Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur
Pompes à chaleur - Principe de Fonctionnement d'une Pompe a chaleur - Calcul de puissance PAC
Froid sud energie vous propose cet article qui traite essentiellement du principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur, ses applications et limites mais également de bonnes astuces pour vous aider à choisir le dimensionnement de votre future PAC, et comment le calculer .
Un peu d'histoire sur la pompe à chaleur...
La pompe à chaleur existait déjà dans les années 70. Pourtant , cette solution est tombée en désuétude pendant 30 ans pour deux raisons majeures :
- La fiabilité des produits était largement insuffisante et leur installation non maîtrisée par les opérateurs sur le terrain. Aujourd'hui, le marché de la pompe a chaleur est installé et en croissance importante.
- La Qualité des machines a grandement été améliorée ainsi que la qualification des opérateurs.
Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur ?
Les pompes consistent à transférer la chaleur d'un endroit à un autre. Les thermopompes à air, par exemple, sont utilisées pour transférer la chaleur entre l'air intérieur et l'air extérieur d'une maison.
Alors que les pompes à chaleur géothermiques, appelées pompes à chaleur géothermiques, transfèrent la chaleur entre l'air intérieur et le sol de la maison, le principe de base des deux produits est le suivant, mais nous allons plutôt nous concentrer sur les thermopompes à air.
Comment fonctionnent les pompes à chaleur ? La première chose à se rappeler est que les pompes à chaleur ne produisent pas de chaleur. C'est un instrument qui permet de déplacer ou de transférer la chaleur d'un endroit à un autre.
Un générateur crée de la chaleur et la génère dans toute la maison, tandis qu'une thermopompe absorbe l'énergie thermique de l'air extérieur en toute saison et la transfère à l'air intérieur. Une thermopompe a la même fonctionnalité qu'un climatiseur lorsqu'elle est mise en mode refroidissement.
Fonctionnement d'une thermopompe
Mode refroidissement
Les pompes à chaleur fonctionnent correctement si la température dans la zone d'installation est basse et la pression est également basse. Le processus de transfert de chaleur est favorable dans cette condition.
Mode chauffage
Les deux modes de fonctionnement d'une pompe à chaleur sont identiques : mode refroidissement et mode chauffage. Cependant, le flux de réfrigérant est inversé par la vanne d'inversion. L'inversion de flux signifie que la source de chaleur devient de l'air extérieur, même lorsque la température extérieure est basse, et que de l'énergie thermique est libérée dans la maison.
Le serpentin extérieur a donc la fonction d'un évaporateur et le serpentin intérieur joue le rôle d'un condenseur.
Le processus fonctionne de la même manière. L'énergie thermique est absorbée dans l'unité extérieure par le réfrigérant liquide froid, le transformant en gaz froid. Le gaz froid est ensuite soumis à une pression qui le transforme en gaz chaud.
Le gaz chaud est refroidi dans l'unité intérieure en faisant passer l'air, en chauffant l'air et en condensant le gaz en un liquide chaud. Le liquide chaud est déchargé de sa pression lorsqu'il entre dans l'unité extérieure, ce qui le transforme en liquide de refroidissement et renouvelle le cycle.
Comment bien sélectionner votre pompe a chaleur ?
Dans une installation neuve ou en rénovation, il faut respecter certaines règles de base avant de proposer une PAC. Voici quelques pistes utiles à explorer ...
Principe de fonctionnement
Le mode Bivalent
Fonctionne avec deux producteurs de chaleur, c'est à dire que la pompe à chaleur couvre les besoins en chaleur jusqu'à la température limite déterminée et qu'elle est soutenue parallèlement par une deuxième ressource énergétique (chaudière dans le cadre d'une relève).
Le mode Monovalent :
Le fonctionnement de la pompe à chaleur couvre 100% des besoins, ce mode est surtout utilisé dans les régions où la température extérieure de base reste élevée.
Bi-bloc ou Monobloc ?
Dans le système Monobloc, le module hydraulique est intégré dans l'unité extérieure, qui est donc directement reliée au circuit de chauffage, sans liaison frigorifique.
Pour les systèmes Bi-bloc, l'unité extérieure capte les calories de l'air et les transmet au module hydraulique via une liaison frigorifique.
Ce même module hydraulique transforme ces calories en chaleur et les diffuse dans toute la maison via : un plancher chauffant, des ventilo-convecteurs, des radiateurs basse température et/ou le ballon d'eau chaude sanitaire.
Applications
- En relève de chaudière
- En remplacement de chaudière
- Pour plancher chauffant basse température (35°C)
- Pour radiateurs (45°C)
- Production d'eau chaude sanitaire
Le crédit d'impôt ''développement durable" disposition pour 2010
- 25% Pompes à chaleur air/eau pour production de chaleur COP< ou = à 3.4 pour une température d'entrée d'air de 7°C a l'évaporateur et des températures d'entrée et de sortie d'eau de 30°C / 35°C au condenseur/
- 40% Pompes à chaleur à capteurs enterrés pour production de chaleur (pose de l'échangeur de chaleur souterrain inclus) COP <ou = 3.4 pour des températures d'entrée et de sortie d'eau de 10°C et 7°C à l'évaporateur , et de 30°C et 35°C au condenseur/
- 40% Pompes à chaleur thermodynamiques pour production d'eau chaude sanitaire (hors air air). Cop de 2.2 selon le référentiel de la norme d'essai EN 255-3.
