pac_air_eau_individuel_conception_neuf_rage_2012

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P R O G R A M M E D ’ A C C O M P A G N E M E N T D E S P R O F E S S I O N N E L S

« Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 »

www.reglesdelart-grenelle-environnement-2012.fr

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POMPES À CHALEUR AIR

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EXTERIEUR / EAU EN HABITAT

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INDIVIDUEL

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CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

DÉCEMBRE 2013

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ÉDITO

L

 

e Grenelle Environnement a fi xé pour les bâtiments neufs et existants des objectifs ambitieux en matière d’économie et de production d’énergie. Le secteur du bâtiment est engagé dans une mutation de très grande ampleur qui l’oblige à une qualité de réalisation fondée sur de nouvelles règles de construction.

Le programme « Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 » a pour mission, à la demande des Pouvoirs Publics, d’accompagner les quelque

370 000 entreprises et artisans du secteur du bâtiment et l'ensemble des acteurs de la fi lière dans la réalisation de ces objectifs.

Sous l’impulsion de la CAPEB et de la FFB, de l’AQC, de la COPREC

Construction et du CSTB, les acteurs de la construction se sont rassemblés pour défi nir collectivement ce programme. Financé dans le cadre du dispositif des certifi cats d’économies d’énergie grâce à des contributions importantes d’EDF (15 millions d’euros) et de GDF SuEZ (5 millions d’euros), ce programme vise, en particulier, à mettre à jour les règles de l’art en vigueur aujourd’hui et à en proposer de nouvelles, notamment pour ce qui concerne les travaux de rénovation. Ces nouveaux textes de référence destinés à alimenter le processus normatif classique seront opérationnels et reconnus par les assureurs dès leur approbation ; ils serviront aussi à l’établissement de manuels de formation.

Le succès du programme « Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 » repose sur un vaste effort de formation initiale et continue afi n de renforcer la compétence des entreprises et artisans sur ces nouvelles techniques et ces nouvelles façons de faire. Dotées des outils nécessaires, les organisations professionnelles auront à cœur d’aider et d’inciter à la formation de tous.

Les professionnels ont besoin rapidement de ces outils et « règles du jeu » pour « réussir » le Grenelle Environnement.

Alain MAUGARD

Président du Comité de pilotage du Programme

« Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 »

Président de QuALIBAT

P R O G R A M M E D ’ A C C O M P A G N E M E N T D E S P R O F E S S I O N N E L S

« Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 »

Ce programme est une application du Grenelle Environnement. Il vise à revoir l’ensemble des règles de construction, afi n de réaliser des économies d’énergie dans le bâtiment et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

www.reglesdelart-grenelle-environnement-2012.fr

AVANT-

PROPOS

Afi n de répondre au besoin d’accompagnement des professionnels du bâtiment pour atteindre les objectifs ambitieux du Grenelle Environnement, le programme « Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 » a prévu d’élaborer les documents suivants :

Les Recommandations Professionnelles « Règles de l’Art Grenelle

Environnement 2012 » sont des documents techniques de référence, préfi gurant un avant-projet NF DTu, sur une solution technique clé améliorant les performances énergétiques des bâtiments. Leur vocation est d’alimenter soit la révision d’un NF

DTu aujourd’hui en vigueur, soit la rédaction d’un nouveau NF

DTu. Ces nouveaux textes de référence seront reconnus par les assureurs dès leur approbation.

Les Guides « Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 » sont des documents techniques sur une solution technique innovante améliorant les performances énergétiques des bâtiments. Leur objectif est de donner aux professionnels de la fi lière les règles

à suivre pour assurer une bonne conception, ainsi qu’une bonne mise en œuvre et réaliser une maintenance de la solution technique considérée. Ils présentent les conditions techniques minimales à respecter.

Les Calepins de chantier « Règles de l’Art Grenelle Environnement

2012 » sont des mémentos destinés aux personnels de chantier, qui illustrent les bonnes pratiques d’exécution et les dispositions essentielles des Recommandations Professionnelles et des

Guides « Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 ».

Les Rapports « Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 » présentent les résultats soit d’une étude conduite dans le cadre du programme, soit d’essais réalisés pour mener à bien la rédaction de Recommandations Professionnelles ou de Guides.

Les Recommandations Pédagogiques « Règles de l’Art Grenelle

Environnement 2012 » sont des documents destinés à alimenter la révision des référentiels de formation continue et initiale. Elles se basent sur les éléments nouveaux et/ou essentiels contenus dans les Recommandations Professionnelles ou Guides produits par le programme.

L’ensemble des productions du programme d’accompagnement des professionnels « Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 » est mis gratuitement à disposition des acteurs de la fi lière sur le site Internet du programme : http://www.reglesdelart-grenelle-environnement-2012.fr

3

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

S

l

mmaire

4

1 - DOMAINE D'APPLICATION

..................................................... 6

2.1. • Références réglementaires ......................................................................................... 7

2.2. • Références normatives ............................................................................................... 7

2 - RÉFÉRENCES

..................................................................................... 7

2.3. • Autres documents ....................................................................................................... 9

3 - DÉFINITIONS

.....................................................................................10

4.1. • Pompe à chaleur air extérieur/eau monobloc extérieure ........................................11

4 - DESCRIPTION DES SYSTÈMES

..........................................11

4.2. • Pompe à chaleur air extérieur/eau monobloc intérieure ....................................... 12

4.3. • Pompe à chaleur air extérieur/eau en éléments séparés ....................................... 13

4.4. • Pompe à chaleur air extérieur/eau tout ou rien ...................................................... 13

4.5. • Pompe à chaleur air extérieur/eau à variation de puissance ................................. 14

5 - DIMENSIONNEMENT DE LA POMPE À CHALEUR

...15

5.1. • Calcul des déperditions ............................................................................................ 15

5.1.1. • Principe du calcul des déperditions ............................................................ 15

5.1.2. • Déperditions surfaciques par transmission à travers les parois .............. 16

5.1.3. • Déperditions linéiques aux liaisons des différentes parois ...................... 16

5.1.4. • Déperditions par renouvellement d'air et infiltrations .............................. 16

5.1.5. • La température extérieure de base du lieu ................................................ 17

5.2. • Dimensionnement de la pompe à chaleur et de l'appoint .................................... 18

5.2.1. • Dimensionnement de la pompe à chaleur tout ou rien et de l'appoint ... 19

5.2.2. • Dimensionnement de la pompe à chaleur à variation de puissance et de l'appoint ................................................................................................ 19

5.3. • Caractéristiques de la pompe à chaleur air extérieur/eau ..................................... 19

5.4. • Performances thermiques des pompes à chaleur .................................................. 21

5.4.1. • Mode chauffage ............................................................................................ 21

5.4.2. • Mode refroidissement ................................................................................. 22

5.5. • Spécifications acoustiques réglementaires ............................................................ 22

5.5.1. • Réglementation sur le bruit intérieur ......................................................... 23

5.5.2. • Réglementation sur le bruit de voisinage .................................................. 23

6 - IMPLANTATION DE LA POMPE À CHALEUR

.......... 24

6.1. • Pompe à chaleur à l'extérieur ................................................................................... 24

6.1.1. • Intégration technique de la pompe à chaleur ............................................. 24

6.1.2. • Intégration acoustique de la pompe à chaleur .......................................... 25

6.2. • Pompe à chaleur à l'intérieur ................................................................................... 25

6.2.1. • Réseau aéraulique ........................................................................................ 26

6.2.2. • Implantation en local spécifique ................................................................ 26

6.2.3. • Ventilation du local spécifique .................................................................... 27

6.3. • Pompe à chaleur en éléments séparés .................................................................... 28

Conception : LENOX – Illustrations : COSTIC – Editeur : AQC – ISBN : 978-2-35443-122-8 – Octobre 2013

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

7 - COMPOSANTS HYDRAULIQUES

.................................... 29

7.1. • Disconnecteur ............................................................................................................ 29

7.1.1. • Choix du disconnecteur adapté ................................................................... 30

7.1.2. • Implantation du disconnecteur .................................................................... 31

7.2. • Circulateur .................................................................................................................. 31

7.2.1. • Conception .................................................................................................... 31

7.3. • Volume tampon .......................................................................................................... 33

7.3.1. • Conception .................................................................................................... 33

7.3.2. • Dimensionnement ........................................................................................ 33

7.4. • Vase d'expansion ....................................................................................................... 35

7.5. • Tuyauteries.................................................................................................................. 36

7.5.1. • Dimensionnement des tuyauteries ............................................................. 36

7.5.2. • Tuyauteries enterrées ................................................................................... 38

7.5.3. • Calorifuge des tuyauteries ........................................................................... 38

7.6. • Collecteurs de distribution ........................................................................................ 39

8 - RACCORDEMENTS FRIGORIFIQUES

............................ 40

8.1. • Tuyauteries frigorifiques enterrées .......................................................................... 41

8.2. • Calorifuge des tuyauteries frigorifiques ................................................................. 41

8.3. • Repérage des raccords ............................................................................................. 41

9 - ÉMETTEURS

..................................................................................... 42

9.1. • Planchers chauffants ou chauffants-rafraîchissants ............................................... 42

9.1.1. • Planchers chauffants .................................................................................... 43

9.1.2. • Planchers chauffants–rafraîchissants .......................................................... 44

9.2. • Unités terminales à eau (ventilo-convecteurs 2 tubes) ......................................... 46

9.3. • Radiateurs .................................................................................................................. 46

10 - BRANCHEMENT ET RACCORDEMENTS

ÉLECTRIQUES

......................................................................................... 47

10.1. • Caractéristiques de la tension d'alimentation ....................................................... 47

10.2. • Règles de l'art pour la réalisation des installations électriques .......................... 47

10.2.1. • Plan de protection des installations .......................................................... 48

10.2.2. • Perturbations émises par les appareils .................................................... 48

10.3. • Conception et dimensionnement .......................................................................... 50

11 - RÉGULATION

................................................................................. 52

11.1. • Régulation de la pompe à chaleur et de l'appoint ................................................. 52

11.1.1. • Régulation de la pompe à chaleur en mode chauffage ............................ 52

11.1.2. • Régulation de la pompe à chaleur en mode rafraîchissement ................ 53

11.1.3. • Réversibilité ................................................................................................. 53

11.1.4. • Régulation de l'appoint électrique............................................................. 53

11.2. • Régulation d'ambiance terminale .......................................................................... 54

12 - ANNEXES

........................................................................................ 55

ANNEXE 1 : CALCuL ET EXIGENCES POuR LE COP ET LE SPF ...................... 56

ANNEXE 2 : ELEMENTS D'ACOuSTIQuE ........................................................... 58

ANNEXE 3 : SOLuTIONS D'IMPLANTATION DE POMPES A CHALEuR .......... 60

ANNEXE 4 : DIMENSIONNEMENT DU VOLUME TAMPON ............................... 65

ANNEXE 5 : DIMENSIONNEMENT DU VASE D'EXPANSION ............................ 67

ANNEXE 6 : LONGuEuRS MAXIMALES DES LIAISONS ELECTRIQuES ......... 69

5

6

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

DOMAINE D'APPLICATION

1

Ces Recommandations professionnelles concernent les installations de pompes à chaleur air extérieur/eau de puissance calorifique inférieure à 50  kW destinées au chauffage ou au chauffage-rafraîchissement de l'habitat individuel, lors d'une installation neuve.

Elles fournissent les prescriptions  relatives à la conception et au dimensionnement de la pompe à chaleur (PAC) et de son appoint mais aussi des composants du circuit hydraulique (disconnecteur, circulateur, volume tampon…) ainsi que des émetteurs et de la régulation.

A ce stade, sont également traitées les spécifications des raccordements hydrauliques, frigorifiques et électriques.

Les émetteurs alimentés peuvent être des radiateurs, des planchers chauffants ou chauffants-rafraîchissants ou des unités terminales à eau deux tubes (ventilo-convecteurs).

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

RÉFÉRENCES

2

2.1. • Références réglementaires

■ ■

Circulaire du  9  aout 1978  modifiée relative à  la  révision du Règlement Sanitaire Départemental Type (RSDT).

■ ■

Arrêté du  23  juin 1978  modifié relatif aux  installations fixes destinées au  chauffage et  à  l'alimentation en  eau chaude sanitaire des bâtiments d'habitation et de bureaux ou recevant du public.

■ ■

Arrêtés du  30  juin 1999  relatifs aux  caractéristiques acoustiques des  bâtiments d'habitation et  aux  modalités d'application de la réglementation acoustique.

■ ■

Décret et arrêté du 24 décembre 2007 relatifs aux niveaux de qualité et aux prescriptions techniques en matière de qualité des réseaux publics de distribution et de transport d'électricité.

■ ■

Article R1334-33 du  Code de  la  santé publique relatif à  la  valeur d'émergence globale en période diurne et en période nocturne.

■ ■

Articles R543-75 à  R543-123 du  Code de  l'environnement relatifs aux conditions de mise sur le marché, d'utilisation et de récupération des fluides frigorigènes utilisés dans les équipements frigorifiques et climatiques.

