La PAC fonctionnement, Usages, dimensionnement… · Usages, dimensionnement… Jean-Marc Percebois – Waterkotte / Vice Président AFPG Journée de sensibilisation à la géothermie

Jean-Marc PERCEBOIS – Waterkotte

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La PAC fonctionnement, Usages, dimensionnement…

Jean-Marc Percebois – Waterkotte / Vice Président AFPG

Journée de sensibilisation à la géothermie en Languedoc Roussillon

12 novembre 2013 - Espace Capdeville, Conseil Régional à Montpellier

2 Jean-Marc PERCEBOIS – Waterkotte

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La Pompe à Chaleur « PAC »

- comment ça marche ? - pour chauffer quoi ?

1 - Fonctionnement 2 - Le rendement (COP) 3 - notion de puissance et dimensionnement 4 - Règlementation des fluides frigorigène 5 - Les usages 6 - Le tertiaire


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Principe de base

La pompe à chaleur ou PAC est constituée d’un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide frigorigène.

la pompe à chaleur Prélève de la chaleur

contenu dans le sol, ou de l’eau d’un aquifère,

et restitue cette chaleur à une température plus élevée

C’est le principe du « FRIGO »


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Principe de Fonctionnement

35°

30°

0 °

- 3°

Eau glycolée

10 °

6°

Eau

La Norme EN NF 14511 : Fixe les conditions d’essai des PAC


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Notion de rendement Le COP

C’est le rapport de la puissance restituée par rapport à la puissance absorbée.

Le COP actuel peut aller jusqu’à 6 suivant les utilisations Ex : pour un COP de 4 Cela signifie que pour 1 KW électrique, la PAC fournira 4 KW thermique.

Puissance restituée COP = ------------------------------------

Puissance absorbée


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Notion de rendement Le 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).

Le COP est inversement proportionnelle à l’écart des températures de captage et de chauffage. La performance est donc variable.


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Notion de dimensionnement

Importance de faire appel à un bureau d’étude.

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


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-20-15-10-5051015202530

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Définition de la part (appoint/pac) Selon les cas.

Jours par an

Tem

péra

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ext

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[

°C]

App

oint

PAC


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T ext

P kW

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Appoint Point d’enclenchement de l’énergie d’appoint

Notion de rentabilité par rapport à l’investissement. Calcul du retour sur investissement.


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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


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Schéma de principe Mode chauffage seul

Cap

tage

Production de Froid Production de chaud

Ballon Tampon

Pac

Système De

chauffage

Plancher chauffant Radiateurs

Ventilo-Convecteurs


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Schéma de principe Production ECS par accumulation

Eau Froide

Ballon ECS

Eau Chaude

Echangeur

Appoint

Cap

tage


Pac


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Schéma de principe Production ECS semi-instantanée

Eau Froide

Eau Chaude

Echangeur

Ballon ECS

Cap

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Schéma de principe Chauffage d’une piscine

Cap

tage


Pac


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Schéma de principe Free-cooling ou Froid passif

Cap

tage

Captage sur Sonde géothermique Champs de sondes Nappe phréatique

Transfert de Froid

Transfert de chaud

Pac Bâtiment


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Schéma de principe Système réversible Actif

Cap

tage


Pac Distribution


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Schéma de principe Système Thermo Frigo Pompe

Pac

Bal

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Tam

pon

Cap

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Tam

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Particularité De production simultanée

Ces installations permettent de produire simultanément - de la chaleur (chauffage et ECS) - du froid (rafraichissement)

Cette fonctionnalité est particulièrement intéressante dans le cas de bâtiments aux besoins mixtes.


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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


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Synthèse Ressource : en fonction de la disponibilité de la ressource 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 25°C : Pompes à chaleur (PAC) Grande diversité des applications Production de chaud et/ou de froid : PAC réversibles ou free-cooling Rafraîchissement direct : geocooling (by-pass PAC) Production d’eau chaude sanitaire, Piscine, etc.


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