Renseignez vous sur www.impot-gouv.fr pour connaître les nouvelles dispositions et Mises a jour
Tendance du marché :
Après 3 ans de croissance record, les ventes de PAC enregistrent un recul pour l'année 2009.
Alors que le prix des énergies fossiles subit une hausse moyenne de 13% par an depuis 10 ans, la tendance est aujourd'hui à la baisse des consommations d'énergie, notamment pour l'habitat.
En France, les initiatives publiques telles que le Grenelle de l'environnement renforcent encore cette évolution.
Les clients souhaitent donc désormais profiter d'un confort maximum tout en respectant l'environnement, avec la garantie de coûts faibles et maîtrisés pour longtemps.
Calcul de puissance d'une pompe à chaleur
Bien calculer ses besoins en puissance chaud :
Pour les installations de PAC, un dimensionnement exact est absolument nécessaire car les installations surdimensionnées entraînent des coûts énergétiques élevés et un impact négatif sur l'efficacité.
Le choix d'une pompe à chaleur se fait donc en fonction de la puissance calculée, liée aux déperditions de la maison ou du local dans lequel sera installée la PAC.
Déterminer les températures de base :
En calculant les déperditions de l'habitat, vous allez pouvoir déterminer le bon dimensionnement de votre pompe à chaleur : ce calcul va en effet vous donner une estimation de la puissance nécessaire au maintien d'une température intérieure stable en fonction de la température extérieure moyenne.
Prenez le temps d'effectuer avec soins cette opération, selon la norme NF EN 12831.
La puissance de chauffage à installer est determinée à partir de la température de base que vous retrouverez sur la carte ci dessous (T° Extérieure de base ).
D° = G X V X Dt
D°= Déperdition en watt
V = Volume de l'espace chauffé en Mètre cube
Dt = T° d'ambiance - T° extérieure de base
G = Coefficient d'isolation de la maison ; le coefficient G (en w/m3) correspond à l'isolation de la maison.
Température Dt :
-Identifiez tout d'abord sur la carte ci-dessus la température extérieure de base du lieu d'installation.
-Reportez-vous au tableau sur la droite et retrouvez en fonction de votre zone et de l'altitude la T° ext. de base.
-Calculez enfin la différence entre cette valeur et la température intérieure ambiante souhaitée.
Exemples :
- Maison neuve G= 0.92
- Maison ancienne isolée G= 0.92
- Maison neuve G= 0.92
- Maison ancienne non isolée G= 1.6 A 2.0
- Véranda G=2.5 A 3.0
Ainsi, par exemple pour une maison ancienne isolée à Montpellier de 110 M² T) ambiance à 21°c:
D°= 275 X 0.92 X 28 = 7084
A noter un bilan réel Pompe à chaleur doit être réalisé par un spécialiste, cette méthode de calcul est donnée à titre indicatif et ne remplace en rien une etude thermique. La responsabilité de clim34.fr ne pourra en aucun cas être engagée sans visite préalable de nos techniciens.
Choisir un bon dispositif de régulation Pompe à chaleur
La régulation par loi d'eau s'applique en fonction de la température de retour d'eau et de la température extérieure. En fonction du système, vous sélectionnez la température minimale de retour d'eau. La loi d'eau corrigera cette température de retour en l'augmentant lorsque la température extérieure s'abaisse.
Les composants importants d'un système de pompe à chaleur
Un système de thermopompe à air comporte un élément extérieur appelé unité extérieure. Elle ressemble à l'unité extérieure d'un système de climatisation split. Et d'autre part, une centrale de traitement d'air intérieure. Les deux unités ont leurs propres caractéristiques spécifiques.
Unité extérieure
L'unité extérieure est équipée d'un serpentin et d'un ventilateur. Le serpentin a deux fonctions : le mode refroidissement qui sert de condenseur et le mode chauffage qui sert d'évaporateur. Le ventilateur aspire l'air extérieur sur la serpentin.
Unité intérieure
L'unité intérieure appelée unité de traitement d'air contient une batterie et un ventilateur. Le serpentin sert d’évaporateur en mode refroidissement et sert de condenseur en mode chauffage. Le ventilateur est responsable de la circulation de l'air dans le serpentin et dans les conduits de la maison.
Réfrigérant
Le réfrigérant est la substance qui absorbe et rejette la chaleur lorsqu'elle circule dans le système de pompe à chaleur.
Compresseur
Le compresseur pressurise le réfrigérant et le déplace dans tout le système.
Robinet inverseur
Le robinet inverseur est la partie du système de pompe à chaleur qui inverse le flux de réfrigérant. Cela permet au système de fonctionner dans le sens inverse et de passer du chauffage au refroidissement.
Vanne de détente
Le régulateur agit comme un dispositif de dosage, régulant le débit du fluide frigorigène lors de son passage dans le système. Cela réduit également la pression et la température du réfrigérant.
