calcul pompe a chaleur

calcul pompe a chaleur
10
1 Choix et dimensionnement de pompes à chaleur
1 Choix et dimensionnement de pompes à chaleur
1.1
Dimensionnement des installations de chauffage existantes
Pompes à chaleur pour le marché de la rénovation
1.1.1 Besoin en chaleur de la maison à chauffer
Pour les installations de chauffage existantes, le
besoin en chaleur doit être re-déterminé, étant
donné que la puissance calorifique de la chaudière
utilisée n’est pas une mesure pour le besoin en
chaleur. Les chaudières sont en général
surdimensionnées et il en résulterait une puissance
de la pompe à chaleur trop importante. Le calcul
exact du besoin en chaleur se fait selon les normes
spécifiques à chaque pays (par ex. DIN 4701). On
peut faire le calcul approximatif à partir de la
consommation d’énergie connue jusque là, de la
surface habitable à chauffer et du besoin spécifique
en chaleur.
QN =
QN =
Consommation en fuel [l / a]
[kW]
250 [l / akW ]
[
3
Consommation en gaz naturel m / a
[
3
250 m / a kW
]
Le besoin en chaleur spécifique pour des maisons
avec ou sans étages construites entre 1980 et 1994
se monte à 80 W/m2. Pour les maisons bâties
avant 1980 et dont l’isolation n’a pas été revue, il va
de 100 W/m2 à 120 W/m2. Dans le cas
d’installations déjà en place, il faut prendre en
compte l’état constaté de l’installation.
Remarque:
Dans le cas d’habitudes de consommation
exceptionnelles,
les
méthodes
de
calcul
approximatives utilisées peuvent entraîner des
écarts considérables par rapport aux calculs selon
la Norme.
] [kW]
1.1.2 Détermination de la température aller nécessaire
Pour la plupart des chaudières au fuel et au gaz, le
thermostat est réglé à une température comprise
entre 70°C et 75°C. Cette température élevée ne
sert en général qu’à la production d’eau chaude
sanitaire. Des dispositifs de réglage du système de
chauffage telles que vannes mélangeuses et vannes
thermostatiques sont rajoutés et empêchent une
surchauffe du bâtiment. Si une pompe à chaleur est
intégrée par la suite, il est absolument obligatoire de
calculer les températures aller et retour
effectivement nécessaires, pour savoir quelles sont
les mesures de rénovation à prendre.
Pour cela, il y a deux possibilités différentes.
a) Le calcul du besoin en chaleur a été fait et le
besoin en chaleur de chaque pièce est connu.
Dans les tableaux de puissances calorifiques des
radiateurs, la puissance est indiquée en fonction
des températures aller et retour (voir tableau 1.1.a).
La pièce qui demande à être chauffée le plus sert
de base pour le calcul de la température aller
maximale du chauffage central.
Radiateurs en fonte
Hauteur
mm
980
Profondeur
Capacité thermique de chaque
élément en W,
pour une température d’eau
modérée Tm
Radiateurs radiants
Hauteur
Profondeur
Capacité thermique de chaque
élément en W,
pour une température d’eau
modérée Tm
mm
50°C
60°C
70°C
80°C
70
45
67
90
111
160
83
120
162
204
220
106
153
206
260
110
37
54
74
92
580
160
51
74
99
126
220
66
97
129
162
160
38
55
75
93
430
220
50
71
96
122
250
37
55
74
92
280
mm
mm
50°C
60°C
70°C
80°C
1000
110
50
71
96
122
160
64
95
127
157
220
84
120
162
204
600
110
30
42
56
73
160
41
58
77
99
220
52
75
102
128
450
160
30
44
59
74
220
41
58
77
99
300
250
32
45
61
77
Tableau 1.1.a: Capacité thermique de radiateurs (pour une température ambiante ti = 20°C, selon DIN 4703)
b) Calcul expérimental en période de chauffage
suivant le diagramme suivant
Pendant la période de chauffage, les températures
aller
et
retour,
soupape
thermostatique
complètement ouverte, régressent jusqu’à ce
qu’une température ambiante d’env. 20-22°C
s’installe. Lorsque la température de la pièce a
atteint le niveau souhaité, les températures aller et
retour ainsi que la température extérieure sont
notées et portées dans le diagramme ci-dessous. A
l’aide du diagramme, on peut lire, en prenant la
valeur inscrite, le niveau de température
effectivement nécessaire (température basse,
modérée, haute).
