Pompe à chaleur

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Les pompes à chaleur

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Les pompes à chaleur

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PLAN1. Principe d'une pompe à chaleur (PAC)

2. Pompe à chaleur et solution économique en mode chauffage

3. Pompes à chaleur eau/eau: Les principes de captage pour la géothermie

4. Pompes à chaleur air/eau5. COEFFICIENT DE PERFORMANCE6. Schéma de principe du plancher

chauffant-rafraîchissant7. Avantages8. Inconvénients

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1.Principe d'une pompe à chaleur (PAC)

Une PAC est une machine thermique capable de transférer la chaleur d’un milieu à l’autre. Elle utilise pour cela, les caractéristiques de changement d’état d’un fluide frigorigène.

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Le fluide en phase vapeur est comprimé à travers un compresseur. Avec l’élévation de pression il cède alors des calories dans un condenseur et passe à l’état liquide. Il traverse ensuite un détendeur : sa pression et sa température chutent, et il passe à l’état gazeux dans un évaporateur ou il récupère des calories.

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La PAC est utilisée pour fournir du chaud, mais elle peut aussi être utilisée pour fournir du froid à condition de disposer d’un dispositif d’inversion de cycle. Elle devient alors une PAC réversible.

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2.Pompe à chaleur et solution économique en mode

chauffage La pompe à chaleur récupère l’énergie contenue dans

l’air,le sol, l’eau à l’extérieur de la maison, et l’utilise pour chauffer l’intérieur. La pompe à chaleur permet de réaliser jusqu’à 75 % d’économies de chauffage par rapport à un chauffage électrique classique.C’est gratuit, c’est dans l’air…

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IMPORTANT : Mettre en oeuvre une Pompe A Chaleur constitue une solution très performante, qui permet de diviser par 3 ou plus la consommation d'énergie du chauffage, et contribue, à sa façon, à diminuer la pollution et à limiter les dégagements de CO2.

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Voici la part de l’énergie renouvelable utilisée pour couvrir les besoins de chauffage des bâtiments et de production d’eau chaude (les chiffres sont arrondis):

• Pompe à chaleur qui exploite la chaleur de l’air: de 60% à 70%

• Pompe à chaleur qui exploite la chaleur de l’eau et du sol: de 70% à 80%

A titre de comparaison: • Chaudière à gaz + installation solaire: de 10% à

30% • Chaudière à mazout + installation solaire: de 10% à

30% • Chaudière à bois: 100%

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Employer une pompe à chaleur représente une utilisation intelligente de l’électricité: celle-ci est en effet démultipliée et non pas divisée. Voici quelques consommations de l’année 2005:

• Consommation de toute la Suisse: 100% • Brûleurs de chauffages à gaz et à mazout: 1% • Chauffages électriques à résistances: 6% • Chauffe-eau électriques à résistances : 4% • Appareils électroménagers: 13% • Moteurs dans l'industrie: 27% • Eclairage: 13% • Trains, tram, transports par câbles: 5% A titre de comparaison: • 100 000 pompes à chaleur (état fin 2005): 1,3% • 400 000 pompes à chaleur (but pour fin 2020): 4% Si l’on remplaçait tous les chauffages électriques à résistances et

tous les chauffe-eau électriques, on obtiendrait suffisamment de courant pour faire fonctionner 1 million de pompes à chaleur!

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3.Pompes à chaleur eau/eau: Les principes de captage pour la géothermie-très basse énergie

Les principes du captage :Il existe 3 types de captage géothermique principale utilisés :- captage horizontal- captage vertical- captage sur eau de nappe

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Le captage horizontal

C’est le plus courant et le plus économique.La puissance prélevée :37 W/m² max. si T ex = - 10°C30 W/m² max. si T ex < -10°C.T ext. = température extérieure de base.Cette température est définie pour chaque région.Il faut donc environ 20 m² par kW de puissance chauffage.

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Le captage verticalCe système est une solution pour les petites surfaces de terrain, mais elle est plus onéreuse que la précédente.La puissance prélevée est de l’ordre de 50 W par mètre de sonde, soit 142 m pour 10 kW installé, en 2 forages de 71 m.