2.2. • Références normatives

■ ■

NF EN  378-1, Systèmes de  réfrigération et  pompes à  chaleur –

Exigences de  sécurité et  d'environnement – Partie  1 : Exigences de base, définitions, classification et critères de choix.

■ ■

NF EN  378-3, Systèmes de  réfrigération et  pompes à  chaleur –

Exigences de sécurité et d'environnement – Partie 3 : Installation in situ et protection des personnes.

7

8

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

■ ■

NF EN  378-4, Systèmes de  réfrigération et  pompes à  chaleur – Exigences de  sécurité et  d'environnement – Partie  4 :

Fonctionnement, maintenance, réparation et récupération.

■ ■

NF EN 1264-1, Systèmes de surfaces chauffantes et rafraîchissantes hydrauliques intégrées – Partie 1 : Définitions et symboles.

■ ■

NF EN 1264-2, Systèmes de surfaces chauffantes et rafraîchissantes hydrauliques intégrées – Partie  2 : Chauffage par  le  sol : Méthode de  démonstration pour  la  détermination de  l'émission thermique utilisant des méthodes par le calcul et à l'aide de méthodes d'essai.

■ ■

NF EN 1264-3, Systèmes de surfaces chauffantes et rafraîchissantes hydrauliques intégrées – Partie 3 : Dimensionnement.

■ ■

NF EN 1264-4, Systèmes de surfaces chauffantes et rafraîchissantes hydrauliques intégrées – Partie 4 : Installation.

■ ■

NF EN 1264-5, Systèmes de surfaces chauffantes et rafraîchissantes hydrauliques intégrées – Partie  5 : Surfaces chauffantes et  rafraîchissantes intégrées dans  les  sols, les  plafonds et  les  murs –

Détermination de l'émission thermique.

■ ■

NF EN 1717, Protection contre la pollution de l'eau dans les réseaux intérieurs et  exigences générales des  dispositifs de  protection contre la pollution par retour.

■ ■

NF EN  12828, Systèmes de  chauffage dans  les  bâtiments –

Conception des systèmes de chauffage à eau.

■ ■

NF EN 12831, Systèmes de chauffage dans les bâtiments – Méthode de calcul des déperditions calorifiques de base.

■ ■

NF EN  14511-1, Climatiseurs, groupes refroidisseurs de  liquide et  pompes à  chaleur avec  compresseur entraîné par  moteur électrique pour  le  chauffage et  la  réfrigération – Partie  1 : Termes et définitions.

■ ■

NF EN  14511-2, Climatiseurs, groupes refroidisseurs de  liquide et  pompes à  chaleur avec  compresseur entraîné par  moteur électrique pour  le  chauffage et  la  réfrigération – Partie  2 : Conditions d'essais.

■ ■

NF EN  14511-3, Climatiseurs, groupes refroidisseurs de  liquide et  pompes à  chaleur avec  compresseur entraîné par  moteur électrique pour  le  chauffage et  la  réfrigération – Partie  3 : Méthode d'essai.

■ ■

NF EN  14511-4, Climatiseurs, groupes refroidisseurs de  liquide et  pompes à  chaleur avec  compresseur entraîné par  moteur électrique pour le chauffage et la réfrigération – Partie 4 : Exigences.

■ ■

NF C 15-100, Conception, réalisation, vérification et  entretien des  installations électriques alimentées sous une  tension au  plus égale à  1000  volts (valeur efficace) en  courant alternatif et à 1500 volts en courant continu.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

■ ■

NF EN  15316-4-2, Systèmes de  chauffage dans  les  bâtiments –

Méthode de  calcul des  besoins énergétiques et  des  rendements des  systèmes Partie  4-2 : Systèmes de  génération de  chauffage des locaux, systèmes de pompes à chaleur.

■ ■

NF EN  15450, Systèmes de  chauffage dans  les  bâtiments –

Conception des systèmes de chauffage par pompe à chaleur.

■ ■

NF P 52-612/CN, Systèmes de  chauffage dans  les  bâtiments –

Méthode de  calcul des  déperditions calorifiques de  base – Complément national à  la  norme NF EN  12831 – Valeurs par  défaut pour les calculs des articles 6 à 9.

■ ■

NF X 08-100, Tuyauteries rigides – Identification des fluides par couleurs conventionnelles.

■ ■

NF DTu 65.14 P1, Travaux de  bâtiments – Exécution de  planchers chauffants à eau chaude – Partie 1 : Cahier des clauses techniques – dalles désolidarisées isolées.

■ ■

NF DTu 65.14 P2, Travaux de  bâtiments – Exécution de  planchers chauffants à eau chaude – Partie 2 : Cahier des clauses techniques – autres dalles que les désolidarisées isolées.

■ ■

NF DTu 65.14 P3, Travaux de  bâtiments – Exécution de  planchers chauffants à eau chaude – Partie 3 : Cahier des clauses spéciales – dalles désolidarisées isolées et autres dalles.

■ ■

NF C 14-100, Conception, réalisation des  installations électriques alimentées sous une  tension au  plus égale à  1000 V en  courant alternatif comprises entre le  point de  raccordement au  réseau et le point de livraison.

■ ■

NF EN  61000-3-3, Compatibilité électromagnétique – Partie  3 :

Limites – Section 3 : Limitation de fluctuations de tension et du flicker dans  les  réseaux basse tension pour  les  équipements ayant un courant appelé inférieur ou égale à 16 A.

2.3. • Autres documents

■ ■

Cahier des  Prescriptions Techniques relatif à  la  conception et la mise en œuvre des planchers réversibles à eau basse température (cahier du CSTB n° 3164, octobre 1999).

■ ■

Cahier des  Prescriptions Techniques relatif aux  systèmes de  canalisations sous pression à base de tubes en matériaux de synthèse : tubes en  couronnes et  en  barres (cahier du  CSTB n° 2808-V2, novembre 2011).

■ ■

Référentiel de certification de la marque NF PAC, NF 414.

■ ■

COSTIC – EDF – AFF – AFPAC, Systèmes thermodynamiques en résidentiel individuel – Règles techniques – Conseils de mise en œuvre – 2009.

■ ■

SEQuELEC, La pompe à chaleur, fiche n°21, Séquelec 07/07/2010.

9

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

DÉFINITIONS

3

10

Appoint

Appareil de chauffage supplémentaire (par exemple électrique) utilisé pour produire de la chaleur lorsque la puissance de la pompe à chaleur est insuffisante. L'appoint intervient en relève de la pompe à chaleur.

Si le type d'énergie consommée par l'appoint est identique à celui de la pompe à chaleur, le système global est dit mono-énergie.

Si le type d'énergie consommée par l'appoint est différent de celui de la pompe à chaleur, le système global est dit bi-énergie.

Fonctionnement simultané

Mode de fonctionnement dans lequel l'appoint assure, en complément de la pompe à chaleur, les besoins de chauffage lorsque la température extérieure descend en-dessous de la température d'équilibre.

Ce mode de fonctionnement est également désigné bivalent parallèle.

Fonctionnement alterné

Mode de fonctionnement dans lequel l'appoint prend entièrement en charge les besoins de chauffage lorsque la température extérieure descend en-dessous de la température d'équilibre.

Ce mode de fonctionnement est également désigné bivalent alternatif.

Volume tampon

Le volume tampon permet d'augmenter la contenance du réseau afin d'assurer une inertie suffisante et de maintenir un temps de fonctionnement minimal du compresseur de la pompe à chaleur, évitant les cycles courts.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

DESCRIPTION

DES SYSTÈMES

4

Les pompes à chaleur air extérieur/eau regroupent les technologies suivantes :

• la pompe à chaleur air extérieur/eau monobloc extérieure ;

• la pompe à chaleur air extérieur/eau monobloc intérieure ;

• la pompe à chaleur air extérieur/eau en éléments séparés.

On distingue les pompes à chaleur air extérieur/eau fonctionnant en tout ou rien et celles à variation de puissance.

Les machines monoblocs extérieures ou intérieures intègrent généralement un module hydraulique qui contient la plupart des éléments hydrauliques. Elles ne nécessitent pas d'intervention sur le circuit frigorifique lors de l'installation.

La plupart des machines en éléments séparés nécessitent la manipulation de fluide frigorigène lors de l'installation, ce qui implique de se conformer à la réglementation concernant les fluides frigorigènes, notamment les articles R543-75 à R543-123 du Code de l'environnement.

4.1. • Pompe à chaleur air extérieur/eau

monobloc extérieure

Ce type de pompe à chaleur est installé soit à l'extérieur, soit dans un local semi-ouvert.

Tous les composants frigorifiques sont rassemblés dans l'appareil.

Ce type de pompe à chaleur intègre généralement un module hydraulique.

Ce module peut également être installé à l'intérieur avec une liaison hydraulique entre celui-ci et l'unité extérieure.

11

12

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Les émetteurs sont alimentés grâce à un circulateur qui distribue l'eau réchauffée lors du passage au condenseur.

L'appoint électrique, s'il est présent, est situé en aval de la pompe à chaleur, généralement dans le module hydraulique. La mise en route de l'appoint n'est pas autorisée en mode rafraîchissement.

Plancher chauffant-rafraîchissant avec circulation d’eau

W.C

S.d.B Cuisine

Séjour

Chambre

Pompe à chaleur air extérieur/eau monobloc

Tuyauteries avec circulation d’eau s

Figure 1 :

Principe d'une pompe à chaleur air extérieur/eau monobloc extérieure

4.2. • Pompe à chaleur air extérieur/eau

monobloc intérieure

Ce type de pompe à chaleur est installé à l'intérieur, généralement dans un local spécifique (local technique).

Tous les composants frigorifiques sont rassemblés dans l'appareil.

Ce type de pompe à chaleur intègre généralement un module hydraulique.

Plancher chauffant-rafraîchissant avec circulation d’eau

Cuisine

Séjour

Chambre

Pompe à chaleur air extérieur/eau monobloc s

Figure 2 :

Principe d'une pompe à chaleur air extérieur/eau monobloc intérieure

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Les émetteurs sont alimentés grâce à un circulateur qui distribue l'eau réchauffée lors du passage au condenseur.

L'appoint électrique, s'il est présent, est situé en aval de la pompe à chaleur, généralement dans le module hydraulique. La mise en route de l'appoint n'est pas autorisée en mode rafraîchissement.

4.3. • Pompe à chaleur air extérieur/eau

en éléments séparés

Pour cette solution, la pompe à chaleur est composée de deux éléments :

• l'unité extérieure qui comprend le plus souvent l'évaporateur, le compresseur et le détendeur ;

• l'unité intérieure qui comprend le condenseur ainsi que la plupart des éléments hydrauliques. Elle peut parfois intégrer également le compresseur.

Selon les industriels, différents systèmes sont proposés (bibloc, split système).

Plancher chauffant-rafraîchissant avec circulation d’eau

W.C

S.d.B Cuisine

Séjour

Chambre

Unité extérieure PAC air extérieur/eau

Liaisons frigorifiques

Unité intérieure PAC

(appelée parfois module hydraulique) s

Figure 3 :

Principe d'une pompe à chaleur air extérieur/eau en éléments séparés

4.4. • Pompe à chaleur air extérieur/eau tout

ou rien

En mode de fonctionnement tout ou rien, le principe est de maintenir la température d'eau délivrée par la pompe à chaleur en mettant en

 

 

  marche ou à l'arrêt le compresseur.

13

14

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

!

Une attention particulière doit être portée sur les principales contraintes du mode de régulation tout ou rien :

– démarrages successifs du compresseur,

– intensité élevée au démarrage,

– succession de séquences marche – arrêt.

4.5. • Pompe à chaleur air extérieur/eau

à variation de puissance

Les pompes à chaleur à variation de puissance comprennent généralement un compresseur avec variation électronique de vitesse. Les autres technologies de compresseurs à puissances variables (compresseur à spirale débrayable, système bi-compresseurs) sont plus rares.

Dans ce système, il est associé deux composants :

• un variateur de fréquence (ou convertisseur) qui fait varier la fréquence d'alimentation du moteur électrique du compresseur ;

• un compresseur  Inverter qui est spécifiquement conçu pour fonctionner à des vitesses de rotation variables.

La variation électronique de vitesse est intégrée dès la conception du compresseur. La vitesse évolue de la limite basse, fixée par la lubrification du compresseur, à la limite haute fixée par la vitesse de rotation maximale du moteur électrique.

Le système  Inverter module la vitesse de rotation afin d'adapter la puissance thermique au besoin.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

DIMENSIONNEMENT

DE LA POMPE À CHALEUR

5

La sélection de la pompe à chaleur s'effectue en fonction du dimensionnement par rapport au calcul de déperditions et des caractéristiques des pompes à chaleur disponibles dans les gammes de matériels des constructeurs.

5.1. • Calcul des déperditions

Les déperditions thermiques sont calculées selon la norme NF EN

12831 et le complément national NF P 52-612/CN.

