Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La pompe à chaleur nécessite une bonne compréhension des composants technologiques ainsi que du besoin à satisfaire afin d’être correctement dimensionnée et ainsi optimiser sa consommation énergétique. Cet article traite du secteur résidentiel (le chauffage et/ou l’eau chaude sanitaire). Après une présentation du principe de fonctionnement, les composants technologiques sont décrits. Le dimensionnement de la pompe à chaleur est ensuite présenté en prenant en compte ou non la présence d’un appoint énergétique. Enfin, des règles d’installation sont proposées en mettant en avant les avantages et contraintes des solutions existantes.
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Heat pump requires a good understanding of the technological components as well as the need to be satisfied in order to be correctly dimensioned and thus optimize its energy consumption. This article focuses on the residential sector (heating and/or domestic hot water). After a brief presentation of the theory, the technological components are described. The dimensioning of the heat pump is then presented, taking into account whether or notofan auxiliary energy unit. Finally, installation rules are proposed, highlighting the advantages and drawbacks of existing solutions.
Auteur(s)
-
Marie-France TERRIER : Clauger, Pôle compétences Brignais
-
Brice TRÉMÉAC : Laboratoire du froid, des systèmes énergétiques et thermiques (Lafset), CNAM, HESAM Université Paris
INTRODUCTION
Système éprouvé depuis de nombreuses années, la pompe à chaleur nécessite cependant une bonne compréhension des composants technologiques ainsi que du besoin à satisfaire afin de dimensionner correctement le système énergétique complet et en réduire sa consommation énergétique (sur une période de chauffe, sur une année etc.). Cet article traite des pompes à chaleur appliquées au résidentiel pour du chauffage et/ou de l’eau chaude sanitaire. La pompe à chaleur est un système thermodynamique fonctionnant entre deux sources de température dont les vecteurs peuvent être de différentes natures : eau, air ou sol. Après une présentation du principe de fonctionnement, les différentes sources sont décrites. Le choix de la source a un impact sur les choix technologiques (incluant le fluide de travail) pour le compresseur, les échangeurs, le détendeur notamment et donc sur les performances du système complet. À ces composants de base, peut s’ajouter l’utilisation d’un ballon de stockage d’eau chaude qui permet dans certains cas de réduire les consommations énergétiques. Différentes architectures d’utilisation de ce stockage sont présentées dans cet article. Le dimensionnement de la pompe à chaleur est ensuite présenté en prenant en compte ou non la présence d’un appoint énergétique. Enfin, des règles d’installation sont proposées en mettant en avant les avantages et contraintes des solutions existantes.
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KEYWORDS
heating | domestic hot water | sorption PAC | mechanical vapour compression PAC
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Conclusion5. Couplage des PAC avec la source froide (règles d’installation)
Dans le cas de pompes à chaleur, la source froide est la source extérieure. Trois cas principaux se présentent : sol, eau, air, comme déjà mentionné.
5.1 Couplage sur sol
Cette solution peut nécessiter un circuit intermédiaire d’eau glycolée entre la PAC et le sol.
L’avantage essentiel du sol comme source de chaleur est la stabilité de sa température durant l’année, dès que l’on atteint quelques dizaines de centimètre de profondeur, comme le montre la figure 30 : si à la surface du sol, l’amplitude des oscillations de température suit celles de l’air, l’amortissement est très rapide en fonction de la profondeur, et à partir de 10 m, la température reste constante.
En France, le gradient géothermal moyen (variation de température du sol avec la profondeur) est de 0,04 °C/m, avec un maximum de 0,1 °C/m au nord de l’Alsace, et un minimum de 0,02 au pied des Pyrénées, au-delà de 100 m de profondeur.
L’installation des capteurs sur sol répond à des exigences strictes, pour pérenniser les performances de l’installation, pour protéger l’environnement et pour des aspects de sécurité.
-
Qualité de l’échange thermique
Le contact thermique entre le sol et la surface des tubes doit être le meilleur possible, pour que le capteur puise efficacement l’énergie du sol. Il peut être nécessaire d’utiliser des produits de remplissage pour améliorer ce contact, notamment dans le cas de sols rocailleux.
-
Pérennité des performances
Le puisage d’énergie calorifique doit être limité, pour éviter le refroidissement du sol sur le long terme. En effet, le sol se régénère à sa surface, grâce à l’ensoleillement qui réchauffe le sol et à la pluie (qui améliore le contact thermique toute l’année et réchauffe le sol l’hiver), mais l’énergie puisée par la PAC provoque une diminution de température jusqu’à une nouvelle valeur stabilisée (figure 31) ...
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Couplage des PAC avec la source froide (règles d’installation)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NATTES (P.H.) - Optimisation d’un cycle au CO2 dans le domaine du transport frigorifique. - Thèse de doctorat en énergétique, génie des procédés, Conservatoire national des arts et métiers (Le Cnam) https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02896345
-
(2) - Besoin eau chaude sanitaire habitat individuel et collectif - https://www.ademe.fr
-
(3) - Pompe à chaleur photovoltaïque en autoconsommation pour l’habitat individuel. - Projet Ademe 2PACHI, coordination : Cnam/Lafset, partenaires : Bosch, NKE, Amzair, Polenn.
-
(4) - Dimensionnement des systèmes de pompes à chaleur - https://www.eurovent-certification.com/fr
-
(5) - Le dimensionnement des systèmes de productions d’eau chaude sanitaire en habitat individuel et collectif. - Costic (2019) https://www.ademe.fr
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Systèmes de chauffage dans les bâtiments –Conception des systèmes de chauffage à eau - NF EN 12828+A1 - 05-14
-
Performance énergétique des bâtiments –Méthode de calcul de la charge thermique nominale – Partie 1 : charge de chauffage des locaux, module M3-3 – Systèmes de chauffage et systèmes de refroidissement à eau dans les bâtiments – Méthode de calcul des déperditions calorifiques de base – Partie 1 : charge thermique de l’espace - NF EN 12831-1 - 07-17
-
Climatiseurs, groupes refroidisseurs de liquide et pompes à chaleur pour le chauffage et le refroidissement des locaux et refroidisseurs industriels avec compresseur entraîné par moteur électrique - NF EN 14511 - 03-18
-
Systèmes de chauffage dans les bâtiments – Conception des systèmes de chauffage par pompe à chaleur - NF EN 15450 - 01-09
-
Systèmes frigorifiques et pompes à chaleur – Exigences de sécurité et d’environnement – Partie 1 : exigences de base, définitions, classification et critères de choix - NF EN 378-1+A1 - 10-20
-
Appareils...
ANNEXES
Article R214-32 du code de l’environnement : Loi sur l’eau
Article R571-96 du code de l’environnement : Bruits constitutifs de troubles de voisinage
Décret n° 2020-912 relatif à l’inspection et l’entretien des chaudières, des systèmes de chauffages et des systèmes de climatisation
Décret n° 2000-44 du 13 janvier 2000 portant... (version consolidée au 5 octobre 2007) JO n° 11 du 14 janvier 2000 page 369 NOR : FPPA9910013D.DESP
Directive 2014/68/UE : Équipements sous pression (Loi n° 83-634 du 13 juillet 1983 portant droits et obligations... (version consolidée du 3 mars 2002)
Règlement européen n° 517/2014 relatif aux gaz à effet de serre fluorés dit réglementation « F-Gas II » abrogeant le règlement (CE) n° 842/2006
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
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