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1 Choix et dimensionnent de pompes à chaleur
11
80,0
Valeur d'exemple
- 5 °C temp. extérieure
59 °C temp. aller
Température aller eau de chauffage °C
75,0
70,0
65,0
HT: Haute température
(de 65 °C à 75 °C)
60,0
MT: Moyenne température
(de 55 °C à 65°C)
55,0
Température aller HT
50,0
Température aller MT
45,0
NT: Basse température (< 55 °C)
Température aller NT
40,0
35,0
30,0
25,0
-20,0
-17,5
-15,0
-12,5
-10,0
-7,5
-5,0
-2,5
0,0
2,5
5,0
7,5
10,0
12,5
15,0
17,5
20,0
22,5
25,0
20,0
Température extérieure °C
Fig. 1.1.a: Diagramme pour le calcul expérimental des températures de systèmes effectivement nécessaires
1.1.3 Quels travaux de rénovation faut-il entreprendre pour disposer d’une pompe à
chaleur économique en énergie?
Basse température
Température aller à 55°C max. pour toutes les
pièces
Si la température aller nécessaire ne dépasse pas
55°C, il n’est pas indispensable d’engager des
travaux supplémentaires. N’importe quelle pompe à
chaleur basse température convient pour une
température de départ jusqu’à 55°C.
Moyenne température
Températures aller entre 55°C et 65°C dans
presque toutes les pièces
Si, dans presque toutes les pièces, la température de
départ doit se situer entre 55°C et 65°C, les radiateurs
de presque toutes les pièces devraient être changés
ou bien on choisit d’installer une pompe à chaleur
moyenne température.
Moyenne température
Température aller à plus de 55°C dans quelques
pièces
Si la température aller nécessaire dépasse 55°C
seulement dans quelques pièces, il faudrait prendre
des mesures pour réduire la température aller
nécessaire. Pour cela, il suffit de changer les
radiateurs dans les pièces concernées pour
permettre la mise en place d’une pompe à chaleur
basse température.
Haute température
Températures aller entre 65°C et 75°C dans
presque toutes les pièces
Si les températures aller nécessaires doivent se
situer entre 65°C et 75°C, tout le système de
chauffage devrait être changé ou alors adapté. Si
ce changement n´est pas possible ou pas voulu, il
faut installer une pompe à chaleur haute
température.
Règle fondamentale pour les installations de chauffage par pompe à chaleur:
Chaque fois que la température de départ
perd un degré, vous économisez env. 2,5% en consommation d’énergie.
Une diminution du besoin en chaleur en:
changeant les fenêtres
réduisant les pertes par les voies d’aération
isolant les plafonds, combles et façades
permet, lorsque le système de chauffage est
modernisé avec une pompe à chaleur,
d’économiser de quatre façons différentes.
a) La diminution du besoin en chaleur permet le
montage d’une pompe à chaleur plus petite et donc
moins coûteuse.
b) Un besoin en chaleur moindre réduit d’autant le
besoin annuel en énergie de chauffage que la
pompe à chaleur doit fournir.
c) Un besoin en chaleur moindre peut être couvert
avec des températures de départ plus basses, ce
qui améliore l’indice de travail annuel.
d) Une meilleure isolation thermique permet une
augmentation des moyennes températures en
surface, sur les surfaces qui entourent la pièce.
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12
1 Choix et dimensionnement de pompes à chaleur
Exemple:
Une maison d’habitation avec un besoin en chaleur
de 20 kW et un besoin annuel en énergie de
chauffage d´env. 40.000 kWh va être chauffée avec
un chauffage à eau chaude dont les températures
de départ se monteront à 65°C (retour 50°C). Une
isolation thermique entreprise ultérieurement
permettra de diminuer le besoin en chaleur de 25%.