5.1.1. • Principe du calcul des déperditions

Les déperditions se décomposent en :

• déperditions surfaciques à travers les parois (murs, fenêtres, portes, toit, plancher) ;

• déperditions linéiques au niveau des liaisons des différentes parois, comme par exemple le mur et le plancher ;

• déperditions par renouvellement d'air par les bouches d'entrée d'air par ventilation naturelle ou mécanique ;

• déperditions par les infiltrations : jointures des huisseries des fenêtres, des portes, par les trous en façade…

Les déperditions sont calculées pour les pièces dont le chauffage est assuré par la pompe à chaleur.

15

16

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

5.1.2. • Déperditions surfaciques par transmission à travers les parois

Les déperditions surfaciques sont calculées à partir de la formule suivante :

Déperditions surfaciques = Somme de u x A x (T int

-T ext

)

Avec :

- u : coefficient de transmission surfacique en W/m².K

- A : surface intérieure de la paroi en m²

- T int

-T ext

: écart de température entre l'intérieur et l'extérieur en K

5.1.3. • Déperditions linéiques aux liaisons des différentes parois

Les déperditions linéiques sont calculées à partir de la formule suivante :

Déperditions linéiques =

Ψ x I x (T int

-T ext

)

Avec :

-

Ψ : coefficient de transmission linéique (psi) en W/m.K

- I : longueur des liaisons en m

- T int

-T ext

: écart de température entre l'intérieur et l'extérieur en K

C o m m e n t a i r e

La norme NF EN 12831 propose une méthode simplifiée consistant à majorer les

coefficients de transmission surfacique des parois en fonction de leurs liaisons.

5.1.4. • Déperditions par renouvellement d'air et infiltrations

Le calcul des déperditions s'effectue à partir de la formule suivante :

Déperditions par renouvellement d'air = 0,34 x q v

x (T int-

T ext

)

Avec :

- 0,34 : chaleur volumique de l'air en Wh/m3.K

- q v

: débit de renouvellement d'air par ventilation et infiltrations en m

3

/h

- T int

-T ext

: écart de température entre l'intérieur et l'extérieur en K

C o m m e n t a i r e

Les entrées d'air induites par l'utilisation de hottes en tout air neuf, de cheminées

à foyer ouvert ou de tout autre système ne sont pas prises en compte dans la

formule.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

5.1.5. • La température extérieure de base du lieu

Les déperditions sont calculées pour la température extérieure de base du lieu définie dans le complément national à la norme NF EN

12831, référencé NF P 52-612/CN.

La

(Figure 4)

présente la carte de France des températures extérieures de base.

Des corrections sont à apporter en fonction de l'altitude du lieu considéré, selon le tableau de la

(Figure 5)

.

29

-4

22

-4

56

-4

62 59

-9

-9

-4

35

-5

85

50

44

64

-4

-5

17

-5

33

40

-5

-5

14

53

-7

49

-7

79

-5

-7

-7

-5

-5

61

72

-7

86

16

47

32

65

-7

-5

-7

37

-7

24

-5

-5

27

-7

41

87

-8

82

76

-7

28

-8

46

-6

-7

-5

31

-5

09

-5

-7

36

-7

92

-7

78

-7

60

-7

95

-7

75

-5

93

-7

94

91

-7

-7

23

19

80

-8

81

11

-5

-5

-9

45

-7

15

-8

12

-5

66

77

-7

02

-7

89

43

-8

08

-10

51

-10

10

-10

57

-15

54

-15

18

-7

63

03

-8

58

-8

-10

-10

21

-10

71

-10

42

69

-10

-10

39

-10

-12

25

-10

01

-10

74

-10

73

-8

-5

48

34

-8

30

-5

07

-6

55

-12

52

88

-12

70

-15

38

-10

26

-6

84

13

-6

-5

-10

04

-5

-10

05

-8

83

67

-15

68

-15

90

-15

06

-6

2B

-2

2A

-2

s

Figure 4 :

Températures extérieures de base non corrigées par l'altitude

17

18

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

-20

-21

-22

-23

-15

-16

-17

-18

-19

-24

-25

-26

-27

-12

-13

-14

-8

-9

-10

-11

-5

-6

-7

-2

-3

-4

Température extérieure du site °C

-2

0 à 200

-4

201 à 400

401 à 600

0 à 200

601 à 700 201 à 400

701 à 800 401 à 500

-5

Température extérieure de base au niveau de la mer du site °C

0 à 200

201 à 400

401 à 600

601 à 800

801 à 1000

1001 à 1200

1201 à 1400

-6

0 à 200

201 à 400

401 à 500

501 à 600

601 à 700

701 à 800

1401 à 1700

1701 à 1800

801 à 900

901 à 1000

1801 à 2000 1001 à 1100

-7

0 à 200

201 à 400

401 à 500

-8

0 à 200

201 à 400

401 à 500

501 à 600

601 à 700

701 à 800

800 à 901

901 à 1000

1001 à 1100

1101 à 1200

1201 à 1300

1301 à 1400

-10

0 à 200

201 à 400

401 à 500

501 à 600

601 à 700

701 à 800

800 à 901

901 à 1000

1001 à 1100

1101 à 1200

1201 à 1300

1301 à 1400

1401 à 1500

1501 à 1600

1601 à 1700

1701 à 1800

1801 à 1900

1901 à 2000

-12

0 à 200

201 à 400

401 à 500

501 à 600

601 à 700

701 à 800

800 à 901

901 à 1000

1001 à 1100

1101 à 1200

1201 à 1300

1301 à 1400

1401 à 1500

-15

Prise en compte de l’altitude du lieu en mètre

0 à 400

401 à 500

501 à 600

601 à 700

701 à 800

800 à 901

901 à 1000

1001 à 1100

1101 à 1200

1201 à 1300

1301 à 1500

Température extérieure du site °C

-20

-21

-22

-23

-15

-16

-17

-18

-19

-24

-25

-26

-27

-12

-13

-14

-8

-9

-10

-11

-5

-6

-7

-2

-3

-4 s

Figure 5 :

Corrections en fonction de l'altitude

5.2. • Dimensionnement de la pompe

à chaleur et de l'appoint

La pompe à chaleur et son appoint doivent être capables de fournir la température d'eau nécessaire pour les conditions extérieures de base du lieu.

Le dimensionnement est effectué en mode chauffage.

L'appoint est constitué par un réchauffeur électrique placé en aval de la pompe à chaleur afin d'assurer le complément de puissance.

Au-delà d'une puissance de 3  kW, l'appoint doit être prévu avec a minima deux niveaux de puissance ; Le dernier niveau étant mis en fonctionnement uniquement en cas d'arrêt du compresseur.

Il convient de mettre en œuvre un dispositif de délestage de l'appoint

électrique. Si l'appoint est composé de plusieurs étages, un gestionnaire d'énergie est généralement utilisé.

C o m m e n t a i r e

Le délestage de l'appoint électrique doit pouvoir être effectué manuellement.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

5.2.1. • Dimensionnement de la pompe à chaleur tout ou rien et de l'appoint

La puissance calorifique de la pompe à chaleur est comprise entre 70 et 100% des déperditions calculées pour la température extérieure de base du lieu.

La puissance totale délivrée par la pompe à chaleur et l'appoint est

égale à 120% des déperditions calculées pour la température extérieure de base du lieu.

La température limite de fonctionnement garanti d'arrêt de la pompe

à chaleur est inférieure de 5 K à la température extérieure de base. une minoration de l'écart de 5 K est prévue lorsque la température extérieure de base est inférieure à –10°C.

5.2.2. • Dimensionnement de la pompe

à chaleur à variation de puissance et de l'appoint

La puissance calorifique de la pompe à chaleur est comprise entre 80 et 100% des déperditions calculées pour la température extérieure de base du lieu.

La puissance totale délivrée par la pompe à chaleur et l'appoint est

égale à 120% des déperditions calculées pour la température extérieure de base du lieu.

La température limite de fonctionnement garanti d'arrêt de la pompe

à chaleur est inférieure de 5 K à la température extérieure de base. une minoration de l'écart de 5 K est prévue lorsque la température extérieure de base est inférieure à –10°C.

C o m m e n t a i r e

La température limite de fonctionnement garanti est la température extérieure en dessous de laquelle le constructeur ne garantit pas le fonctionnement satisfaisant

de la pompe à chaleur ni l'obtention des performances attendues.

5.3. • Caractéristiques de la pompe à chaleur

air extérieur/eau

Les éléments suivants doivent être connus pour sélectionner la pompe à chaleur :

• les températures limites réelles de fonctionnement (températures d'entrée d'air, d'entrée d'eau et de sortie d'eau) ;

• les débits minimal et maximal d'air et d'eau ;

• les pertes de charges sur l'eau ;

• les pertes de charges sur l'air pour les unités raccordables (gainables) ;

19

20

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

• les sécurités thermiques, électriques et frigorifiques ;

• les performances de la machine aux points de fonctionnement définis dans le tableau ci-après, à partir du référentiel NF PAC, selon le type d'émetteur ;

• la présence d'antigel ;

• les niveaux acoustiques ;

• le poids, les dimensions et les moyens de levage ;

• les possibilités locales du constructeur pour la mise au point

éventuelle et l'assistance après vente.

Fluide

Caloporteur

Air extérieur

Eau basse température application plancher chauffant

Eau basse température application unité terminale ou radiateur

Température entrée

évaporateur

Température entrée condenseur

Température sortie condenseur

Température entrée condenseur

Température sortie condenseur

Point de fonctionnement

Nominal

Temp. sèche

Temp. humide

Temp. sèche

Optionnel

Temp. humide

7 °C

30 °C

6 °C -7 °C

*

-8 °C

35 °C

40 °C

45 °C

35 °C

*

45 °C

(*) température fonction du débit identique à celui de l'essai en mode chauffage à +7°C extérieur s

Figure 6 :

Points de fonctionnement en mode chaud, selon la certification NF PAC

Fluide

Caloporteur

Air extérieur

Eau application plancher rafraîchissant

Eau application unité terminale à eau 2 tubes ou ventilo-convecteurs

Température entrée condenseur

Température entrée

évaporateur

Température sortie

évaporateur

Température entrée

évaporateur

Température sortie

évaporateur

Point de fonctionnement

Nominal

Temp. sèche

35 °C

23 °C

Supplémentaire

Temp. humide

**

18 °C

12 °C

7 °C

(**) non contrôlée s

Figure 7 :

Points de fonctionnement en mode froid, selon la certification NF PAC

C o m m e n t a i r e

En présence d'antigel, les performances annoncées doivent tenir compte du pourcentage de concentration en antigel. Il convient de se référer aux fiches techniques du constructeur. A défaut, se référer au tableau du paragraphe 7.5.1 dans

le cas de l'utilisation de monopropylène glycol.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

5.4. • Performances thermiques des pompes

à chaleur

Les performances calorifiques d'une pompe à chaleur annoncées par le constructeur font l'objet d'une certification (NF PAC, EUROVENT…).

La pompe à chaleur doit répondre aux exigences définies dans les normes NF EN 14511.

5.4.1. • Mode chauffage

En mode chauffage, la pompe à chaleur est définie par les caractéristiques suivantes :

• puissance thermique dissipée au condenseur ;

• puissance électrique totale absorbée, qui comprend notamment la puissance électrique du compresseur et du ventilateur et une partie de la puissance électrique des circulateurs.

Coefficient de performance (COP)

A titre d'exemple, pour la certification NF PAC, le coefficient de performance machine en vigueur en 2012  doit être au moins égal aux valeurs données dans les tableaux suivants  pour différentes conditions de température d'eau en entrée et en sortie.

L'[ANNEXE 1] présente des informations sur le calcul du COP.

7

-7

Evaporateur

Temp sèche

(°C)

Temp humide

(°C)

6

-8

30

*

Condenseur

Temp entrée eau

(°C)

Temp sortie eau

(°C)

35

35

COP minimal

3,40

2,10

(*) L'essai est réalisé avec le débit d'eau déterminé lors de l'essai à +7°C s

Figure 8:

Valeurs minimales de COP pour une température d'entrée d'eau de 30°C et de sortie de 35°C

7

-7

Evaporateur

Temp sèche

(°C)

Temp humide

(°C)

6

-8

Temp entrée eau

(°C)

40

Condenseur

Temp sortie eau

45

(°C)

* 45

COP minimal

2,70

1,60

(*) L'essai est réalisé avec le débit d'eau déterminé lors de l'essai à +7°C s

Figure 9 :

Valeurs minimales de COP pour une température d'entrée d'eau de 40°C et de sortie de 45°C

Facteur total de performance saisonnière (SPF

g,t

)

La méthode de calcul pour l'estimation du SPF norme NF EN 15316-4-2.

g,t

est indiquée dans la

21

22

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

A défaut de valeurs nationales, la valeur minimale et la valeur cible des systèmes de chauffage par pompe à chaleur, employés pour le chauffage des locaux et la production d'eau chaude sanitaire dans les bâtiments neufs, sont admises égales à celles indiquées dans la norme NF EN 15450.

L'[ANNEXE 1] présente des informations sur le calcul du SPF

g,t

.

