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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PAC pour chauffage et eau chaude sanitaire dans le bâtiment
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3. Technologie des PAC à sorption
Les PAC à sorption sont des machines frigorifiques trithermes, dans lesquelles l’énergie utilisée pour transférer la chaleur de l’évaporateur vers le condenseur est d’origine thermique (figure 19).
On trouve aussi des thermotransformateurs (figure 20), qui permettent de valoriser la chaleur prélevée à la source intermédiaire (Tint ) en la convertissant en une chaleur à température plus élevée (Tsc ), et une chaleur rejetée à l’ambiance (Tsf ).
Il existe deux principaux mécanismes de sorption.
Sorption liquide ou absorption. Les PAC à absorption sont actuellement les plus courantes. Elles mettent en œuvre un couple fluide frigorigène/absorbant (figure 21) [BE 9 621]. Les vapeurs de fluide frigorigène formées dans l’évaporateur par échange thermique avec la source froide sont aspirées dans l’absorbeur grâce à leur affinité avec l’absorbant. L’absorbeur, sous basse pression, est refroidi par échange thermique avec la source intermédiaire (le plus souvent, la température ambiante), le phénomène d’absorption du fluide frigorigène dans l’absorbant dégageant de la chaleur. Une pompe permet de transporter la solution riche en frigorigène dans le bouilleur, qui se trouve à la pression du condenseur, et qui est chauffé par la source chaude (Tsc ). Le chauffage permet de libérer le fluide frigorigène sous forme de vapeurs HP, qui sont refroidies puis condensées par échange thermique avec la source intermédiaire. Le fluide frigorigène liquide est alors détendu, puis ramené à l’évaporateur. Les deux couples utilisés dans l’industrie sont ammoniac/eau, mais surtout eau/bromure de lithium (par convention, on mentionne le fluide frigorigène en premier et le fluide absorbant en second). Le tableau 6...
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Technologie des PAC à sorption
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
-
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
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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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