Celui-ci passera donc à 15 kW et le besoin annuel
en énergie de chauffage à 30.000 kWh.
De cette manière, la température de départ
nécessaire peut tomber à env. 55°C (retour 45°C),
ce qui réduit encore la consommation énergétique
de 20-25%.
L’économie globale en coûts
énergétiques se monte ainsi à env. 44%, dans le
cas d´une installation de chauffage par pompe à
chaleur.
1.1.4 Choix de la source de chaleur (rénovation)
Sur le marché de la rénovation, les maisons étant
déjà bâties et les jardins déjà aménagés, il est
rarement possible d’installer un collecteur
géothermique, une sonde géothermique ou un
puits. La plupart du temps, la seule source de
chaleur possible reste l´air extérieur.
L’air en tant que source de chaleur est disponible
partout et son exploitation n’exige aucune
autorisation. Les indices de travail annuels
auxquels on doit s’attendre sont inférieurs à ceux
1.2
des installations dont la source de chaleur est l’eau
et la terre. C’est pourquoi le raccordement de
l’installation source de chaleur est moins coûteux.
Pour tout savoir sur le dimensionnement d’une
installation source de chaleur relative aux pompes à
chaleur eau glycolée/eau et eau/eau, veuillez vous
reporter au chapitre correspondant.
Pompes à chaleur pour nouvelles installations de chauffage
1.2.1 Calcul du besoin en chaleur du bâtiment
Le calcul exact du besoin en chaleur horaire
d’après
les
normes
maximum Q h s’effectue
spécifiques à chaque pays. Une estimation du
besoin en chaleur est possible à l’aide de la surface
habitable à chauffer:
besoin en
chaleur
[kW]
=
surface
chauffée
2
[m ]
x
besoin en chaleur
spéc.
q& = 0,03 kW/m2
maison basse énergie
q& = 0,05 kW/m2
d’après la prescription sur
l’isolation de 95
q& = 0,08 kW/m2
dans le cas d’une isolation de
bâtiment normale (à partir de 1980
env. )
q& = 0,12 kW/m2
dans le cas d’une construction
ancienne sans isolation particulière
2
[kW/m ]
Tableau 1.2.a:
Valeurs spécifiques approximatives de besoin en chaleur
1.2.2 Détermination de la température de départ
Lors de l’étude du système de distribution de
chaleur des installations de chauffage par pompe à
chaleur, il faudra tenir compte du fait que chaque
diminution d’un degré de la température de départ
permet une économie d’énergie d‘env. 2,5%. Il y
aura lieu donc de calculer une température de
départ aussi basse que possible. L’idéal, ce sont
les surfaces de chauffage à grande superficie telle
que le chauffage au sol. D’une manière générale, la
température de départ nécessaire ne devrait pas
atteindre plus de 55°C pour permettre la mise en
service de pompes à chaleur basse température. Si
des températures de départ supérieures sont
nécessaires, il faut installer des pompes à chaleur
moyenne et haute température (voir le chapitre
1.1.3).
1.2.3 Choix de la source de chaleur
La décision d’opter pour une source de chaleur Air,
Eau glycolée (collecteur géothermique, sonde
géothermique) ou Eau (puits) devrait être prise en
fonction des deux critères suivants.
a) Coûts d’investissement
A côté des coûts à supporter pour la pompe à
chaleur et l’installation d’exploitation de la chaleur,
les coûts d’investissement subissent de façon
déterminante l’influence des coûts d'aménagement
à la source de chaleur.
b) Coûts d’exploitation
Les indices de travail annuels de l’installation de
chauffage par pompe à chaleur, auxquels on
peut s’attendre, influent énormément sur les coûts
d’exploitation. Selon le type de pompe à chaleur, ils
sont les premiers à varier selon le type de pompe à
chaleur, la température moyenne de la source de
chaleur et les températures aller du chauffage dont
on a besoin.
Remarque:
Les indices de travail annuels auxquels on doit
s’attendre pour des pompes à chaleur air/eau sont
certes inférieurs à ceux des installations dont la
source de chaleur est l’eau et la terre. C’est
pourquoi le raccordement de l’installation source de
chaleur est moins coûteux.
