Brochure pour comprendre le principe du drainback et du dimensionnement optimum

Les pompes à chaleur

Comment ça marche ?

Sans rentrer dans les détails techniques et thermodynamiques, une pompe à chaleur ou PAC est un dispositif qui prélève la chaleur présente dans un milieu, (air, terre, eau) pour la transférer et la concentrer vers un autre  milieu, comme l’eau de votre circuit de chauffage de la maison.

 

 

Tout d’abord, vous devez savoir que la chaleur passe toujours du corps le plus chaud vers le plus froid pour atteindre un équilibre thermique.

Donc, pour capter de la chaleur résiduelle qu’il y a dans l’air, par exemple à + 5 degrés, vous devez la prélever avec un élément encore plus froid que ces 5 degrés, sans quoi la chaleur ne se transmettra pas.

Donc, dans une pompe à chaleur, on va envoyer un liquide spécial (liquide frigorigène) dans un circuit ou il va successivement être comprimé  pour le rendre liquide , puis évaporé pour qu’il se refroidisse et ainsi capte de la chaleur dans l’environnement. Ce cycle se répétera inlassablement tant que vous avez besoin de chauffer.

Pompe à chaleur DC-Inverter.

Ce qui diffère de la PAC traditionnel "ON/OFF" c'est la capacité de varier la vitesse du compresseur.

Le principe est simple, par contre la technologie pour le mettre en oeuvre est très complexe.

Le fonctionnement:

Lors du démarrage, la pompe à chaleur va augmenter progressivement sa vitesse, afin d'arriver rapidement à la température de consigne. Lorsque celle-ci est presque atteinte, l'ordinateur va donner l'ordre de réduire la vitesse, ce qui entraîne la réduction de la puissance, qui à son tour réduit la température de sortie de la PAC, le cerveau de la machine et va analyser la variation de température qui est dépendante de la consommation du bâtiment.

 

Tant que la température se rapproche de la température cible, la vitesse diminue. Si la température de consigne est atteinte, alors que la PAC est au minimum, elle s’arrête. Par contre, si au contraire, la température diminue et s'éloigne de la température cible, la vitesse augmente.

La PAC va contrôler, en permanence ces valeurs, tout au long de son utilisation.

Cependant il y a périodiquement un cycle de dégivrage.

 

Les avantages:

L'avantage principal avec le DC Inverter c'est la capacité de varier la puissance de la machine.

Elle va donc fournir juste la quantité d'énergie nécessaire.

Elle va choisir la plus faible allure, pour

un démarrage plus calme,

plus silencieux.

Le dégivrage:

Pour que la PAC puisse prendre l'énergie à l’extérieur, elle doit descendre la température de l’échangeur d'air extérieur, en dessous de la température de l'air environnante, afin de chauffer celui-ci.

Lorsque la température de l'échangeur descend, il atteint le point de rosé.

Il se produit alors un phénomène de condensation. L'humidité de l'air se dépose sur l'échangeur.

Lorsque la température descend encore, la nuit par exemple, l’échangeur va atteindre des températures négatives, c'est alors que l'eau se transforme en givre créé à partir de l’humidité de l'air, en se déposant sur la surface, qui se solidifie et obstrue petit à petit l'écoulement de l'air.

Cette pellicule isole l'échangeur de l'air.

La chaleur contenue dans l'air ne se transmet plus autant à l'échangeur. La température de l'échangeur alors descend. et le phénomène empire.

Pour éviter cela la pompe à chaleur va faire un cycle de dégivrage.

Le but est de retirer cette pellicule de givre de l'échangeur.

Il existe différents types de dégivrage. Dans le cas de la MEX VS et sont système DC inverter, le principe est d'inverser le cycle.

Un système ingénieux de vannes va permettre de permuter  les échangeurs. La PAC va alors prendre un peu de la chaleur du chauffage pour l'envoyer sur l’échangeur extérieur. La température de l'échangeur va donc remonter et passer d'une température négative à une température positive. Le givre va alors se transformer en eau. Elle va ruisseler le long de l’échangeur et être évacuée. La machine va continuer de chauffer pour atteindre une température largement positive, afin de retirer le maximum d'humidité.

L'ordinateur de la PAC va pouvoir contrôler le résultat par la pression du gaz qui est dépendant de la température.

Une fois le cycle terminé, dans les délais, la PAC permute les échangeurs et le cycle de chauffe peut reprendre.

Le dimensionnement

Le dimensionnement d'une PAC n'est pas une chose aisée à calculer pour un novice dans le domaine.

Aujourd’hui des outils de dimensionnement informatique nous permettent de le faire de manière précis.

Toutefois, il est possible d'évaluer approximativement la puissance nécessaire.

Ce qui peut permettre à tout en chacun de vérifier la pertinence d'une offre par exemple.

Le dimensionnement dépend de beaucoup de paramètres.