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Séjour Salle de bains/WC

Cave

Vitocal300

Ballond'eau chaude

La chaleur puisée du sol : la

Vitocal 300,type BW puise de la chaleur du sol

grâceà des capteurs

horizontaux enterrés oudes sondes

verticales et peut assurer

toute l’année la totalité du chauffage.

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SéjourSalle de

bains/WC

Cave

Vitocal300

Ballond'eau chaude

La chaleur puisée de l’eau : la Vitocal

300transformée en

type WW puise de la

chaleur de la nappe phréatique dont la

température est stable et atteint

ainsides coefficients de

performance toujours

élevés, même quand il fait froid.

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4.Pompes à chaleur air/eau Principe de fonctionnement

Énergie gratuite Q1 + Énergie Electrique Q2 = Énergie de Chauffage Q3

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Séjour Salle de bains/WC

Cave

Vitocal300 Ballon

d'eau chaude

La chaleur puisée de l’air : la Vitocal 300,

type AW utilise l’air extérieur

chauffépar le soleil. Les jours froids, un

secondgénérateur de chaleur pourra

assurerl’appoint.

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DIFFERENTS TYPES DE POMPE A CHALEUR AEROTHERMIQUES

Ces pompes à chaleur sont installées à l’extérieur du bâtiment à chauffer et récupèrent les calories contenues dans l’air ambiant.

Pompe à chaleur air/eauAQUALIS

Pompe à chaleur air/eauAQUACIAT

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5.COEFFICIENT DE PERFORMANCE

Le coefficient de performance ou COP mesure l’efficacité d’une Pompe à Chaleur.Dans le schéma précédent, la chaleur récupérée au condenseur (Q3), qui est la chaleur utile pour chauffer le bâtiment , est égale à la chaleur absorbée à l’évaporateur (Q1), l’énergie renouvelable et gratuite prélevée dans la nature, augmentée de l’équivalent thermique du travail de compression (Q2), ce que l’on paie. La chaleur utile pour assurer le chauffage de la maison est, en ordre de grandeur, 3 à 4 fois supérieure à l’énergie nécessaire au travail de compression.On caractérise la performance énergétique de la pompe à chaleur en mode chaud par le coefficient de performance (COP) ou rapport :

2

3

.....

)'....(.

Q

Q

rcompresseudumoteuraufournieEnergie

habitatldansutiliséechaleurutileEffetCOP

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7 catégories d’efficacité:Lors de votre dernier achat électroménager, vous avez remarqué que chaque appareil est classé au moyen d’un code lettre qui précise son efficacité énergétique. Le même mode de segmentation a été retenu pour classer les différents modèles de pompes à chaleur. La gamme comprend sept catégories codées de A (la plus économique) à G. C’est une première indication vous permettant d’avancer dans votre choix, mais ce n’est pas la seule.

L’EER : coefficient d’efficacité frigorifique. Il représente la performance énergétique de la pompe à chaleur fonctionnant en mode rafraîchissement.

)..(.

)'....(.

rcompresseuaufournieénergie

révaporateulàabsorbéechaleurutileénergieEER

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Le COP : Toutes les pompes à chaleur de catégorie A offrent des niveaux comparables d’efficacité énergétique, mais leurs performances respectives peuvent varier sensiblement.Dans chaque catégorie, il a donc été créé une sous segmentation qui vous est indiquée au moyen d’un coefficient de performance (COP). Ce coefficient vous permet de savoir quelle part de l’énergie produite par l’appareil est issue de la récupération de calories. Par exemple, si le COP de votre pompe à chaleur est de 5, cela signifie que vous obtiendrez 5kW de chauffage alors que vous n’avez payé que 1kWh. Plus son COP est élevé, plus la pompe à chaleur est performante. Attention : Le COP est indiqué pour certaines conditions de température, en général il est donné pour une température extérieure de +7°C.

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6.Schéma de principe du plancher chauffant-

rafraîchissant

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- LA CHAUDIERE Le premier point à prendre en considération est la température de départ d'un plancher chauffant à savoir inférieure à 50°C. Les températures de retour du circuit de chauffage seront donc de toute façon inférieures à 50°C et seront favorables à tous matériels optimisés pour fonctionner à ces températures. On peut citer les chaudières à condensation ou les Pompes à chaleur.