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1 Choix et dimensionnent de pompes à chaleur
13
1.3 Besoin supplémentaire en puissance
1.3.1 Coupures des sociétés de production et de distribution d’électricité
La plupart des sociétés de production et de
distribution d’électricité proposent des contrats
spéciaux qui prévoient un prix de l’électricité
meilleur marché. Pour cela, ces sociétés doivent
être en mesure de désactiver et verrouiller les
pompes à chaleur aux moments où la charge du
réseau d´électricité est au plus fort.
Pendant les coupures, la pompe à chaleur ne peut
assurer le chauffage de la maison. C’est pourquoi il
est nécessaire de produire plus d’énergie pendant
les périodes de fonctionnement des pompes à
chaleur. La pompe à chaleur doit donc être
dimensionnée en conséquence, donc plus
puissante.
Habituellement les coupures ne dépassent pas 4
heures par jour et sont pris en considération avec
un facteur de 1,2.
Dimensionnement
Les valeurs de besoin en chaleur calculées pour la
production de chauffage et d’eau chaude doivent en
principe être additionnées. Si la commutation du 2e
générateur de chaleur n’est pas nécessaire
pendant la coupure, le total des valeurs des
besoins doit être multiplié par le facteur f:
Base de calcul:
f =
24h
24h
=
durée de fonctionnement 24h − durée du temps mort
Durée du temps mort
(totale)
Facteur de
dimensionnement
2h
1,1
4h
1,2
6h
1,3
Tableau 1.3.a:
Facteur de dimensionnement f pour la prise
en considération des temps morts
En règle générale et dans le cas de maisons
massives, notamment si le chauffage s’effectue par
le sol, la capacité de l’accumulateur de chaleur
disponible suffit à couvrir les coupures, même
prolongés, tout en n’entraînant que de faibles
pertes de confort. Ainsi, la commutation du
deuxième générateur de chaleur (par ex.
chaudière) n’est plus obligatoire. L’augmentation de
puissance de la pompe à chaleur est cependant
nécessaire compte tenu de la nécessité de
réchauffer le volume de l’accumulateur.
1.3.2 Eau chaude sanitaire
Compte tenu des exigences de confort actuelles, il
faut compter un besoin en eau chaude de 80-100 l
par personne et par jour pour une température
d’eau de 45°C. Dans ce cas la puissance
calorifique à considérer est de 0,2 kW par
personne.
Remarque:
Lors du dimensionnement, on devrait prendre en
compte un nombre potentiel de personnes
maximum et considérer en plus les habitudes
particulières des utilisateurs.
Il n’est pas nécessaire d’additionner le besoin en
énergie pour l’eau chaude au besoin du chauffage
si l’eau chaude n’est pas réchauffée à l’aide de la
pompe à chaleur comme prévu par la conception
(par ex. en plein coeur de l’hiver).
Conduites de circulation
Les conduites de circulation augmentent, côté
installation, le besoin en chaleur pour le
réchauffement
d’eau
chaude.
Le
besoin
supplémentaire dépend de la longueur des
conduites de circulation et de la qualité de l’isolation
des conduites et doit être considéré en
conséquence. Si l’on ne peut renoncer à une
circulation à cause de la longueur des conduites, il
est recommandé d’installer une pompe de
circulation qui se met en marche selon le besoin
grâce à un capteur de débit. La chaleur nécessaire
pour la conduite de circulation peut être
considérable.
Remarque importante:
Selon la norme EnEV le besoin en chaleur
spécifique de la distribution d’eau potable dépend
de la surface utile et de la circulation utilisée. Pour
une surface utile de 100 à 150 m2 et une distribution dans la zone chauffée, le besoin en chaleur
spécifique avec circulation est à peu près le double:
• avec circulation 9,8 [kWh/m2a]
• sans circulation 4,2 [kWh/m2a]
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14
1 Choix et dimensionnement de pompes à chaleur
1.3.3 Réchauffement d’eau de piscine
Piscine découverte
Le besoin en chaleur pour le réchauffement de
l’eau d´une piscine extérieure dépend fortement
des habitudes d’utilisation. Ce besoin peut
correspondre, selon l´ordre de grandeur, au besoin
en chaleur d’une maison individuelle et doit, dans
de tels cas, être calculé séparément.