Tel que:

- L'altitude

- La température d'utilisation

- Le volume à chauffer

- Le volume de stockage

- La surface du bâtiment

- La déperdition thermique du bâtiment

- La situation géographique

- La technologie de PAC

Tout d'abord:

La première des choses à comprendre, est que contrairement à une chaudière à combustible traditionnelle, la PAC aérothermique aura une puissance qui variera en fonction de la température extérieure.

Lorsque on utilise une chaudière à mazout sa puissance de chauffe ne changera pas, quelque soit la météo extérieure.

La PAC aérothermique va capter l'énergie d'ans l'air extérieure, la puissance de chauffe va donc dépendre de la température de l'air.

La complexité du dimensionnement réside à placer une PAC d'une puissance suffisante, calculée en fonction des différents paramètres d'utilisation et du bâtiment. 

B
B
B
A
A
A

Pour mieux comprendre, un exemple visuel est plus parlant.

Sur cette exemple à gauche peu compréhensible pour beaucoup,

vous trouvez en réalité une bonne partie des informations importantes de la machine.

Décryptage:

dans ce tableau avec ces différentes courbes, avec différentes valeurs, vous trouvez:

La température d'utilisation.

La température extérieure.

Le CoP.

La capacité de chauffe.

La consommation électrique.

Cela parait complexe, mais c'est relativement simple.

Sur les trois graphiques vous trouverez, la température d'utilisation sortie PAC(A), et la température extérieur(B) Chaque courbe correspond à une température d'air extérieure par rapport à la température d'utilisation, qui vous donne la réponse:  Puissance, consommation, CoP.

Un exemple:                 (voir le     sur les graphiques)

Avec une température d'utilisation à 35°C et une température extérieure de -2°C.

Cette PAC vous fournit 13Kw pour une consommation de 3,9Kw donc un CoP de 3,35 env.

Autrement-dit, elle fournit 3,35 fois plus d'énergie que ce qu'elle consomme.

Vous pouvez constater que plus la température d'utilisation est basse plus la PAC est performante.

Plus la température extérieure descend plus la puissance diminue.

À partir de là, vous pourrez comprendre l'importance des paramètres mentionnés plus haut. Car il suffit de voir les courbes et vous constaterez l'influence de ces paramètres, la capacité de chauffer, le rendement et donc l'économie réalisable.

Le premier paramètre

Est la consommation d’énergie du bâtiment en kwh/ans.

Quelque soit le combustible utilisé au départ, vous pourrez aisément le convertir en Kwh, afin de déterminer la quantité d’énergie qui est nécessaire de fournir chaque année.

Il est important de compter aussi les potentiels apports secondaires comme les cheminées par exemple.

Le deuxième paramètre 

Est la température d'utilisation.

A savoir que plus celle-ci est basse plus le CoP augmente, autrement dit la PAC sera plus économique.

Cela dépend principalement des émetteurs de chaleur. Radiateur ou chauffage au sol. Plus la surface d’échange est grande, plus la dissipation est importante. La température peut donc être abaissée, pour pouvoir chauffer tout autant.

Le troisième paramètre

Est la situation géographique, cet ensemble de paramètres qui concerne l'environnement de travail de la machine. Il aura aussi une très forte influence sur la performance de la PAC.

Pour résumer l'ensemble des ces paramètres définiront la température de base, ainsi que des particularités météorologiques de l’environnement de travail.

Le point de bivalence

A votre droite, nous retrouvons une courbe (bleu) qui représente la capacité de la PAC dans une situation bien précise. avec l’ensemble des paramètres définis.

A celle-ci s'ajoute une nouvelle courbe (rouge).

Cette courbe représente le besoin calorifique du bâtiment en Kw, pour le chauffer. 

Vous pouvez constater que les courbes ce croisent. Ce que l'ont appelle le point de bivalence ou d'équilibre.

Dans l'exemple, il se situe vers les -7°C.

Cela signifie que cette PAC dans ce contexte d'utilisation à la capacité d'assurer le chauffage du bâtiment, jusque à -7°C. En dessous de cette température, la PAC ne suffit plus.

Dans ce cas là, il sera nécessaire de s'assurer que la température hivernale est majoritairement supérieure à -7°C, ou q'un appoint est prévu pour palier au manque au delà de cette limite. 

Tableau des conversions

10Kwh

=

1 L           de mazout

1 M3  de gaz naturel

2 Kg          de pellets

Le piège à éviter !

Nous entendons régulièrement des personnes déçues par leur PAC, consommation excessive, difficulté à se chauffer correctement, trop bruyante,...

Malheureusement trop souvent, ces paramètres ne sont pas pris correctement en compte, les machines sont sous-dimensionnées, des machines peu performantes, mal placées, ou avec des appoints électriques dissimulés dedans.

Il faut bien comprendre que le dimensionnement correct d'une PAC ne s'improvise pas.

Un sous-dimensionnement est souvent à l'origine du problème.

Bien trop souvent les PACs proposées sont sous-dimensionnées, ce qui diminue le prix de l'offre, mais qui à l'utilisation vous fait perdre les avantages d'une PAC.

Pour comprendre le problème, rien de mieux qu'une image.

Kw
Température extérieure

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