Source chaude

Air extérieur/eau

2,70

Valeur minimale du SPF g,t

3,0

Valeur cible du SPF g,t

s

Figure 10 :

valeurs minimale et cible du SPF g,t

pour les systèmes de chauffage par PAC

5.4.2. • Mode refroidissement

En mode refroidissement, la pompe à chaleur est définie par les caractéristiques suivantes :

• puissance thermique absorbée à l'évaporateur en fonction de la température extérieure ;

• puissance électrique totale absorbée, qui comprend notamment la puissance électrique du compresseur et du ventilateur et une partie de la puissance électrique des circulateurs.

C o m m e n t a i r e

Les performances frigorifiques de la pompe à chaleur annoncées par le construc-

teur doivent correspondre à celles certifiées par EUROVENT.

5.5. • Spécifications acoustiques

réglementaires

La pompe à chaleur et ses équipements doivent respecter les réglementations en vigueur sur le bruit intérieur et sur le bruit au voisinage.

Elles reposent sur la connaissance des puissances acoustiques des pompes à chaleur monobloc ou des unités extérieure et intérieure pour une PAC en éléments séparés. Ces données sont fournies par le fabricant ou disponibles dans les bases de données NF PAC ou EUROVENT.

L'[ANNEXE 2] présente des informations complémentaires sur les

niveaux acoustiques à proximité d'une pompe à chaleur.

!

Pour faciliter le respect de ces réglementations, le niveau de puissance acoustique de la PAC exprimé en dB(A) doit

être choisi en fonction des conditions d'installation.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

C o m m e n t a i r e

Le référentiel NF PAC impose des niveaux de puissance acoustique en fonction

des puissances calorifiques de pompes à chaleur.

5.5.1. • Réglementation sur le bruit intérieur

L'arrêté du 30  juin 1999  impose des valeurs maximales du niveau de pression acoustique normalisé L nAT

du bruit engendré dans des conditions normales de fonctionnement par un appareil individuel de chauffage ou de climatisation.

La pression acoustique ne doit pas dépasser 35 dB(A) dans les pièces principales et 50 dB(A) dans les cuisines de chaque logement.

Si la cuisine est ouverte sur une pièce principale, la pression acoustique doit être inférieure à 40 dB(A) dans la pièce principale.

5.5.2. • Réglementation sur le bruit de voisinage

L'article R1334-33 du Code de la santé publique fixe les valeurs limites d'émergence sonore admises :

• 5 dB(A) en période diurne (de 7 h à 22 h) ;

• 3 dB(A) en période nocturne (de 22 h à 7 h).

L'émergence est définie par la différence entre le niveau de bruit ambiant, comportant le bruit particulier en cause, et le niveau du bruit résiduel constitué par l'ensemble des bruits habituels, extérieurs et intérieurs, correspondant à l'occupation normale des locaux et au fonctionnement habituel des équipements, en l'absence du bruit particulier en cause.

Le bruit résiduel est le bruit moyen que l'on mesure sur une période de référence lorsque l'équipement incriminé ne fonctionne pas. Il s'agit du bruit de fond.

Le bruit ambiant est le bruit mesuré pendant une période équivalente lorsque l'équipement fonctionne : le bruit ambiant est donc la somme du bruit de l'équipement seul et du bruit résiduel.

Comme le temps cumulé de fonctionnement d'une pompe à chaleur dépasse généralement huit heures, aucune valeur corrective ne peut-

être prise en compte.

23

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

IMPLANTATION

DE LA POMPE À CHALEUR

6

24

Dès la conception, il est nécessaire d'étudier l'implantation du groupe monobloc ou de l'unité extérieure dans le cas d'une pompe à chaleur en éléments séparés.

Il faut prévoir son intégration à l'extérieur ou dans un local selon le type choisi.

un accès aisé est nécessaire pour l'entretien et la maintenance ultérieure de la pompe à chaleur.

L'[ANNEXE 3] présente diverses solutions d'implantation.

6.1. • Pompe à chaleur à l'extérieur

6.1.1. • Intégration technique de la pompe à chaleur

Dès la phase de conception, il est nécessaire de prévoir les dégagements nécessaires autour de l'unité extérieure ainsi que les vents dominants qui peuvent entraîner :

• des contraintes mécaniques sur le ventilateur ;

• un recyclage d'air extérieur rejeté par la pompe à chaleur vers son aspiration ;

• une influence sur les performances des équipements.

!

En particulier lorsque la pompe à chaleur est implantée au sud

(ce qui facilite le dégivrage), il convient que la sonde de température extérieure de régulation soit placée dans un endroit exempt de toute perturbation, à l'abri du soleil, éloignée des sources chaudes ou froides du bâtiment (bouches d'aération, fenêtres…).

L'installation de la sonde sur une paroi nord est conseillée.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

!

Il convient de s'assurer que l'implantation de la pompe à chaleur n'est pas contraire aux règles d'urbanisme ou de copropriété.

6.1.2. • Intégration acoustique de la pompe

à chaleur

Des précautions doivent être prises pour intégrer au mieux l'unité placée à l'extérieur vis-à-vis du voisinage :

• placer l'appareil hors de vue du voisinage direct, à partir d'une terrasse ou à partir de baies vitrées : l'abriter derrière un obstacle naturel formant écran tel qu'un rideau d'arbustes, une haie, une butte de terre ou un mur de clôture en conservant une distance minimale ;

• ne pas le placer à proximité des chambres de la maison voisine ou de la maison équipée ;

• éviter la proximité d'une ou de plusieurs parois fortement réverbérantes.

Dans certains cas, des précautions complémentaires sont nécessaires du fait, par exemple, d'une distance trop faible par rapport au voisinage. Il convient alors d'affiner l'étude d'un point de vue acoustique.

un écran acoustique peut être installé tout en restant vigilant sur le risque potentiel des ondes sonores réfléchies par une mauvaise implantation de l'unité extérieure vis-à-vis de l'écran. Se référer à

l'[ANNEXE 3].

C o m m e n t a i r e

Pour la pose d'un écran acoustique, il convient de se rapprocher des services de

l'urbanisme pour savoir si une demande de travaux en mairie est nécessaire.

6.2. • Pompe à chaleur à l'intérieur

une pompe à chaleur peut être installée dans un local fermé ou semiouvert dès lors qu'elle est équipée d'un réseau d'amenée d'air neuf et de rejet à l'extérieur avec ventilateur spécifique.

L'installation des conduits d'air doit être conforme aux préconisations du constructeur (longueur, section, matériaux absorbants…).

A défaut :

• les grilles de prise et de rejet d'air avec grillage anti-volatiles en acier galvanisé doivent être dimensionnées sur la section libre de passage avec une vitesse maximale de 2,5 m/s ;

• la vitesse de l'air dans les conduits aérauliques doit être limitée

à 4 m/s.

25

26

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

L'installation de la PAC doit tenir compte du voisinage et en particulier des chambres. Le cas échéant, des actions spécifiques sur les locaux et sur la machine peuvent être nécessaires afin d'éviter la propagation

du bruit. Se référer à l'[ANNEXE 3].

6.2.1. • Réseau aéraulique

Les conduits peuvent être de forme circulaire ou rectangulaire.

L'étanchéité de l'installation doit être assurée tout le long du réseau, en particulier aux raccordements des accessoires.

Isolation des conduits

Tous les conduits sont calorifugés.

Le calorifugeage des conduits en tôle s'effectue côté extérieur, avec un matériau isolant imperméable à la vapeur d'eau pour éviter la condensation entre le conduit aéraulique et l'isolant.

Dans le cas de la laine de verre (aggloméré de fibres de verre et de résine), l'épaisseur minimale est de 25 mm.

Calfeutrement

L'étanchéité à l'air de tout le périmètre des grilles de prise d'air ou de rejet d'air doit être respectée.

une isolation thermique et acoustique est mise en place sur tout le périmètre des grilles et l'épaisseur du percement mural.

6.2.2. • Implantation en local spécifique

Lorsque la charge de fluide frigorigène est supérieure à la limite calculée par la norme NF EN 378-1, la pompe à chaleur est installée dans un local technique ou une salle des machines spécifique ou encore à l'air libre.

Pour calculer la charge maximale, les paramètres à prendre en compte sont les suivants :

• Classement du fluide frigorigène, voir tableau de la

(Figure 11)

• occupation des locaux : les locaux résidentiels sont dans la classe A – occupation générale. Les locaux techniques ou salles de machines sont considérés comme inoccupés.

• catégorie du système : indirect avec l'utilisation d'un fluide caloporteur qui est en contact direct avec les parties contenant le fluide frigorigène.

• emplacement du système : le système peut être en partie ou en totalité dans un local technique voire même en dehors d'un local technique c'est-à-dire dans un espace occupé par l'homme ou à l'air libre.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Désignation du fluide frigorigène

R404A, R407C, R410A, R417A

R134a

R744 (Dioxyde de carbone)

R290 (propane)*, R600 (butane)*

Classement

A1 : non inflammable et toxicité inférieure

A3 : inflammabilité élevée et toxicité inférieure

(*) Seuls les systèmes scellés en usine ayant une charge inférieure à 150 g de fluide frigorigène A2 ou A3 peuvent être installés dans un espace occupé qui n'est pas une salle des machines, sans restriction s

Figure 11 :

Classement des fluides frigorigènes pouvant être utilisés dans les pompes à chaleur en habitat individuel

Le tableau suivant présente la charge maximale à respecter pour les fluides frigorigènes de la famille A1 utilisés couramment dans les pompes à chaleur installées en habitat individuel.

Groupe de sécurité de fluide frigorigène A1 (R134a, R407C, R410A,…)

Emplacement de la PAC Occupation générale – locaux résidentiels

Espace occupée par l'homme qui n'est pas une salle des machines

Compresseur et réservoir de liquide dans un local technique ou une salle des machines inoccupée ou à l'air libre

Toutes les parties contenant du fluide frigorigène dans un local technique ou salle des machines inoccupée ou à l'air libre

Charge MAXIMALE [kg] < Concentration limite* [kg/m

3

] x

Volume du local [m

3

] où est installée la PAC**

Aucune restriction de masse

Aucune restriction de masse

(*) voir le tableau ci-dessous pour la concentration limite

(**) dans le cas d'une pompe à chaleur en éléments séparés, il faut considérer le volume du local où est installée l'unité intérieure s

Figure 12 :

Calcul de la charge maximale de fluide frigorigène pour les pompes à chaleur air extérieur/ eau en habitat individuel selon la norme NF EN 378-1

Fluide frigorigène utilisé

Limite pratique (kg/m

3

)

R134a

0,25

R404A

0,48

R407C

0,31

R410A

0,44

R417A

0,15

R744

0,10 s

Figure 13 :

Concentrations limites pour les fluides frigorigènes couramment utilisés dans les pompes à chaleur air extérieur/eau en habitat individuel selon la norme NF EN 378-1

6.2.3. • Ventilation du local spécifique

Si la pompe à chaleur est installée dans un local spécifique, la norme

NF EN 378-3 impose les exigences suivantes :

• en condition normale ou lorsque le local technique est occupé, le débit de ventilation minimum doit correspondre à un renouvellement d'air de quatre fois le volume par heure,

• l'aspiration doit s'effectuer immédiatement au-dessus du sol en son point le plus bas si l'on utilise des fluides frigorigènes plus lourds que l'air et juste au-dessous du plafond si l'on utilise des fluides frigorigènes plus légers que l'air.

27

28

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

C o m m e n t a i r e

Le local spécifique nécessite une ventilation adaptée ; il convient de s'assurer de

l'isolation thermique de ce local par rapport au reste du bâtiment.

Si la charge du système en fluide frigorigène est supérieure à 25 kg, un système de détection de fluide frigorigène est prévu. Il doit pouvoir activer une ventilation mécanique d'urgence.

Dans ce cas, le débit d'air doit être au minimum de :

Débit d'air = 0,014 x masse de la charge de fluide frigorigène

2/3

Avec :

- débit d'air en m

3

/s

- masse de la charge de fluide frigorigène en kg

Le système de ventilation d'urgence ne doit pas être contraint de fournir plus de quinze renouvellements d'air par heure.

6.3. • Pompe à chaleur en éléments séparés

Les dispositions d'implantation de l'unité extérieure sont identiques à celles énoncées au chapitre (cf. 6.1) concernant les pompes à chaleur extérieures.

L'unité intérieure est soumise aux prescriptions de la norme

NF EN 378 comme il est présenté au chapitre (cf. 6.2).

Le module hydraulique ne doit pas être installé à proximité des chambres afin de ne pas créer de gêne acoustique. Il convient de bien choisir son emplacement pour éviter tout risque de transmission de bruit (circulateur, compresseur éventuel…).

Les longueurs et diamètres des liaisons frigorifiques entre l'unité extérieure et le module intérieur doivent être conformes aux spécifications du fabricant de la pompe à chaleur. Se référer au chapitre

(cf. 8).