Si la piscine n´est chauffée toutefois qu’
occasionnellement en été (période sans chauffage),
il n’est éventuellement pas nécessaire de tenir
compte du besoin en chaleur ci-dessus.
La détermination approximative du besoin en
chaleur dépend de l’exposition au vent du bassin,
de la température du bassin, des conditions
climatiques, de la période d’utilisation et de la
présence ou non d’un système de couverture de la
surface du bassin.
Avec couverture
100 W/m
24°C
2
150 W/m
Température de l’eau
Température
du bâtiment
Température de l’eau
20°C
Piscine couverte
• Chauffage du bâtiment
Le
chauffage
du
bâtiment
s’effectue
généralement par radiateurs ou chauffage au
sol et/ou par registres de chauffage dans
l’installation d’aération/de déshumidification.
Dans les deux cas, un calcul du besoin en
chaleur est nécessaire, selon la solution
technique utilisée.
• Chauffage de l’eau de piscine
Le besoin en chaleur dépend de la température
de l’eau du bassin, de la différence entre la
température de l’eau du bassin et celle du
bâtiment ainsi que de l’utilisation faite de la
piscine.
20°C
24°C
28°C
23°C
90 W/m2
165 W/m2
265 W/m2
25°C
65 W/m2
140 W/m2
240 W/m2
28°C
20 W/m2
100 W/m2
195 W/m2
28°C
2
Sans couverture
2
2
200 W/m 400 W/m
Emplacement protégé
Sans couverture
2
2
Emplacement partielle300 W/m 500 W/m
ment protégé
Sans couverture
2
2
Emplacement non
450 W/m 800 W/m
protégé (vent fort)
200 W/m
2
600 W/m
2
700 W/m
2
1000
2
W/m
Tableau 1.3.c:
* les valeurs réduites pour bassins avec couverture ne sont
valables que pour des piscines privées qui sont utilisées jusqu’à
2h par jour.
Tableau 1.3.a: Valeurs de référence pour le besoin en
chaleur de piscines extérieure utilisées de
mai à septembre.
Valeurs de référence pour le besoin en
chaleur de piscines couvertes.
Dans le cas de piscines privées munies d’un
système de couverture
du bassin et dont
l’utilisation ne va pas au-delà de 2 heures par jour,
ces rendements peuvent être réduits jusqu’à 50%.
Pour la première chauffe du bassin à une température de plus de 20°C, il est nécessaire d’avoir une
quantité de chaleur d’env. 12 kWh/m3 de
contenance du bassin.
1.3.4 Détermination de la puissance de la pompe à chaleur
1.3.4.1 Pompe à chaleur air/eau (mode mono-énergétique)
-20
-15
Température extérieure en °C
Les pompes à chaleur air/eau fonctionnent la
plupart du temps en mode mono-énergétique. La
pompe à chaleur devrait donc couvrir complètement
le besoin en chaleur qui se fait ressentir à des
températures extérieures atteignant jusqu’à env.
-5°C (point de bivalence). Par des températures très
basses et un besoin en chaleur élevé, un
générateur
de
chaleur
électrique
est
automatiquement activé.
Le dimensionnement de la puissance de la pompe
à chaleur influence, notamment dans le cas
d’installations mono-énergétiques, le montant des
investissements et le montant des coûts de
chauffage encourus chaque année. Plus la
puissance de la pompe à chaleur est élevée, plus
les investissements de la pompe à chaleur sont
élevés et plus les coûts de chauffage encourus
chaque année sont bas.
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
25 50
75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375
Durée en jours
Fig. 1.3.a: Courbe caractéristique annuelle de la
température extérieure
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1 Choix et dimensionnent de pompes à chaleur
15
courbe caractéristique de chauffe à une
température limite (ou point de bivalence) d’env. –
5°C doit être préconisée. D'après ce calcul, il
apparaît que le 2ème générateur de chaleur (par ex.
cartouche chauffante) participe à 2% selon la
norme DIN 4701 T10, dans le cas d’une installation
en mode bivalent parallèle.
