7 C 80 x 5 x 1.16 = 464 KW Puissance calorifique PAC 40 x 10 x 1.16 = 464 KW Puissance calorifique chaudière Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 16
3) Choix du système Pompe à chaleur air/eau : PLUS : - Facilité d installation - Coût d installation inférieur à une PAC eau/eau - Unité 2 tubes réversible (chaud ou froid) - Coût d entretien moins contraignant - Peut être installée en relève de chaudière MOINS : - Rendement inférieur à une PAC eau/eau - Chute du rendement par température extérieure basse Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 17
3) Choix du système Pompe à chaleur air/eau : Perte de rendement Régime d eau Température extérieure Puissance Thermique Puissance Thermique ( dégivrage ) Puissance consommée C.O.P 35 / 40 C 7 C 503 kw 503 kw 163 kw/h 3,08 45 / 50 C 7 C 505 kw 505 kw 198 kw/h 2,55 35 / 40 C 0 C 438 kw 379 kw (-15%) 159 kw/h 2,75 / 2,38 45 / 50 C 0 C 433 kw 357 kw (-15%) 184 kw/h 2,35 / 1,94 Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 18
3) Choix du système Pompe à chaleur eau/eau : PLUS : - Rendement supérieur à une PAC air/eau - Rendement assuré toute l année (puits) - Unité 4 tubes, possibilité de produire du chaud et du froid simultanément - Peut être installée en relève de chaudière - Durée de vie plus importante MOINS : - Installation plus coûteuse (forage ou réserve d eau) - Maintenance plus importante (pompe sup, filtre ect ) Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 19
3) Choix du système Exemple d une installation en fonctionnement : - Site : Loiret Semence - Chauffage basse température de 44000 m2 de serre - Refroidissement de 8000 m2 - Deux chaudières gaz à condensation - Les serres sont équipées d écrans thermiques - Gestion des équipements piloté par ordinateur - 2006 acquisition d une pompe à chaleur eau/eau fonctionnant sur réserve d eau Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 20
3) Choix du système Système de pompe à chaleur eau/eau sur réserve d eau Réserve 40 000 m 3 Capacité froid 1042 kw Tank 1500 m 3 Capacité chaud 1434 kw Unité 30HXC375 Régime PAC (froid) 10 C / 5 C Compression vis Régime PAC (chaud) 50 C / 55 C Puissance élec 412 kw/h T eau aérotherme 17 C / 21 C Refroidissement Capacité froid 1042kW Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 21
3) Choix du système Conséquence de l utilisation de la pompe à chaleur : - Réduction de la consommation de gaz de 33% ( 1 an ) - Augmentation de la consommation électrique - Réduction des coûts liés au chauffage Le mode de refroidissement : - Optimisation de l hygrométrie - Abaissement de la température de 8 C - Réduction des émissions de CO 2 - Gain de production de 15% Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 22
Les pompes à chaleur Merci de votre attention Serres horticoles et énergie, quel avenir? 30 et 31 janvier 2008 23