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J. Naveteur 01/2014 Résultats CAF du Rhône moyenne 1998-2013 EDF Copyright Electricitéde France
EDF RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT - Département Énergie dans les Bâtiments et les Territoires
1
CAF DU RHONE (ex :CAF de LYON)
BILAN DE 1998 à 2013DU CHAUD ET DU FROID
A UN COÛT OPTIMAL ET RESPECTUEUX DE L ’ENVIRONNEMENT
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- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT.
- DESCRIPTION DU SITE.
- BILAN DES MESURES DEPUIS 1998.
- COMPARAISON AVEC LES ANCIENSBATIMENTS.
- IMPACT ENVIRONNEMENTAL DE LA CLIMATISATION SUR L ’EFFET DE SERRE.
-CALCUL DE L ’EFFICACITE ENERGETIQUE.
- CONCLUSION.
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SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPESur Nappe Phréatique Fonctionnant Avec 1 Echangeur
Évaporateur
Condenseur
Pompesprimaires
Pompeseau glacée
circuitsecondaire
Vanne 3 voies derégulation d’échange
Échangeursà plaques
Filtres
Forage
PAC Réversible
Bouteille de découplagehydraulique
Évaporateur
Condenseur
Eauglacée
Eauchaude
Pompeseau chaude
circuitsecondaire
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SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Chaud seulement)
Pompeseau chaude
circuitsecondaire
Évaporateur
Condenseur
Pompesprimaires
Pompeseau glacée
circuitsecondaire
Vanne 3 voies derégulation d’échange
Échangeursà plaques
Filtres
Forage
PAC Réversible
Bouteille de découplagehydraulique
Évaporateur
Condenseur
Eauglacée
Eauchaude
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SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Chaud et froid avec rejet froid sur le forage, chaud > froid)
Évaporateur
Condenseur
Pompesprimaires
Pompeseau glacée
circuitsecondaire
Vanne 3 voies derégulation d’échange
Échangeursà plaques
Filtres
Forage
PAC Réversible
Bouteille de découplagehydraulique
Évaporateur
Condenseur
Eauglacée
Eauchaude
Pompeseau chaude
circuitsecondaire
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SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Chaud et froid sans rejet, chaud = froid)
Évaporateur
Condenseur
Pompesprimaires
Pompeseau glacée
circuitsecondaire
Vanne 3 voies derégulation d’échange
Échangeursà plaques
Filtres
Forage
PAC Réversible
Bouteille de découplagehydraulique
Évaporateur
Condenseur
Eauglacée
Eauchaude
Pompeseau chaude
circuitsecondaire
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SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Chaud et froid avec rejet chaud sur le forage, froid > chaud)
Évaporateur
Condenseur
Pompesprimaires
Pompeseau glacée
circuitsecondaire
Vanne 3 voies derégulation d’échange
Échangeursà plaques
Filtres
Forage
PAC Réversible
Bouteille de découplagehydraulique
Évaporateur
Condenseur
Eauglacée
Eauchaude
Pompeseau chaude
circuitsecondaire
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SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Froid seulement)
Évaporateur
Condenseur
Pompesprimaires
Pompeseau glacée
circuitsecondaire
Vanne 3 voies derégulation d’échange
Échangeursà plaques
Filtres
Forage
PAC Réversible
Bouteille de découplagehydraulique
Évaporateur
Condenseur
Eauglacée
Eauchaude
Pompeseau chaude
circuitsecondaire
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- Bâtiment (situé à Lyon) à usage de bureaux (bureaux+ salles de réunion + salle de conférence) d’unesurface de 16 633 m2 SHON.
- G1 = 0,42 W/m3°CG1 ref=0.54 W/m3°C- Mise en service août 97 (occupation des locaux enoctobre 97).
DESCRIPTION DU SITE
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L’installation comporte :- 1) Deux thermofrigopompesPuissance 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.