En cas de liaison hydraulique entre l'unité extérieure et le module intérieur, le dosage d'antigel doit permettre le fonctionnement aux températures les plus basses du lieu.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

COMPOSANTS

HYDRAULIQUES

7

Le réseau d'alimentation des émetteurs à partir de la production comporte les composants principaux suivants :

• un ensemble de protection (disconnecteur) ;

• un ou plusieurs circulateurs ;

• un appoint électrique éventuel ;

• un volume tampon, si nécessaire ;

• un vase d'expansion avec soupape de sécurité ;

• les tuyauteries de distribution hydraulique ;

• les collecteurs de distribution pour les planchers chauffants.

C o m m e n t a i r e

Le ou les circulateurs, l'appoint électrique éventuel et le vase d'expansion sont

généralement intégrés dans un coffret appelé module hydraulique.

7.1. • Disconnecteur

L'article 16 de la circulaire du 9 août 1978 modifiée par la circulaire du

26 avril 1982 repris dans le Règlement Sanitaire Départemental Type

(RSDT) indique l'installation de chauffage ne doit pas permettre la pollution du réseau d'eau potable par un quelconque retour d'eau des circuits de chauffage.

un ensemble de protection doit être mis en place sur l'alimentation en eau de l'installation de chauffage afin d'éviter tout retour vers le réseau d'eau potable.

C o m m e n t a i r e

Un ensemble de protection comprend le dispositif de protection (surverse, dis-

connecteur…) et les éléments associés (robinets d'isolement, filtre…).

29

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

C o m m e n t a i r e

Si l'installation n'est pas raccordée au réseau d'eau potable, un ensemble de pro-

tection n'est pas nécessaire.

7.1.1. • Choix du disconnecteur adapté

L'ensemble de protection à implanter est indiqué dans le Guide technique ASTEE-CSTB de conception et de mise en œuvre des réseaux d'eau destinée à la consommation humaine et dans la norme NF EN

1717.

Dans le cas d'une pompe à chaleur en individuel de puissance inférieure à 70 kW, il dépend du liquide caloporteur utilisé. Il peut s'agir d'un ensemble de protection de type CA ou de type BA.

Le dispositif de protection doit être conforme à la norme NF

Antipollution.

Equipement Liquide caloporteur

Ensemble de protection sur l'alimentation en eau (conduite de remplissage)

Disconnecteur de type CA

(2)

Pompe à chaleur assurant les besoins de chauffage uniquement ou chauffage – refroidissement sans production d'eau chaude sanitaire

Produit bénéficiant d'un avis favorable de l'ANSES

(1)

Produit ne bénéficiant pas d'un avis favorable de l'ANSES

(1)

– catégorie 4 ou

5 selon NF EN 1717

Disconnecteur de type BA

(3) (4)

(1) ANSES : Agence Nationale de Sécurité Sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail.

Les avis sont disponibles sur le site internet www.anses.fr, thème « alimentation humaine », rubrique

« Avis et publications », sous rubrique « Avis et rapports alimentation humaine », dossier « eaux »

(2) Disconnecteur à zones de pression différentes non contrôlable

(3) Disconnecteur à zone de pression réduite contrôlable

(4) Disconnecteur de type BA même si la puissance calorifique est inférieure à 70 kW s

Figure 14 :

Ensemble de protection à implanter sur la conduite d'alimentation en eau de l'installation de pompe à chaleur à partir du réseau d'eau potable

C o m m e n t a i r e

Dans le cas d'un disconnecteur de type BA, une maintenance règlementaire

annuelle doit être assurée.

30 s

Figure 15 :

Exemple d'ensemble de protection de type CA

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Vanne d’arrêt

Disconnecteur

BA

Vanne d’arrêt

Filtre

Décharge s

Figure 16 :

Exemple d'ensemble de protection de type BA

!

Un clapet anti-retour ou deux robinets d'isolement en série ne sont pas considérés comme un ensemble de protection adapté sur l'alimentation en eau d'une pompe à chaleur.

7.1.2. • Implantation du disconnecteur

Selon la norme NF EN 1717, le disconnecteur doit être implanté dans un lieu aéré et non inondable. Il doit être aisément accessible et protégé contre le gel ou les températures extrêmes.

Il convient de l'installer horizontalement.

un dégagement suffisant autour du disconnecteur BA doit permettre son entretien et son contrôle.

un ensemble de protection EA, composé d'un clapet de non-retour antipollution contrôlable associé à une vanne placée en amont, doit être prévu en complément à une distance inférieure à 3 m du point de piquage.

Si un compteur d'eau est prévu pour pouvoir quantifier les apports d'eau, il est situé en amont du dispositif de protection. un ou des robinets d'isolement sont installés.

Pompe à chaleur

Ensemble de protection

CA ou BA

EA

Inférieur

à 3 m

Alimentation en eau s

Figure 17 : Un clapet de non-retour est à prévoir systématiquement à moins de 3 m du piquage sur l'alimentation en eau

7.2. • Circulateur

7.2.1. • Conception

Le circulateur est choisi à partir des données de :

• débit à mettre en circulation ;

• hauteur manométrique nécessaire pour combattre les pertes de charge du circuit.

31

32

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Ainsi, le circulateur qui irrigue la pompe à chaleur est caractérisé par un débit correspondant à la puissance calorifique pour un écart de température de 5 à 7 K entre l'entrée et la sortie de la PAC.

Le point de fonctionnement du circulateur se situe à l'intersection de sa courbe caractéristique et de celle du circuit. Lors de la sélection sur le catalogue du fabricant, il convient de choisir un circulateur dont le point de fonctionnement est situé dans la partie centrale de la caractéristique. Le rendement est alors optimal.

Le modèle peut être à plusieurs vitesses.

Le circulateur est associé à :

• des robinets d'isolement afin de faciliter la maintenance ;

• un robinet de réglage pour ajuster si nécessaire le point de fonctionnement.

Les préconisations précédentes s'appliquent également au circulateur intégré à la pompe à chaleur dont il convient de vérifier la bonne adaptation à l'installation.

C o m m e n t a i r e un robinet de réglage à mesure de débit permet de contrôler le débit du circuit

Cette fonction peut être assurée par des prises de pression (la mesure de différence de pression permet de déterminer le débit à partir de la courbe caractéristique du circulateur).

En présence de robinets thermostatiques sur les radiateurs ou de vannes à deux voies de régulation sur les circuits de plancher chauffant ou de ventilo-convecteurs, des précautions doivent être prises au niveau du circulateur qui irrigue le circuit.

Deux solutions sont possibles :

• mettre en place une soupape de pression différentielle. Elle permet de maintenir le point de fonctionnement du circulateur en s'ouvrant pour dériver un débit dans la production lorsque les robinets thermostatiques ou les vannes de régulation se ferment. Il est important qu'elle soit de bonne qualité et présente une bonne tenue dans le temps ;

• choisir un circulateur à vitesse variable.

!

Si un circulateur à vitesse variable alimente le circuit des

émetteurs, il convient d'assurer un débit constant dans la pompe à chaleur par un découplage (sauf si la pompe à chaleur accepte un débit variable, sur préconisations du constructeur).

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

7.3. • Volume tampon

7.3.1. • Conception

Le constructeur de la pompe à chaleur spécifie la contenance minimale d'eau du réseau auquel doit être raccordée la machine.

Cette contenance permet d'assurer une inertie suffisante et de maintenir un temps de fonctionnement minimal du compresseur, évitant les cycles courts.

La mise en place d'un volume tampon s'avère nécessaire si la contenance de l'installation est insuffisante.

L'implantation du volume tampon à deux piquages sur la sortie de la pompe à chaleur est recommandée afin de limiter les incidences du dégivrage par inversion de cycle du compresseur qui font chuter la température en sortie de groupe et donc au départ du circuit de chauffage. Cet emplacement s'impose également si le volume tampon intègre un appoint électrique.

L'installation de volumes tampons à quatre piquages doit être associée à une régulation spécifique permettant de commander les circulateurs primaire et secondaire selon la température du volume afin de maintenir une performance optimale de la pompe à chaleur.

!

Même dans le cas d'une pompe à chaleur à variation de puissance, il est nécessaire de vérifier si la présence d'un volume tampon est nécessaire.

7.3.2. • Dimensionnement

Le volume tampon est dimensionné selon les spécificités du constructeur de la pompe à chaleur qui indique le volume minimal du réseau ainsi que le temps de fonctionnement minimal.

A défaut, la formule de calcul de la contenance du volume tampon est

donnée en [ANNEXE 4]. Elle correspond au volume nécessaire selon

la puissance, auquel est soustrait le volume du réseau et le volume

éventuel intégré au module hydraulique de la pompe à chaleur.

Le volume du réseau dépend du type d'émetteur  (le volume d'un réseau de plancher chauffant est plus important que celui d'un réseau de radiateurs) et de la présence ou non de vannes de régulation sur les émetteurs. Si les radiateurs sont équipés de robinets thermostatiques ou si les circuits de plancher chauffant sont dotés de vannes

à deux voies asservies à la température ambiante, le volume des réseaux émetteurs ne doit pas être comptabilisé pour calculer le volume de l'installation.

Si un volume tampon est déjà intégré à la pompe à chaleur, il convient de vérifier son dimensionnement par rapport aux caractéristiques de l'installation.

33

34

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

C o m m e n t a i r e

Plus la contenance du volume tampon est élevée, plus le nombre de démarrage

du compresseur est réduit ; Ce qui permet d'augmenter sa durée de vie.

Si le volume tampon est trop important, le temps de fonctionnement de la pompe

à chaleur pour réchauffer le grand volume d'eau pénalise le bilan énergétique de

l'installation.

Dimensionnement du volume tampon pour une pompe à chaleur tout ou rien

En première approche, pour une pompe à chaleur tout ou rien, le tableau de la

(Figure 18)

fournit la contenance du volume tampon déterminée pour un temps de fonctionnement minimal de 6 min et un différentiel de régulation de 5 K, en considérant un volume de réseau négligeable.

A défaut d'une valeur connue dans des conditions de mi-saison, la puissance nominale considérée est celle indiquée dans la notice pour les conditions de 7°C de température d'air et de 35°C de température d'eau.

Puissance de la pompe

à chaleur (en kW) aux conditions 7°C/35°C

Contenance du volume tampon (en l)

4

70

6

100

8

140

10

170

12

200

14

240

16

280 s

Figure 18 :

Pré-détermination de la contenance du volume tampon pour une PAC tout ou rien (aux conditions de 7°C de température d'air et de 35°C de température d'eau), pour un volume de réseau négligeable et un temps de fonctionnement minimal de 6 min

Dans le cas de pompes à chaleur à deux compresseurs fonctionnant selon les modalités suivantes :

• Le second compresseur vient en complément quand la puissance fournie par le premier ne suffit pas à compenser les besoins de chauffage.

• Le second compresseur est mis en fonctionnement alors que le premier est arrêté quand la température extérieure descend endessous d'une valeur définie par le constructeur. Si la température extérieure continue à descendre, les deux compresseurs fonctionnent simultanément.

La puissance à prendre en compte pour dimensionner le volume tampon est celle du compresseur qui fonctionne à une température extérieure de 7°C afin d'obtenir une température d'eau de 35°C.

Dimensionnement du volume tampon pour une pompe à chaleur à variation de puissance

En première approche, pour une pompe à chaleur Inverter, le tableau de la

(Figure 19)

fournit la contenance du volume tampon déterminée pour un temps de fonctionnement minimal de 6 min et un différentiel de régulation de 5 K, en considérant un volume de réseau négligeable.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

A défaut d'une valeur connue, dans le cas d'une pompe à chaleur

Inverter, la puissance réduite au régime le plus faible de la PAC est

égale à 30% de la puissance calorifique nominale (limite en dessous de laquelle l'inverter fonctionne en tout ou rien).

Puissance de la PAC (en kW) aux conditions 7°C/35°C

Puissance réduite à 30 % pour une

PAC Inverter (en kW)

4

1,2

Contenance du volume tampon (en l) 20

6

1,8

8

2,4

10

3,0

12

3,6

14

4,2

16

4,8

30 40 50 60 70 80 s

Figure 19 :

Pré-détermination de la contenance du volume tampon pour une PAC Inverter (aux conditions de 7°C de température d'air et de 35°C de température d'eau), pour un volume de réseau négligeable et un temps de fonctionnement minimal de 6 min

7.4. • Vase d'expansion

Dans le cas de vase unique pour une installation réversible avec deux modes de fonctionnement, le dimensionnement est effectué sur la base du mode chauffage.

Le dimensionnement d'un vase d'expansion consiste à déterminer :

• sa pression de gonflage ;

• sa capacité.

La pression de gonflage

La pression de gonflage du vase doit être supérieure à la pression statique de l'installation de façon à ce que, à froid, l'eau n'entre pas dans le vase et que le volume soit maximal pour absorber la dilation de l'eau.

La pression de gonflage du vase exprimée en bar doit correspondre à la pression statique de l'installation arrondie au 0,5 bar supérieur. La pression statique équivaut à la hauteur d'eau de l'installation, depuis le vase d'expansion jusqu'au point le plus élevé du circuit de chauffage. Sachant que 1 m de colonne d'eau est proche de 0,1 bar.