La figure 1.3.a représente la courbe caractéristique
annuelle de la température extérieure d’un certain
lieu. (Celle-ci peut bien sûr varier selon le lieu).
Dans le cas présent, il en résulte que le nombre de
jours où la température extérieure est de –5°C est
inférieur à 10 par an. Comme le révèle l’expérience,
une puissance de pompe à chaleur qui rejoint la
Point de bivalence [°C] -10
Taux de couverture [-]
1,00
en mode biv.-parall.
Taux de couverture [-]
0,96
en mode biv.-altern.
Point de bivalence [°C] -2
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
0,99
0,99
0,99
0,99
0,98
0,97
0,96
0,96
0,95
0,94
0,93
0,91
0,87
0,83
-1
0
1
2
3
4
5
Taux de couverture [-]
0,95 0,93
en mode biv.-parall.
Taux de couverture [-]
0,78 0,71
en mode biv.-altern.
Source: tableau 5.3-4 DIN 4701 T10
0,90 0,87 0,83
0,77 0,70
0,61
0,64 0,55 0,46
0,37 0,28
0,19
Tableau 1.3.d:
Taux de couverture de la pompe à
chaleur d’une installation en mode
mono-énergétique ou en mode
bivalent en corrélation avec le point
de bivalence et le mode de
fonctionnement.
Ex.:
A un point de bivalence de –5°C la
part de la pompe à chaleur se
monte à env. 98%, en mode de
fonctionnement bivalent parallèle
(mono-énergétique)
1.3.4.2 Exemple de calcul pour une pompe à chaleur air/eau
-
Mode de fonctionnement mono-énergétique:
Pompe à chaleur avec cartouche chauffante
électrique
-
Système de chauffage avec une température
de départ maximale de 35°C
-
Besoin en chaleur
chauffer
-
Besoin en chaleur supplémentaire choisi
pour la production d´eau chaude et le
réchauffement de l’eau de piscine 1,0 kW
pour le bâtiment à
9,0 kW
(Besoin en chaleur du bâtiment + besoin en chaleur
supplémentaire) x facteur f du tableau 1.3.1 (pour
par ex. 2 h de temps mort) = (9,0 kW + 1 kW) x 1,1
=
11,0 kW
30
Puissance calorifique en kW (y compris dégivrage)
25
WP 1
15
Le dimensionnement de la pompe à chaleur
s’effectue à l’appui du besoin en chaleur du
bâtiment, lié à la température extérieure, (simplifié
sous la forme de lignes droites) dans le diagramme
de puissance calorifique et des courbes de
puissance calorifique des pompes à chaleur.
Ici, le besoin en chaleur du bâtiment, lié à la
température extérieure, est reporté sur l’abscisse
(axe des X), à partir de la température ambiante
choisie (température extérieure correspondante
point 1) vers la capacité thermique calculée (point
2) dans le cas d’une température extérieure
normalisée selon les normes spécifiques à chaque
pays.
L’exemple de la figure 1.3.b avec un besoin en
chaleur total de la maison de 11,0 kW pour une
température extérieure normalisée de –16°C et une
température ambiante choisie de +20°C donne un
aperçu de la méthode. Le diagramme montre les
courbes de puissance calorifique de deux pompes
à chaleur pour une température aller d’eau de
chauffage de 35°C. Les points d’intersection
(température limite ou points de bivalence) du
besoin en chaleur du bâtiment, lié à la température
extérieure, et des courbes de puissance calorifique
des pompes à chaleur se situent à env. –5°C pour
la PAC 1 et à env. –9°C pour la PAC 2.
WP 2
20
= capacité thermique nécessaire de la pompe à
chaleur en prenant comme base une température
extérieure normalisée selon les normes spécifiques
à chaque pays.