DESCRIPTION DU SITE (suite 1)
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- 2) Un forageDeux pompes (2*100 m3/h) à vitesse variable sont installées.Forage en diamètre 800mm
- 3) Des ventilo-convecteursLes thermofrigopompes alimentent un réseau de ventilo-convecteurs 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
DESCRIPTION DU SITE (suite 2)
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SCHEMA DES FORAGES
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Evolution courbe débit rabattement
-0,05
-0,20
-0,25
-0,45
-0,60
-0,85
-0,12
-0,27-0,30
-0,53
-0,65
-0,85
-0,12
-0,22
-0,21
-0,39
-0,54
-0,64
-0,15
-0,25 -0,25
-0,41
-0,56
-0,66
-0,11
-0,23 -0,23
-0,47
-0,62
-0,77
-1,00
-0,90
-0,80
-0,70
-0,60
-0,50
-0,40
-0,30
-0,20
-0,10
0,0098m3/h 132m3/h 165m3/h 164m3/h 217m3/h 252m3/h 278m3/h
Rab
atte
men
t en
m
Evolution courbe débit rabattement
Rabattement 2000
Rabattement 1999
Rabattement 2007
Rabattement 2008
Rabattement 2009
Rabattement 2011
Rabattement 2012
Rabattement 2013
Le rabattement reste quasiment constant. Ce qui prouve que l'influence du début d'ensablement des forages n'est pas significatif.
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SCHEMA ET PHOTO FILTRE
Marque POROMESH
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- 4) Des CTALa 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 GTBLa GTB est de marque TREND METHAPRODUCTIQUE, les VC sont équipés de régulateurs numériques.
DESCRIPTION DU SITE (suite 3)
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- 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/m2 soit 149 Euros /m².
- la GTB = 141 F HT/m2 soit 21 Euros /m².- Total = 1120 F HT/m2 soit 170 Euros /m².
DESCRIPTION DU SITE (suite 4)
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COUT D’INVESTISSEMENT
Terrain17%
Concours archi1%
Divers1%
Travaux79%
AMO2%
Coût construction 1471€HT/m² à novembre 1998 soit 2362€ HT/m² à novembre 2013
Evolution BT01=+60%
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COUT D’INVESTISSEMENT
Etudes diverses6%
Mandataire5%
Terrassements Fondations
7%
Gros Oeuvre23%
Plâtrerie Peinture3%
Menuiseries Extérieures
8%Cloisons Mobiles3%
Plafonds Suspendus
3%
Chauffage Rafraichissement Ventilation et GTB
15%
Courants Forts et Faibles
13%
Divers14%
Coût des Travaux seul (1163€ HT/m² prix à novembre 1998)1871€ HT/m² avec actualisation à novembre 2013
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- 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 distancede la GTB.
RESULTATS DES MESURES SUR SITE
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Surface climatisée = 16 633 m2, Dju moyen = 2187
-Conso totale = 2 608 226 kWh soit 157kWh/m2
(9.46€/m2). P max appelée 760 kW (50W/m2).
- Conso PAC = 619 901kWh soit 37kWh/m2 (2.45€/m2).
- Conso PAC avec pompes puits =666 531kWh soit40 kWh/m2 (2.63 €/m2).
- COP moyen = 4.02 (hors pompes de puits).
- COP moyen = 3.76 (avec pompes de puits).
BILAN DES MESURES Moyenne de 1998 à 2013
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BILAN DES MESURES Moyenne 1998-2013
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BILAN DES MESURES Moyenne 1998-2013
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BILAN DES MESURES Moyenne 1998-2013
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Surface climatisée = 16 633 m2, Dju moyen = 2187
-Consommation moyenne en chauffage 1 126 157kWh Ch soit 68kWh Ch/m2.
-Consommation moyenne en climatisation 1 345 206kWh 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.
BILAN DES MESURES Moyenne de 1998 à 2013
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-Economies réalisées avec les pompes à vitesse variable :
- Pompes de puits : 86 267kWh soit 4651Euros.
-Pompes circuit d’eau chaude : 94 504kWh soit 5045Euros.
- Pompes circuit d’eau glacée : 81 927kWh soit 4437Euros.
