Bibliographie & annexes
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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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Marie-France TERRIER : Clauger, Pôle compétences Brignais
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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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Couplage des PAC avec la source froide (règles d’installation)
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4. PAC pour chauffage et eau chaude sanitaire dans le bâtiment
4.1 Enveloppe et besoins en chauffage et eau chaude sanitaire
L’énergie thermique apportée par la pompe à chaleur doit compenser les pertes thermiques, ou déperditions, du bâtiment pour maintenir une température intérieure fixe avec une température extérieure plus faible et/ou satisfaire les besoins en eau chaude sanitaire (ECS) si besoin.
La figure 22 montre un exemple d’un histogramme pour ces deux besoins. Il est souvent complexe de calculer les besoins réels en ECS. Pour faire cette estimation, un guide technique édité par l’ADEME recense les besoins d’ECS en habitat collectif et individuel .
Concernant les déperditions, ou pertes thermiques, l’objectif est de calculer l’énergie nécessaire qu’il faut apporter à une maison pour maintenir une température définie. Dans une maison adiabatique (maison thermiquement parfaite), il n’y a pas de déperditions de chaleur et il n’est pas nécessaire de faire un apport thermique (chauffage) car la température intérieure est constante. Cependant, la maison n’est pas parfaite à cause de la structure du bâtiment lui-même mais également des usages et besoins des habitants (ouverture de fenêtres, de portes etc.). On peut citer les deux grandes catégories de déperditions : les déperditions statiques (mur, toit, plancher, etc.) et les déperditions liées aux mouvements d’air (fuites, renouvellement, etc.).
Les calculs peuvent se faire suivant deux approches.
La première approche est la plus simple puisqu’elle consiste à utiliser les valeurs réglementaires relatives aux scénarios d’usages. L’utilisation d’outils informatiques de calculs réglementaires, validés par le CSTB en France,...
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PAC pour chauffage et eau chaude sanitaire dans le bâtiment
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
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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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)
Aeur...
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