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- LE GROUPE D'EAU GLACEE OU POMPE A CHALEUR Aujourd'hui il n'y a pas d'écart significatif entre un groupe d'eau glacée et une pompe à chaleur réversible.Il est conseillé le choix d'une pompe à chaleur réversible. Cette pompe à chaleur réversible vous assurera le chaud en hiver et le frais en été. Le tout à un coût tout à fait compétitif. En fonction de son emplacement, des possibilités, il sera possible d'installer une pompe air/eau (le plus simple) ou une pompe eau/eau sur capteur enterré (horizontal ou vertical). Cette dernière solution est connue sous le nom de géothermie.

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- LE DISTRIBUTEUR UNIVERSEL CHAUDIERE Le Distributeur Universel de Chaudière est un ensemble de composant qui permet à partir d'une chaudière et/ou d'une pompe à chaleur de répartir en fonction des besoins, les débits d'eau vers les collecteurs.Associé avec la régulation il assure grâce à la vanne de mélange (du type trois ou quatre voies en fonction des besoins) la régulation de la température de départ en fonction des besoins.

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- LA REGULATION CENTRALE Le cerveau de l’installation de chauffage par le sol basse température est une régulation basée sur un régulateur proportionnel intégral en fonction des conditions extérieures à action sur vanne.

- LA REGULATION INDIVIDUELLE Constitué d'un bulbe thermostatique et d'un composant électrique, ces micromoteurs permettent via un thermostat d'ambiance de piloter en tout ou rien une boucle ou un ensemble de boucle de plancher chauffant.

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- THERMOSTAT ETE/HIVERRéglé sur la température d'ambiance désirée il commande les micromoteurs (9 maximum par thermostat) montés sur les collecteurs Plancher Chauffant ou sur une vanne deux voies. Un abaissement de la consigne d'ambiance peut être piloté par une horloge.

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- PLANCHER CHAUFFANT : COLLECTEURS, PLAQUES ET TUBES

Le collecteur hydraulique : est composé de deux barreaux en laiton extrudé. Le barreau "aller" est équipé de tés de réglage à mémoire et de débitmètres incorporés remplissent les fonctions d'arrêt, équilibrage et visualisation du débit.

Les plaques isolantes : en polystyrène expansé (PS) de 30 à 95 mm de hauteur selon le niveau d'isolation plancher (RT).

Les tubes en matériaux de synthèse :- Les tubes PER Polyéthylène Réticulé- Les tubes PB Polybutène

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ventilo-convecteur

mural

Commade thermostat de

ventilo-converteur

Ballontampon

Pompeà chaleur

Modulehydraulique

Collecteur départ Collecteur retour

Commande de plancher chauffant

ventilo-convecteuren allège

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7.Avantages

Les deux principales qualités de ce mode de chauffage sont liées au mode de diffusion de la chaleur par plancher chauffant basse température, et à la part d'énergie gratuite utilisée (qualités que l'on retrouve chez les Planchers Solaires Directs).

Confort : elle offre une chaleur douce bien adaptée au chauffage basse température.

Economie : pour 1 kW fourni (électrique), elle permet de récupérer 3 à 4 kWh de chaleur.

Ecologie : la valorisation des énergies renouvelables permet de lutter contre l’effet de serre, et donc de répondre au protocole de Kyoto.

Avec environ 30% d’énergie d’entraînement (en général électrique et parfois gaz), les pompes à chaleur fournissent 100% d’énergie thermique pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire.

Elles puisent 70% de chaleur de l’environnement et l’élèvent à une température suffisante pour être distribuée dans le bâtiment.

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8.Inconvénients

Par contre des problèmes de gel précoce peuvent apparaître sur certains types de terrain pour des capteurs enterrés à faible profondeur, ainsi que des assèchements estivaux si la fonction rafraîchissement est utilisée.

De plus les fluides frigorigènes sont nuisibles pour la couche d'ozone (certains d'entre eux sont interdits).

Une pompe à chaleur comprend un compresseur intégré dans un module que l'on appelle un générateur. Il est impératif de bien désolidariser le générateur des murs et de le monter sur silent-block : le compresseur est un élément bruyant.

L'appel de puissance étant important lors du démarrage du compresseur, on peut constater une baisse de tension dans le réseau électrique de la maison (fortement déconseillé pour les lampes basse consommation).

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