Si le vase d'expansion est en partie haute de l'installation (sous toiture par exemple), la pression de gonflage est de 0,5 bar, sauf si une pression minimale de fonctionnement plus élevée est demandée par le constructeur de la pompe à chaleur.

La capacité du vase

La capacité du vase doit être telle qu'elle puisse recueillir le volume d'expansion de l'installation. La formule de calcul est donnée en

[ANNEXE 5].

Le tableau suivant fournit la capacité du vase pour une pression de tarage de soupape de 3 bar, en fonction du volume d'eau d'une installation à basse température (45°C), de la hauteur statique et de la pression initiale.

35

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

36

C o m m e n t a i r e

Si un vase d'expansion est déjà intégré à la pompe à chaleur, il convient de véri-

fier son dimensionnement par rapport aux caractéristiques de l'installation.

7.5. • Tuyauteries

Les tuyauteries de distribution peuvent être :

• en acier noir, qualité chauffage, avec un traitement anti-corrosion ;

• en cuivre recuit (dureté préférentielle R220) ou en cuivre écroui

(barres) ;

• en matériaux de synthèse.

Les principaux types de matériaux de synthèse utilisés sont :

• le polyéthylène réticulé (PER ou PE-X) ;

• le polybutène (PB) ;

• Les tubes en composite ou multicouches (Exemple : PER, aluminium, PE).

Les tubes en matériau de synthèse et les raccords utilisés doivent disposer d'un Avis Technique pour au moins la classe 4 (cahier du CSTB

2808-V2 novembre 2011).

C o m m e n t a i r e

La classe de température 4  concerne les tubes utilisés pour l'alimentation de

radiateurs à basse température et le chauffage par le sol.

7.5.1. • Dimensionnement des tuyauteries

Le dimensionnement des tuyauteries proposé dans ce chapitre permet de respecter une vitesse limitée dans les tubes et ainsi un niveau sonore correct dans les locaux. Il repose sur une perte de charge linéique comprise entre 100 et 150 Pa/m, soit entre 10 et 15 mm eau/m.

Les tableaux de la

(Figure 22)

,

(Figure 23)

et

(Figure 24)

fournissent, en guise de pré-dimensionnent, les diamètres des tuyauteries selon les puissances de pompe à chaleur pour de l'eau non glycolée à 80 °C pour :

• des tuyauteries en matériau de synthèse (NF EN ISO 15874-2,

NF EN ISO 15875-2 et NF EN ISO 15876-2) ;

• des tuyauteries en cuivre (NF EN 1057) ;

• des tuyauteries en acier (NF EN 10255 et NF EN 10216-1).

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Le tableau suivant présente les températures de protection selon le pourcentage de monopropylène glycol dans l'installation ainsi que les coefficients de correction à prendre en compte sur les pertes de charge et le débit par rapport à de l'eau pure.

Concentration en antigel

(monopropylène glycol)

Température de protection (°C)

Coefficient de correction de pertes de charge

Coefficient de correction de débit

-16

1,15

30%

-20

1,20

35%

-25

1,25

40%

-30

1,30

45%

1,05 1,10 1,10 1,10 s

Figure 21 :

Coefficients de correction de pertes de charge et de débit pour de l'eau par rapport à de l'eau pure à une température moyenne de 80°C

-

-

-

-

-

-

-

-

DN

(mm)

-

-

-

-

-

-

-

-

DN

(pouce)

Tuyauteries en matériau de synthèse

Eau chaude 80 °C

Appellation

Diam ext.

(mm)

Diam int.

(mm)

Ep

(mm)

Débit maxi

(l/h)

∆P maxi

(Pa/m)

Vitesse maxi

(m/s)

16x1,5

20x1,9

25x2,3

32x2,9

40x3,7

50x4,6

63x5,8

75x6,8

40

50

63

75

16

20

25

32

13 1,5 170

16,2 1,9 300

20,4 2,3 555

26,2 2,9 1080

32,6 3,7 1950

40,8 4,6 3550

51,4 5,8 6600

61,4 6,8 10750

150

150

150

150

150

150

150

150

0,67

0,78

0,91

1,04

0,35

0,42

0,48

0,58

Puissance

(W) avec

Δt de 5 K

986

1740

3219

6264

11310

20590

38280

62350 s

Figure 22 :

Pré-dimensionnement des tuyauteries en matériau de synthèse

34

36

26

30

38

40

18

20

14

16

DN

(mm)

DN

(pouce) Appellation

28x1

32x1

36x1

38x1

16x1

18x1

20x1

22x1

40x1

42x1

38

40

32

36

42

22

28

18

20

16

Tuyauteries en cuivre

Diam ext.

(mm)

Diam int.

(mm)

14 1

Ep

(mm)

200

Eau chaude 80 °C

Débit maxi

(l/h)

150

∆P maxi

(Pa/m)

Vitesse maxi

(m/s)

0,37

36

38

30

34

40

20

26

16

18

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1550

2200

2550

2950

3400

285

395

520

1050

150

150

150

150

150

150

150

150

150

0,64

0,69

0,71

0,75

0,78

0,42

0,44

0,48

0,57

Puissance

(W) avec

Δt de 5 K

1160

1653

2291

3016

6090

8990

12760

14790

17110

19720 s

Figure 23 :

Pré-dimensionnement des tuyauteries en cuivre

37

38

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

DN

(mm)

DN

(pouce) Appellation

15 1/2

20 3/4

25 1

32 1 1/4

40 1 1/2

50 2

65 2 1/2

15x21

20x27

26x34

33x42

40x49

50x60

70x76

Tuyauteries en acier

Diam ext.

(mm)

Diam int.

(mm)

Ep

(mm)

21,3 16,6 2,33 295

Eau chaude 80 °C

Débit maxi

(l/h)

150

∆P maxi

(Pa/m)

Vitesse maxi

(m/s)

0,39

26,9 22,2 2,35 650

33,1 27,9 2,9 1180

42,7 36,9 2,9 2450

48,3 42,5 2,9 3680

60,3 53,8 3,25 6800

76,1 70,3 2,9 13500

150

150

150

150

150

150

0,48

0,58

0,68

0,75

0,88

1,02

Puissance

(W) avec

Δt de 5 K

1711

3770

6844

14210

21344

39440

78300 s

Figure 24 :

Pré-dimensionnement des tuyauteries en acier

7.5.2. • Tuyauteries enterrées

Comme le stipule le Cahier de  Prescriptions Techniques de mise en

œuvre des systèmes de canalisations sous pression à base de tubes en matériaux de synthèse (Cahier du CSTB 2808-V2), les canalisations de chauffage et de conditionnement d'air doivent être mises en œuvre selon les prescriptions du NF DTu 65.9.

Les tuyauteries à l'intérieur du caniveau doivent être accessibles.

Seules les tuyauteries pré-isolées disposant d'un Avis Technique peuvent être enterrées et dispensées d'un caniveau.

Les tuyauteries sont disposées dans une tranchée d'une largeur de

0,40 à 0,60 m pour une profondeur de 0,40 à 0,50 m.

Elles reposent sur le sol sur toute leur longueur.

Le parcours du réseau est signalé par un dispositif tel qu'un grillage avertisseur, de couleur bleu, placé à une distance de 0,20 à 0,30 m audessus de la génératrice supérieure des tubes.

7.5.3. • Calorifuge des tuyauteries

Les tuyauteries sont calorifugées sur tout leur parcours pour les installations réversibles mais seulement dans les locaux non chauffés pour les installations avec chauffage seul.

une marque durable dans le temps (peinture, ruban adhésif…) est apposée sur l'isolant à l'endroit des raccords afin de les visualiser.

L'isolation est réalisée afin que toutes les parties amovibles puissent

être démontées aisément.

La réalisation du calorifuge doit être compatible avec le fait de supporter tous les équipements.

Les tronçons de réseaux hydrauliques situés dans des locaux ouverts vers l'extérieur ou en caniveau sont calorifugés. Ils doivent être pourvus d'un traceur de mise hors gel sauf si le fluide caloporteur comprend de l'antigel. Le traceur ne doit pas être mis en fonctionnement pendant le mode rafraîchissement si ce mode est prévu.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Tuyauteries intérieures

Les tuyauteries intérieures sont isolées au moyen d'un matériau souple à structure cellulaire fermée.

L'épaisseur minimale du matériau isolant est de 13 mm jusqu'au diamètre extérieur de 20 mm et de 19 mm à partir du diamètre extérieur de 25 mm.

Tuyauteries extérieures

Les tuyauteries extérieures éventuelles sont calorifugées au moyen d'un isolant de conductivité thermique inférieure à 0,04 W/m.K. Le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur de la tuyauterie.

Les principaux isolants utilisés sont :

• les coquilles de polystyrène extrudé (styrofoam FB…), d'épaisseur minimale 25 mm ;

• les coquilles de polyisocyanurate, d'épaisseur minimale 25 mm ;

• le caoutchouc mousse de qualité « froid », d'épaisseur minimale

13 mm ;

• les coquilles de laine minérale à fibres concentriques, d'épaisseur minimale 25 mm.

Une protection mécanique de l'isolant est prévue pour les tuyauteries placées à moins de 2 m du sol.

7.6. • Collecteurs de distribution

Des collecteurs de distribution équipés d'indicateurs de débit sont utilisés pour contrôler l'équilibrage dans chaque circuit desservi.

Comme le préconise le Cahier des Prescriptions Techniques des planchers réversibles à eau basse température (Cahier du CSTB n° 3164), le nombre de circuits est limité à 6  par collecteur afin d'éviter les concentrations de tubes en dalle, particulièrement dans les couloirs.

Les collecteurs de distribution sont placés à l'intérieur de l'habitation, en partie centrale de préférence, dans un endroit facile d'accès.

C o m m e n t a i r e

Les collecteurs se présentent sous formes de collecteurs jumelés (à barreau ou modulaire) ; le collecteur « aller » est jumelé avec le collecteur « retour ». Ils sont réalisés en laiton ou en matériaux de synthèse. L'équipement d'un collecteur comprend au minimum : 1 robinet d'isolement à l'entrée,1 robinet d'isolement à la sortie,

2 robinets d'arrêt pour chaque boucle, 1 organe d'équilibrage pour chaque boucle,1 indicateur de débit pour chaque boucle,1 robinet de vidange en point bas,1 purgeur d'air en point haut avec robinet d'isolement, des étiquettes de repérage des circuits,

des raccordements aux tubes d'alimentation, des consoles de fixation.

C o m m e n t a i r e

Les collecteurs de distribution sont placés par exemple : sous un évier, sous

coffret en fond de placard, dans le cellier, en local technique.

39

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

RACCORDEMENTS

FRIGORIFIQUES

8

40

Les opérations de mise en œuvre et de mise en service doivent

être réalisées par une entreprise disposant de l'attestation de capacité. L'opérateur doit détenir l'attestation d'aptitude conformément à la réglementation en vigueur, en particulier pour les opérations mentionnées dans les articles R543-75 à R543-123 du Code de l'environnement.

La distribution frigorifique assurant notamment la liaison entre l'unité extérieure et le module hydraulique intérieur est conçue selon les spécifications du constructeur :

• longueur maximale de tuyauteries autorisée ;

• longueur minimale de tuyauteries exigée ;

• différence de hauteur maximale entre les deux unités ;

• longueur au-delà de laquelle il est nécessaire de rajouter du fluide frigorigène ;

• masse de fluide frigorigène par mètre linéaire de tuyauterie à rajouter ;

• diamètre nominal de la tuyauterie vapeur ;

• diamètre nominal de la tuyauterie liquide.

A titre informatif, le tableau de la

(Figure 25)

fournit les correspondances entre les dénominations usuelles des tuyauteries frigorifiques.

Dénomination du tube

Diamètre nominal

Diamètre extérieur

Epaisseur pouce mm mm

1/4" 3/8" 1/2" 5/8" 3/4" 7/8"

1/4"

6,35

3/8"

9,52

1/2" 5/8" 3/4" 7/8" 1"

1"

12,70 15,87 19,05 22,22 25,40

1 1 1 1 1,05 1,14 1,20 s

Figure 25 :

Dénominations usuelles des tubes frigorifiques

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

8.1. • Tuyauteries frigorifiques enterrées

Les tuyauteries calorifugées sont disposées dans une tranchée de 0,40

à 0,60 m de largeur pour une profondeur de 0,40 à 0,50 m.

Elles reposent sur le sol sur toute leur longueur sous fourreau.

Le parcours du réseau est signalé par un dispositif tel qu'un grillage avertisseur, de couleur jaune, placé à une distance de 0,20 à 0,30 m au-dessus de la génératrice supérieure des tubes.

8.2. • Calorifuge des tuyauteries

frigorifiques

Toutes les tuyauteries de fluide frigorigène sont calorifugées.

L'isolation est réalisée au moyen d'un matériau souple à structure cellulaire fermée.