Puissance supplémentaire nécessaire
Pkt.2
10
Besoin en chaleur du bâtiment lié à la température extérieure (simplifié)
5
Pkt.1
0
-25
-15
-5
Point de bivalence
5
15
25
35
Température extérieure en °C
Fig. 1.3.b: Courbes de puissance calorifique de deux pompes à
chaleur air/eau à puissances calorifiques différentes pour des
températures de départ de 35°C et du besoin en chaleur du
bâtiment lié à la température extérieure
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16
1 Choix des pompes à chaleur
Dans l’exemple choisi, la PAC 1 doit être utilisée.
Pour que le chauffage puisse être assuré pendant
toute l’année, l’écart entre le besoin en chaleur du
bâtiment, lié à la température extérieure, et la
puissance calorifique de la pompe à chaleur dans le
cas d’une température d’arrivée d’air adéquate doit
être compensé par un chauffage d’appoint
électrique.
Détermination du chauffage d’appoint élec.:
Besoin en chaleur global au jour le plus froid
- capacité thermique de la pompe à chaleur
au jour le plus froid
= puissance des cartouches chauffantes
Exemple:
11 kW
-
Besoin en
chaleur de la
maison à
–16 °C
5,5 kW
=
Capacité
thermique de la
PAC à –16 °C
5,5 kW
Puissance des
cartouches
chauffantes
Pour l’exemple choisi, la PAC 1 doit être
dimensionnée avec une puissance électrique des
cartouches chauffantes de 6,0 kW. Dans tous les
cas, il faudra obtenir l’autorisation de la société
distributrice d’électricité ainsi que respecter les
prescriptions, qui elles, peuvent varier selon le lieu
d’installation.
1.3.4.3 Pompe à chaleur eau/eau et eau glycolée/eau (mode monovalent)
Puissance calorifique en [kW]
Besoin en chaleur global = ____ kW
= capacité thermique
de la pompe à
chaleur pour W10
W35‡ ou BO W35‡
Type de pompe à chaleur
40
PAC 7
35
Condition :
Température de sortie d´eau de chauffage W35
‡
Dans le cas d’installations monovalentes, le calcul
doit prendre comme référence la température de
départ maximale et la température minimale des
sources de chaleur!
30
PAC 6
25
Pour les puissances calorifiques effectives des
pompes à chaleur eau/eau et eau glycolée/eau
avec leurs températures de départ respectives,
veuillez vous reporter aux paragraphes informations
sur les appareils.
PAC 5
20
PAC 4
PAC 3
15
Exemple:
• Fonctionnement monovalent pour un système
de chauffage avec température de départ
maximale de 35°C
•
•
Besoin en chaleur choisi de la maison à
chauffer
10,6 kW
Besoin en chaleur de la maison et des
composants x facteur f du tableau 1.3.a (pour
par ex. 6 h de temps mort; f = 1,3) = besoin en
chaleur global fictif.
Besoin en chaleur global
= 10,6 kW x 1,3
=
13,8 kW
= capacité thermique de la pompe à chaleur
Point 1
PAC 2
10
PAC 1
5
0
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
Température d´entrée d´eau glycolée en [°C]
Fig. 1.3.c Courbes de puissance calorifique de pompes à chaleur
eau glycolée/eau à puissances calorifiques différentes pour des
températures de départ de 35°C
La fig. 1.3.c montre les courbes de puissance
calorifique de pompes à chaleur eau glycolée/eau.
Doit être choisie la pompe à chaleur dont la
puissance calorifique se trouve au-dessus du point
d’intersection du besoin en chaleur global
nécessaire et de la température de la source de
chaleur dont on dispose.
Dans le cas d’un besoin en chaleur global de 13,8
kW et d’une température d’eau glycolée minimale
de 0°C, il faut choisir, pour une température de
départ maximale nécessaire de 35°C, la courbe de
puissance de la PAC 5. Celle-ci fournit une capacité
thermique de 14,5 kW, dans les conditions
secondaires évoquées ci-dessus.
