Journée de sensibilisation à la géothermie en Bourgogne La pompe à chaleur - PAC Jeudi 29 septembre 2011 - Dijon 1
La Pompe à Chaleur PAC - comment ça marche? - pour chauffer quoi? 1 - Notion de Fonctionnement 2 - Le Coefficient de Performance 3 - Relation régime de témpérature et COP 4 - Notion de dimensionnement 5 - Les usages (exemple de schémas) 5 - Le tertiaire 2
Principe de base La pompe à chaleur ou PAC est constituée d un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide frigorigène à l état liquide ou gazeux selon les organes qu il traverse. Pour simplifier, on peut dire que la pompe à chaleur prélève de la chaleur contenu dans le sol, ou de l eau d une nappe, et restitue cette chaleur à une température plus élevée dans le logement C est le principe du «FRIGO» 3
Principe de Fonctionnement Eau 10 6 Eau glycolée 0-3 Norme EN 14511 : Fixe les conditions d essai des PAC 35 30 4
Le Coefficient de Performance - COP C est le rapport de la puissance restituée par rapport à la puissance absorbée. Puissance restituée COP = ------------------------------------ Puissance absorbée Le COP est généralement compris entre 3.5 et 6 Cela signifie que pour 1 kwh électrique facturé, la PAC fournira entre 3.5 et 6 kwh thermique. 5
Relation Régime de Temperature et COP Les performances d une PAC varient selon : les températures de distribution (départ et retour PAC) - Plancher chauffant - Radiateurs - Ventilo-convecteurs - Etc... les températures de la source de chaleur (capteur extérieur). Cette performance appelée COP est inversement proportionnelle à l écart des températures. La performance est donc variable. 6
Notion de SPF ou COPA SPF : Seasonal Performance Factor COPA = Cop Annuel Ils, évaluent la performance annuelle de l'installation de la pompe à chaleur, auxiliaires compris. C'est l'indice le plus important dans l'examen d'une installation Avec une ou des pompes à chaleur. Pour INFO : La RT 2012 - Relevé de consommation par poste. - La consommation mensuelle doit être accessible à l intérieur des locaux. - Permet de suivre la performance des systèmes et les habitudes d utilisation. - Relevés différenciés pour : chauffage, rafraîchissement, ECS, réseau prises, autres 7
Notion de dimensionnement Analyse des besoins énergétiques du bâtiment Puissance à installer Production froid Production chaud Production ECS, ou autres (piscine ) Emetteurs (Définition de la température de chauffe) Analyse du contexte géologique Contraintes architecturales Régulation et automatisme Importance de faire appel à un bureau d étude. 8
Notion de dimensionnement C] Température extérieure [ Appoint Définition de la part (appoint/pac) Selon les cas. PAC Jours par an 9
Notion de dimensionnement P kw Appoint PAC Point d enclenchement de l énergie d appoint Notion de rentabilité par rapport à l investissement. Calcul du retour sur investissement. T ext 10
Les Usages - PAC avec un plancher chauffant - PAC avec des radiateurs et/ou ventilo-convecteurs - PAC pour produire de l eau chaude sanitaire (ECS) - PAC pour chauffer une piscine - Le free-cooling (froid passif) - PAC réversible (froid actif) - Système mixte chaud et froid en même temps - Exemple de schémas tertiaire 11
Schéma de principe Sur Plancher chauffant Production de Froid Production de chaud Captage Pac Sonde géothermique Champs de sondes Nappe phréatique 12
Schéma de principe Plancher chauffant avec régulation par zones Production de Froid Production de chaud Régulation Z1 Captage Pac Sonde géothermique Champs de sondes Nappe phréatique Ballon Tampon Régulation Z2 13
Schéma de principe Radiateurs et/ou ventilo-convecteurs Production de Froid Production de chaud Régulation Z1 Captage Pac Sonde géothermique Champs de sondes Nappe phréatique Ballon Tampon Régulation Z2 14
Schéma de principe Production ECS par accumulation Captage Production de Froid Pac Sonde géothermique Champs de sondes Nappe phréatique Production de chaud Echangeur Pompe ECS en Bronze Ballon ECS Eau Chaude Appoint Eau Froide 15
Schéma de principe Production ECS instantanée Captage Production de Froid Pac Production de chaud Sonde géothermique Champs de sondes Nappe phréatique Ballon ECS Pompe ECS Echangeur Contrôleur de débit Eau Chaude Eau Froide 16
Schéma de principe Chauffage d une piscine Production de Froid Production de chaud Captage Pac Sonde géothermique Champs de sondes Nappe phréatique 17
Schéma de principe Free-cooling ou Froid passif Captage Transfert de chaud Pac Transfert de Froid Sonde géothermique Champs de sondes Nappe phréatique Distribution 18
Schéma de principe Système réversible Actif Production de chaud Production de Froid Captage Pac Sonde géothermique Champs de sondes Nappe phréatique Distribution 19
Particularité Chaud et froid Particularité très intéressante, ces installations permettent de produire de la chaleur (chauffage et ECS) et du froid (rafraichissement) simultanément par un système de ballons tampons chaud et froid. Cette fonctionnalité est particulièrement intéressante dans le cas de bâtiments aux besoins mixtes. 20
Stockage intersaisonnier Autre point intéressant dans le cas d installations avec sources sur boucles fermées (sondes géothermiques ou pieux énergétiques) : - il est possible de stocker dans le sol les calories ou les frigories excédentaires (dans une certaine quantité). En fonction de la répartition annuelle des besoins chaud / froid du bâtiment, on peut : - soit stocker de la chaleur excédentaire en été pour la récupérer en hiver, - soit stocker le froid excédentaire en hiver et le récupérer en été. Cette méthode augmente la performance annuelle de l installation (COPA ou SPF)* et réduit d autant le consommation d énergie primaire (électricité). *COPA ou SPF : COP annuel 21
Exemple Tertiaire Chaud ou froid PAC ECS Piscine Captage 22
Exemple Tertiaire Chaud ou froid PAC ECS Captage 23
Exemple Tertiaire Production chaud & froid + ecs Stockage Froid PAC Stockage Chaud PAC Dry-cooler ECS Captage 24
Synthèse Geothermie Secteur tertiaire, petit collectif Ressource : en fonction de la disponibilité de la ressource, des techniques sont adaptées Aquifères superficiels et moyenne profondeur : PAC SUR EAUX DE NAPPE Terrains sec, humides ou saturés : CHAMPS DE CAPTEURS VERTICAUX, Terrains de faible portance : PIEUX ENERGETIQUES (GEOSTRUCTURES) Moyens de production : Usages directs ou Pompes à Chaleur? - Si température > 40 C : usage direct de la chaleur (échangeur thermique) - Si température de la ressource 8 à 30 C : Pompes à chaleur (PAC) Grande diversité des applications Production de chaud et/ou de froid : PAC réversibles ou free-cooling Systèmes Thermofrigopompes (production SIMULTANEE de chaud et froid) Rafraîchissement direct : geocooling (by-pass PAC) Production d eau chaude sanitaire 25
Echanges avec la salle Questions Réponses 26