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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
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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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Notion de dimensionnement
-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
ture
ext
érie
ure
[
°C]
App
oint
PAC
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Notion de dimensionnement
T ext
P kW
PAC
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
Production de Froid Production de chaud
Pac
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Schéma de principe Production ECS semi-instantanée
Eau Froide
Eau Chaude
Echangeur
Ballon ECS
Cap
tage
Production de Froid Production de chaud
Pac
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Schéma de principe Chauffage d’une piscine
Cap
tage
Production de Froid Production de chaud
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
Production de Froid Production de chaud
Pac Distribution
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Schéma de principe Système Thermo Frigo Pompe
Pac
Bal
lon
Tam
pon
Cap
tage
Bal
lon
Tam
pon
Production de Froid Production de chaud
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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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Merci de votre attention