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1 Choix et dimensionnent de pompes à chaleur
17
1.3.4.4 Pompe à chaleur eau/eau et eau glycolée/eau (mode mono-énergétique)
Les installations de pompe à chaleur eau
glycolée/eau ou eau/eau mono-énergétiques
peuvent dans certain cas être équipées d’un
deuxième générateur de chaleur également
électrique, par ex. un réservoir tampon à cartouche
chauffante électrique. La planification de telles
installations devrait uniquement se faire dans des
cas d’exception lorsque, suite à des coupures, une
très grande poussée de puissance est nécessaire
ou lorsque, en raison de l’assortiment, une pompe à
chaleur à puissance considérablement plus élevée
par comparaison au besoin en chaleur global
devrait être choisie. D’autre part, le mode monoénergétique est approprié à la première période de
chauffage si le séchage de la construction doit se
faire en automne ou en hiver.
Puissance de la pompe à chaleur
Le dimensionnement de la puissance calorifique de
la pompe à chaleur devrait se faire sur une
température limite inférieure à –10°C. Selon la
température extérieure la plus basse prise en
considération, il en résulte une puissance de la
pompe à chaleur comprise entre 75% et 95% env.,
valeur mesurée sur le besoin en chaleur global.
Taille de la source de chaleur
Dans le cas du dimensionnement de la source de
chaleur Terre, le collecteur ou la sonde
géothermique doit être réalisé à l’appui du besoin
en chaleur global pour garantir le dégel au
printemps. Dans le cas du dimensionnement du
puits de la nappe phréatique, pour les pompes à
chaleur eau/eau, outre les critères de détermination
standards, aucune autre condition ne doit être prise
en compte pour le mode mono-énergétique.
1.3.4.5 Pompe à chaleur air/eau (mode bivalent)
Dans le cas d’un mode parallèle bivalent
(construction ancienne), un 2ème générateur de
chaleur (chaudière à fuel ou à gaz) soutient la
pompe à chaleur à partir du point de bivalence
< 4°C.
Il est souvent plus judicieux de prévoir une pompe à
chaleur moins puissante puisque la part du travail
annuel de chauffe de la pompe à chaleur ne s’en
trouve qu’à peine altéré. A condition qu´un
fonctionnement permanent de l’installation en
mode bivalent soit prévu.
Remarque:
L’expérience révèle que l’installation à fuel ou à gaz
existant sur les systèmes bivalents dans le domaine
de la rénovation doit être mise hors service au bout
de quelques années pour les raisons les plus
diverses. L’étude devrait donc toujours se faire de
manière analogue à l’installation mono-énergétique
(point de bivalence env. –5°C) et le réservoir
tampon devrait être intégré sur le départ du
chauffage.
1.3.4.6 Pompe à chaleur eau/eau et eau glycolée/eau (mode bivalent)
Dans le cas d’un fonctionnement bivalent des pompes
à chaleur eau/eau et eau glycolée/eau, en principe
s’appliquent les mêmes rapports que ceux valables
pour les pompes à chaleur air/eau. En fonction du
système de l’installation de la source de chaleur,
d’autres facteurs de dimensionnement doivent être pris
en considération.
Renseignez-vous de préférence auprès de nos
spécialistes en systèmes de pompes à chaleur.
1.3.4.7 Séchage de la construction
La construction réclame habituellement de grandes
quantités d’eau pour le mortier, les enduits, le plâtre
et les papiers peints, eau qui ne s’évapore que
lentement de l’ouvrage. De plus, la pluie peut
considérablement accroître l’humidité du bâtiment.
Une humidité élevée dans tout le corps du bâtiment
fait que le besoin en chaleur de la maison s’accroît
pendant les deux premières périodes de chauffage.
La pompe à chaleur n’est pas conçue pour couvrir
un besoin en chaleur accru pendant le séchage de
la construction. C’est pourquoi le besoin en chaleur
supplémentaire doit être assuré par des
appareils spéciaux, côté construction. Dans le cas
de puissances calorifiques de la pompe à chaleur
mesurées trop justes et dans le cas d’un séchage
de construction pendant l’automne ou l’hiver, il est
donc recommandé, notamment pour les pompes à
chaleur eau glycolée/eau, d’installer une cartouche
chauffante électrique supplémentaire. Celle-ci
devrait uniquement être activée pendant la
première période de chauffage sur les pompes à
chaleur eau glycolée/eau en fonction de la
température d’arrivée de l’eau glycolée (env. 0°C)
ou par température limite (0°C à 5°C).
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