L'épaisseur minimale du matériau isolant est de 13 mm jusqu'au diamètre 19,05  mm (3/4”) et de 19  mm à partir du diamètre 22,22 mm

(7/8”).

Les tuyauteries extérieures éventuelles sont calorifugées au moyen d'un isolant de conductivité thermique inférieure à 0,04 W/m.K, d'une

épaisseur minimale de 19 mm.

une protection mécanique de l'isolant est prévue jusqu'à une hauteur de 2 m tout en permettant l'accès aux tuyauteries calorifugées.

8.3. • Repérage des raccords

Pour les installations soumises au contrôle annuel d'étanchéité, il convient de prévoir un manchon au niveau de l'isolant sur chaque raccord.

une marque durable dans le temps (peinture, ruban adhésif…) est apposée sur l'isolant à l'endroit des brasures afin de visualiser les raccords.

41

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

ÉMETTEURS

9

42

Excepté les radiateurs, les émetteurs sont considérés pour un fonctionnement réversible c'est-à-dire soit en mode chauffage, soit en mode rafraîchissement.

Ils sont dimensionnés à partir du calcul des déperditions, selon la norme NF EN 12831 et le complément national NF P 52-612/CN (voir

chapitre (cf. 5.1)).

L'entreprise doit fournir un récapitulatif des notes de calculs des déperditions par pièce, de dimensionnement et de choix des émetteurs. Ce récapitulatif doit comporter les valeurs des débits et les ouvertures des organes de réglage.

9.1. • Planchers chauffants ou chauffants-

rafraîchissants

Pour l'installation d'un plancher chauffant-rafraîchissant, les préconisations de conception et de mise en œuvre rassemblées dans le

Cahier des Prescriptions Techniques relatif aux planchers réversibles à eau basse température doivent être a minima respectées.

C o m m e n t a i r e

Pour mémoire, le Cahier des Prescriptions Techniques a pour objet de définir les conditions générales de conception, de mise en œuvre et d'exploitation des

planchers réversibles.

Il est applicable aux travaux exécutés dans les locaux d'habitation, d'hébergement ou de bureaux. Il traite exclusivement des planchers en dalles flottantes

rapportées.

Tout autre plancher chauffant-rafraîchissant doit faire l'objet d'un Avis Technique

ou être couvert par une police d'assurance spécifique.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

9.1.1. • Planchers chauffants

Pour assurer les performances de la pompe à chaleur, les planchers chauffants sont calculés pour une température en entrée de l'ordre de

35 à 40°C avec un maximum de 45°C et une chute de température de 5

à 7 K en régime nominal.

Ils sont dimensionnés pour une température maximale de sol de 28°C

(arrêté du 23 juin 1978).

Ils doivent obligatoirement être équipés d'un thermostat limiteur de sécurité placé sur le départ du réseau. Ce thermostat électromécanique doit être indépendant de la régulation et à réarmement manuel

(NF EN 1264 et NF DTu 65.14).

Les principaux paramètres devant être définis sur les feuilles de calculs sont :

• la puissance calorifique de chaque pièce ;

• l'épaisseur et la conductivité thermique de la couche au-dessus du tube ;

• le diamètre et le pas de pose des tuyauteries ;

• la longueur, le débit et la perte de charge de chaque boucle.

La conception des planchers chauffants repose sur les exigences de la norme NF EN 1264 complétée par le NF DTu 65.14.

Les préconisations concernant les planchers chauffants en dalle flottante (isolant en sous face, isolant sur le pourtour, treillis métallique anti-retrait, dalle d'enrobage, revêtement de sol…) sont présentées dans ces textes.

Les tubes doivent être placés à plus de  50  mm des structures verticales et à plus de 200 mm des conduits de fumée, foyers à feu ouvert, trémies ouvertes ou maçonnées, cages d'ascenseurs.

!

Dans le cas d'un plancher chauffant, la résistance thermique du revêtement de sol, y compris l'isolation acoustique

éventuelle située au-dessus du tube, ne doit pas dépasser

0,15 m².K/W.

Les préconisations concernant les planchers chauffants en dalle pleine sont présentées dans le NF DTu 65.14 P2. Les tubes doivent être placés à plus de 100 mm d'un mur fini, à plus de 200 mm des conduits de fumée, cages d'ascenseurs… et à plus de 400 mm de la face intérieure des murs extérieurs.

!

Les autres types de plancher chauffant (avec chape fluide

à base de ciment, à base de sulfate de calcium…) doivent disposer d'un Avis Technique.

43

44

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

9.1.2. • Planchers chauffants–rafraîchissants

Les règles de conception du plancher chauffant sont applicables avec des spécifications précises à respecter pour le mode rafraîchissement.

!

Pour les planchers réversibles, seul le principe de dalle désolidarisée (dalle flottante) est autorisé.

Les chapes en anhydrite ne sont pas autorisées sauf Avis

Technique explicite.

Les planchers réversibles en dalle pleine ne sont pas utilisés.

Les dalles en béton ou les chapes en mortier ne doivent pas présenter une trop forte inertie thermique. Il est nécessaire de limiter leur masse surfacique (masse comptée au-dessus de l'isolant) augmentée de celle du revêtement de sol associé à 160 kg/m².

C o m m e n t a i r e

Cela correspond à une épaisseur totale au-dessus de l'isolant (revêtement de sol

compris) d'environ 7 cm.

Pour assurer les performances de la pompe à chaleur, les planchers rafraîchissants sont calculés pour une température en entrée conforme aux préconisations du Cahier des Prescriptions Techniques, en fonction de la zone géographique.

Afin d'éviter tout risque de condensation, le circuit doit comporter un dispositif limitant la température de départ d'eau du plancher. Ce dispositif peut être intégré à la régulation.

Zone géographique

Zone côtière de la Manche, de la mer du Nord et de l'océan Atlantique au nord de l'embouchure de la Loire. Largeur 30 km.

Zone côtière de l'océan Atlantique au sud de l'embouchure de la Loire et au nord de l'embouchure de la Garonne. Largeur 50 km

Zone côtière de l'océan Atlantique au sud de l'embouchure de la Garonne.

Largeur 50 km.

Zone côtière méditerranéenne. Largeur 50 km.

Zone intérieure.

20

21

22

18

19

Température de départ (°C)

s

Figure 26 :

Températures minimales de départ

Equipement de sécurité

un dispositif de sécurité indépendant de la régulation doit interrompre la fourniture de froid au niveau du plancher lorsque la température de fluide atteint 12 °C (sauf Avis Technique particulier).

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

!

Pour le plancher réversible, la résistance thermique au-dessus du tube ne doit pas dépasser 0,13 m².K/W. Celle des revêtements de sol, y compris l'isolation acoustique éventuelle, situés au-dessus des éléments chauffants est limitée à 0,09  m².K/W et celle de la dalle proprement dite à

0,04 m².K/W.

Revêtements de sol

Seuls sont autorisés les revêtements de sol suivants :

• les carreaux céramiques, dalles de pierre calcaire et éléments de granit ;

• les revêtements plastiques, qui doivent être posés conformément au NF DTu 53.2 et titulaires de la marque NF-uPEC.

Les moquettes et les parquets flottants sont exclus.

C o m m e n t a i r e

Toute offre de plancher réversible doit s'appuyer :

– soit sur une Appréciation Technique d'Expérimentation (ATEX) ou un Avis

Technique système visant explicitement les revêtements de sol, colles et chapes

compatibles avec cette application,

– soit sur une Appréciation Technique d'Expérimentation ou un Avis Technique composant (colle/revêtement/chape) dont le domaine d'emploi est favorable au

plancher chauffant-rafraîchissant,

– soit sur une police d'assurance spécifique couvrant les risques inhérents à cette

technique.

La salle de bains

une boucle spécifique alimente la salle de bains.

un dispositif manuel ou automatique permet de couper l'alimentation de la boucle de la salle de bains en mode « froid ».

La cuisine

une boucle spécifique alimente la cuisine.

un dispositif manuel ou automatique permet de couper l'alimentation de la boucle de la cuisine en mode « froid ».

Ce dispositif est optionnel dans le cas d'une cuisine ouverte sur une pièce principale.

Dimensionnement

Le plancher est calculé pour le mode chauffage et adapté pour le mode « froid ».

45

46

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

9.2. • Unités terminales à eau (ventilo-

convecteurs 2 tubes)

L'unité intérieure est sélectionnée en fonction de la puissance nécessaire en chauffage, correspondant aux déperditions de la pièce.

En chauffage, elle est généralement choisie pour un régime de température d'eau d'alimentation de 45-40 °C (entrée-sortie) et pour un fonctionnement en moyenne vitesse (ou à défaut en petite vitesse s'il n'existe que deux vitesses).

En rafraîchissement, elle est généralement choisie pour un régime de température d'eau d'alimentation de 7-12 °C (entrée-sortie) et pour un fonctionnement en moyenne vitesse (ou à défaut en petite vitesse s'il n'existe que deux vitesses).

La sélection de l'appareil doit permettre de respecter une pression acoustique de 35  dB(A) dans les pièces principales et de 50  dB(A) dans la cuisine, voire de 40  dB(A) dans le cas d'une cuisine ouverte sur une pièce principale (arrêté du 30 juin 1999).

9.3. • Radiateurs

Le dimensionnement d'un radiateur c'est-à-dire le nombre d'éléments le composant est fonction de la puissance souhaitée, correspondant aux déperditions de la pièce.

Il est choisi selon le régime de température d'eau d'alimentation. Avec une pompe à chaleur, des régimes basse température sont privilégiés, tels que 45-38°C, soit une chute de 7 K entre l'entrée et la sortie du radiateur.

Dans les catalogues des fabricants, la puissance est déterminée en fonction de l'écart de température entre l'ambiance (par exemple de

20°C) et la moyenne de température d'eau du radiateur pour le régime nominal (par exemple 45-38°C).

!

La puissance émise par un radiateur est fonction de sa surface mais aussi de la température d'eau l'alimentant et du débit le parcourant. Le débit doit être ajusté par un organe de réglage, si possible avec mémorisation de la position initiale afin de conserver le réglage après manipulation, par exemple à l'occasion de travaux.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

BRANCHEMENT

ET RACCORDEMENTS

ÉLECTRIQUES

10

10.1. • Caractéristiques de la tension

d'alimentation

Le décret et l'arrêté du 24  décembre 2007  fournissent des prescriptions techniques en matière de qualité des réseaux publics de transport et de distribution d'électricité. Ils définissent notamment les valeurs extrêmes de la tension délivrée aux utilisateurs du réseau basse tension :

• la valeur efficace de la tension nominale Un est de 230 V en monophasé et de 400 V en triphasé ;

• la tension efficace, moyennée sur 10 minutes, doit rester dans la plage un

±10%.

10.2. • Règles de l'art pour la réalisation

des installations électriques

L'installation électrique des bâtiments d'habitation doit respecter les dispositions des normes NF C 14-100 et NF C 15-100 en vigueur au moment de la demande de permis de construire ou de la déclaration préalable de construction.

La norme NF C 15-100 traite de la conception, de la réalisation, de la vérification et de l'entretien des installations électriques intérieures alimentées en basse tension. Cette norme préconise de limiter les intensités de démarrage des moteurs de manière à éviter des perturbations excessives. Elle ne fournit cependant pas de préconisation spécifique pour garantir un bon fonctionnement des matériels de type

PAC qui peuvent avoir des courants de démarrage importants.

47

48

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Moteur raccordé Locaux

Intensité maximale de démarrage

(A)

Réseau aérien

Réseau souterrain

45 45 En monophasé

En triphasé

Habitation

(branchement à puissance limitée)

Habitation

(branchement à puissance limitée)

60 60 s

Figure 27 :

Intensités maximales de démarrage des moteurs dans les installations, selon NF C 15-100

Au-delà de ces intensités, l'alimentation électrique est subordonnée à l'accord préalable du distributeur d'énergie afin que ces dispositions soient prises pour que leur utilisation reste compatible avec la conservation des installations de distribution et la desserte sans troubles graves pour les usagers.

C o m m e n t a i r e

Pour respecter ces contraintes, la plus grande partie des pompes à chaleur certifiées NF PAC sont équipées d'un dispositif de démarrage progressif (de type Soft

Starter).

10.2.1. • Plan de protection des installations

En considérant un rapport de 2 entre le calibre du disjoncteur de branchement et la puissance maximale d'un départ basse tension issu du tableau de répartition, un départ de 6  kW est normalement le maximum pour une puissance de raccordement de 12 kVA en monophasé.

!

Pour la protection contre les surintensités du circuit alimentant une pompe à chaleur avec fort courant d'appel, il convient de mettre en œuvre des disjoncteurs divisionnaires de type D.

C o m m e n t a i r e

Le disjoncteur divisionnaire de type D possède un seuil magnétique Im compris entre 10 et 20  fois le courant nominal du disjoncteur alors que le disjoncteur divisionnaire de type C, généralement utilisé dans les locaux d'habitation, possède un seuil magnétique Im compris entre 5 et 10 fois le courant nominal du

disjoncteur.