Soit en moyenne 262 699kWh et 14 133Euros (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 !
BILAN DES MESURES Moyenne de 1998 à 2013
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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 1996 -21%
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Taux annuel de fuite sur fluide
Impact de la climatisation sur l’effet de serre :
Machine Thermodynamique
(fluide frigorigène)
Consommation d’électricité(émission de gaz à effet de serre)
Taux de récupération du fluide en fin de vie
effet indirecteffet indirect
effet direct
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Impact de la climatisation sur l’effet de serre :
GWPeffets directs + GWPeffets indirects = TEWI
Total Equivalent Warming Impact
Les effets (directs ou indirects) sont caractérisés par leur potentiel de réchauffement global
GWP : Global Warming Potential (g éq. CO2) GWPCO2 = 1
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Impact de la climatisation sur l’effet de serre :
GWP100 ans (g éq CO2/g de fluide)
Effets indirects :
Quelques ordres de grandeurs
de la contribution
des fluides frigorigènes sur
l’effet de serre
0
2 000
4 000
6 000
8 000
10 000CFC 11
CFC 12
CFC 115
HCFC 22
HCFC 123
HFC 125
HFC 134a
HFC 143a
R502
R407C
R404A
R410A
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Impact de la climatisation sur l’effet de serre :G
WP
(g é
q C
O2/k
Wh)
Effets directs :
Comparaison
entre
l’électricité (EDF)
et le gaz
Source :Décrets du 29 09 2006 sur le DPE
kWh EDF kWh Gaz0
50
100
150
200
250
kWh EDF kWh Gaz
234/PCI
84
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Impact de la climatisation sur l’effet de serre :
Solution gaz :
Chaudière gaz +
Machine absorption
CAF du Rhône : 3 scénarios d’étude
Solution actuelle :
Thermofrigopompe
Solution mixte :
Chaudière gaz +
Groupe froid
Quel est l’impact sur l’effet de serre de chaque solution ?
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Détails des calculs :
Besoin Chaud et Froid Chaud= 1126157kWh ch Froid = 1345206kWh 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 614 901kWh 1 324 890kWh PCI 448 402kWh 1 324 890kWh PCI 1 494 674kWh PCI
Conso Pompes 302 067kWh 256 850kWh 256 850kWh
Conso Ventilation 195 449kWh 195 449kWh 195 449kWh
Conso totale Elec Gaz Elec Gaz Elec
Elec et gaz 1 112 417kWh 1 324 890kWh 900 702kWh 2 819 564kWh PCI 452 300kWhEffet de serre
(gr éq CO2/kWh) kWh élec calcul avec le CO2 mensuel du kWh EDF producteur+
Transport
84g CO2/KWh 234g CO2/KWh 84g CO2/KWh 234g CO2/KWh 84g CO2/KWh
Effet de serre (tonne éq CO2/an)
Chauffage/Climatisation et Auxiliaires
93 Tonnes CO2 310 Tonnes CO2 76 Tonnes CO2 660 Tonnes CO2 38 Tonnes CO2
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Détails des calculs :
Masse R134a (kg) 310Kg
Effet de serre R 134a (gr éq CO2/kg de Fluide) 1300g CO2/g de fluide
Taux (%) de fuite annuel 3%
Taux (%)de récupération en fin de vie 80%
Durée de vie de la machine (ans) 20ans
Effet de serre R134 (tonne éq CO2/an)
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
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Impact de la climatisation sur l’effet de serre :
572
110
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DPE (à titre indicatif)
572
375
110La solution PAC sur nappe permet de gagner, à minima, une classe au niveau de DPE
kWh ep/m2 Classement CO2/m2 ClassementPAC (solution
actuelle) 405kWh ep/m² E 13kg CO2/m² B
Chauff gaz Clim elect 440kWh ep/m² E 29kg CO2/m² C
Chauff gaz Clim gaz 468kWh ep/m² F 49kg CO2/m² D
CAF du Rhône: Classement DPE (6,3a) du bâtiment (tous usages) en fonction du mode de chauffage et de clim
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