Pour rappel, les coupe-circuits fusible de type aM (accompagnement moteur) ne

sont pas autorisés en locaux d'habitation.

10.2.2. • Perturbations émises par les appareils

Les matériels installés doivent disposer a minima du marquage CE qui implique en particulier la conformité aux normes d'émissions électromagnétiques des moteurs et des appareils à démarrage progressif.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

En matière de fluctuations de tension, l'application de la norme NF

EN 61000-3-3 implique un courant de démarrage d'une intensité inférieure :

• à environ 30 A pour les PAC alimentées en monophasé ;

• à environ 50 A pour les PAC alimentées en triphasé.

C o m m e n t a i r e

Lorsque seules les résistances d'appoint électrique sont en triphasé, ce sont les

règles du monophasé qui s'appliquent pour le moteur de la PAC.

En présence d'une pompe à chaleur ayant un courant de démarrage plus élevé, le niveau de perturbations peut encore être maîtrisé si l'impédance du réseau d'alimentation, au point de livraison du client, est suffisamment faible.

Dans ce cas, le fabricant de l'équipement doit déclarer dans le manuel d'instructions au client les exigences suivantes :

• la pompe à chaleur ne peut être raccordée qu'à un réseau ayant une impédance inférieure à une valeur maximale Z

MAX déclarer par le fabricant) ;

(valeur à

• ou bien, la pompe à chaleur est réservée aux locaux présentant une capacité d'alimentation supérieure à 100 A par phase.

Les tableaux ci dessous fournissent des valeurs indicatives de courant nominal et de puissance nominale des PAC pour respecter les intensités de démarrage préconisées par la norme NF EN 61000-3-3, selon les systèmes de démarrage utilisés. Elles sont calculées à partir d'ordres de grandeur de courants de démarrage (I rant nominal (I nominal démarrage

) selon les technologies de démarrage.

) et de cou-

PAC ou moteur monophasé

Intensité maximale de démarrage

Id (A)

30 6

Intensité nominale du moteur

In (A)

Puissance nominale maximale du moteur (kVA)

≤ 1,2

Puissance* de raccordement du branchement

(kVA)

12 Sans sytème de démarrage

Id = 5 x In

Avec système de démarrage

Id = 2 x In

Avec Inverter

Moteur + chauffage d'appoint sur même départ

30

30

30 pour l'ensemble

15

30

30 pour l'ensemble

≤ 3

6

6 pour l'ensemble

12

12

12

(*) La puissance de raccordement doit être déterminée en tenant compte de l'ensemble des besoins

électriques de l'installation

s

Figure 28 :

Valeurs préconisées d'intensités et puissances des PAC selon NF EN 61000-3-3 – Cas des

PAC ou moteurs monophasés

49

50

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

PAC ou moteur triphasé

Intensité maximale de démarrage

Id (A)

50 10

Intensité nominale du moteur

In (A)

Puissance nominale maximale du moteur (kVA)

Puissance* de raccordement du branchement

(kVA)

36 Sans sytème de démarrage

Id = 5 x In

Avec système de démarrage

Id = 2 x In

Avec Inverter

Moteur + chauffage d'appoint sur même départ

50

30

30 pour l'ensemble

25

30

30 pour l'ensemble

6

15

18

36

36

18 pour l'ensemble 36

(*) La puissance de raccordement doit être déterminée en tenant compte de l'ensemble des besoins

électriques de l'installation

s

Figure 29 :

Valeurs préconisées des intensités et puissances des PAC selon NF EN 61000-3-3 – Cas des

PAC ou moteurs triphasés

10.3. • Conception et dimensionnement

Le branchement et les raccordements électriques doivent respecter les exigences de la norme NF C 15-100 et les spécifications du fabricant de la pompe à chaleur.

Le raccordement de la pompe à chaleur doit s'effectuer sur un circuit d'alimentation spécifique.

!

Ne jamais raccorder la pompe à chaleur sur un circuit électrique alimentant un autre appareil.

Les éléments suivants relatifs à l'installation ou provenant des spécifications du fabricant de la pompe à chaleur doivent être connues pour réaliser les raccordements électriques :

• la tension du réseau d'alimentation ;

• la tension admissible par la pompe à chaleur ;

• la tension admissible par l'appoint électrique ;

• la puissance électrique absorbée par la pompe à chaleur et ses auxiliaires ;

• la puissance absorbée par l'appoint électrique ;

• la section du câble électrique préconisée pour l'alimentation de la pompe à chaleur ;

• la section du câble électrique préconisée pour l'alimentation de l'appoint électrique ;

• la longueur et la section du câble électrique préconisées par le constructeur pour le raccordement entre l'unité extérieure et le module hydraulique.

A défaut, les longueurs de câbles sont données dans les figures suivantes. La formule de calcul et les paramètres utilisés sont présentés

en [ANNEXE 6].

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

P (W)

(1)

I (A)

(2)

500 2,72

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

5,43

8,15

10,87

13,59

16,30

19,02

21,74

57

0,5 0,75

86

43

114

57

1

85

57

42 section (mm²)

1,5

171 285

2,5

57

47

40

142

95

71

455

4

91

75

65

56

227

151

113

679

339

226

169

135

113

97

84

6 10

1120

560

373

280

224

186

160

140

(1) Puissance nominale en W

(2) Intensité nominale en A s

Figure 30 :

Longueurs maximales des liaisons (en m) pour des conducteurs cuivre compatibles avec une chute de tension de 5 % (230 V, monophasé, cos φ de 0,8)

P (W)

(1)

I (A)

(2)

0,5 0,75

500 0,90

1000 1,80

1500 2,71

2000 3,61

2500 4,51

601

300

200

150

901

152

300

225

180

150

3000 5,41

3500 6,31

4000 7,22

4500 8,12

5000 9,02

5500 9,92

6000 10,83

6500 11,73

7000 12,63

7500 13,53

8000 14,43

8500 15,34

9000 16,24

9500 17,14

10000 18,04

10500 18,94

11000 19,85

11500 20,75

12000 21,65

12500 22,55

13000 23,45

13500 24,36

14000 25,26

166

400

300

240 section (mm²)

1 1,5 2,5 4 6 10 16

1201 1800 2992 4769 7118 11742 18506

900

600

450

360

1496 2384 3559 5871 9253

997 1589 2372 3914 6168

748

598

1192

953

1779

1423

2935

2348

4626

3701

200

171

150

300

257

225

193

180

163

150

138

498

427

374

533

510

489

469

690

652

618

587

559

903

838

782

733

1304 2056

1174 1850

1067 1682

978 1542

1423

1321

1233

1156

451

434

419

711

685

660

841

804

771

740

1088

1028

974

925

881

323

309

296

289

418

395

374

355

338

547

508

474

444

790

711

647

593

273

263

254

216

207

198

192

280

264

251

238

227

366

340

317

298

529

476

433

397

183

176

170

176

166

157

149

142

136

230

213

199

187

332

299

272

249

794

681

596

1186 1957 3084

1016 1677 2643

889 1467 2313

(1) Puissance nominale en W

(2) Intensité nominale en A s

Figure 31 :

Longueurs maximales des liaisons (en m) pour des conducteurs cuivre compatibles avec une chute de tension de 5 % (400 V, triphasé, cos φ de 0,8)

51

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

RÉGULATION

11

52

11.1. • Régulation de la pompe à chaleur

et de l'appoint

11.1.1. • Régulation de la pompe à chaleur en mode chauffage

La température d'eau délivrée par la pompe à chaleur est variable en fonction de la température extérieure, selon une loi d'eau. Le régulateur est généralement intégré à la machine.

La régulation est couramment basée sur la mesure de la température d'eau en entrée de pompe à chaleur.

La mesure de la température extérieure doit être représentative de cette grandeur. La sonde doit être placée dans un lieu non ensoleillé, de préférence en paroi nord ou nord-ouest du bâtiment.

Des fonctions complémentaires peuvent être assurées par la régulation :

• compensation d'ambiance : une sonde de température ambiante est raccordée au régulateur afin d'adapter la loi d'eau pour atteindre la consigne d'ambiance souhaitée ;

• protection antigel : lors des périodes d'absence prolongée, une température ambiante minimale, de l'ordre de 8 °C est assurée.

Selon les cas, le circulateur peut être asservi au fonctionnement de la pompe à chaleur, il est alors commandé par la régulation de la PAC

(une temporisation peut être prévue entre l'arrêt du compresseur et l'arrêt du circulateur), ou bien en fonctionnement permanent pendant la période de chauffage.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

unités terminales à eau (ventilo-convecteurs 2 tubes)

En mode chauffage, la température délivrée par la pompe à chaleur peut être régulée en fonction de la température extérieure, comme décrit ci-dessus, ou bien maintenue à température constante.

11.1.2. • Régulation de la pompe à chaleur en mode rafraîchissement

Planchers rafraîchissants

La pompe à chaleur fonctionne avec une limitation de la température de départ d'eau en fonction des zones géographiques déterminées dans le Cahier des Prescriptions Techniques du CSTB.

unités terminales à eau (ventilo-convecteurs 2 tubes réversibles)

La pompe à chaleur fonctionne avec une température minimale de départ d'eau de 7°C.

11.1.3. • Réversibilité

Le basculement hiver/été est assuré par une commutation manuelle centralisée.

C o m m e n t a i r e

Si l'installation est équipée d'un module hydraulique, une signalisation permet

de vérifier le mode de fonctionnement : été/hiver/marche/inoccupation.

Un basculement (change-over) automatique (en plus du manuel) peut être réalisé

à partir des températures extérieure et intérieure.

11.1.4. • Régulation de l'appoint électrique

La température d'eau en sortie d'appoint est régulée en fonction de la température extérieure. Lorsque la consigne de température d'eau n'est pas atteinte par la pompe à chaleur, l'appoint est commandé en marche/arrêt pour assurer le niveau demandé. Il est généralement sollicité sur un abaissement de température d'eau constaté de l'ordre de

3 K afin d'éviter une mise en marche intempestive.

Le fonctionnement de l'appoint n'est en général pas autorisé au dessus d'un seuil de température extérieure.

L'installation doit comprendre :

• un voyant de visualisation de mise en fonctionnement de l'appoint ;

• une possibilité de commande manuelle du fonctionnement de l'appoint, en cas de panne de la pompe à chaleur.

53

54

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Si l'appoint est composé de plusieurs étages, il est conseillé que le dernier niveau soit mis en fonctionnement uniquement en cas d'arrêt du compresseur.

11.2. • Régulation d'ambiance terminale

La régulation de la pompe à chaleur et de son appoint est à compléter par une régulation terminale par pièce. Cette régulation d'ambiance permet d'éviter les surchauffes dues aux apports gratuits et d'ajuster les consignes de température dans les différentes pièces du logement.

Les dispositifs de régulation terminale courants sont :

• des robinets thermostatiques ou des dispositifs équivalents pour les installations de radiateurs ;

• des régulations d'ambiance par vanne à deux voies en place sur les collecteurs des planchers chauffants ;

• des régulations d'ambiance par vanne à deux (ou trois) voies sur chaque ventilo-convecteur.

On rappelle qu'une régulation de température ambiante par local est demandée pour les bâtiments neufs par les réglementations thermiques successives depuis 1988.

C o m m e n t a i r e

Si la régulation de la pompe à chaleur est compensée en fonction de la température amiante, il est conseillé de maintenir à pleine ouverture les robinets thermostatiques des radiateurs qui se trouvent dans la pièce où est placée la

sonde d'ambiance.

Sur une installation neuve de plancher chauffant, la Réglementation thermique

2012 impose une régulation d'ambiance par tranche de 100 m

2

de surface chauffée.

unités terminales à eau (ventilo-convecteurs 2 tubes)

La régulation d'ambiance est assurée par un thermostat qui commande :

• la vanne à deux (ou trois) voies du ventilo-convecteur ;

• et/ou les vitesses du ventilateur.

Il mesure la température dans l'ambiance ou en reprise du ventilo-convecteur.

un dispositif doit permettre d'arrêter l'émission à l'arrêt de la ventilation.

Dans le cas de plusieurs ventilo-convecteurs dans une même pièce, ils doivent être pilotés par un thermostat unique.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

ANNEXES

12

[ANNEXE 1] : CALCUL ET EXIGENCES POUR LE COP ET LE SPF

[ANNEXE 2] : ELEMENTS D'ACOUSTIQUE

[ANNEXE 3] : SOLUTIONS D'IMPLANTATION DE POMPES A CHALEUR

[ANNEXE 4] : DIMENSIONNEMENT DU VOLUME TAMPON

[ANNEXE 5] : DIMENSIONNEMENT DU VASE D'EXPANSION

[ANNEXE 6] : LONGUEURS MAXIMALES DES LIAISONS ELECTRIQUES

55

56

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

ANNEXE 1 : CALCUL ET EXIGENCES

POUR LE COP ET LE SPF

Coefficient de performance (COP)

Le COP sert à évaluer le rendement d'une pompe à chaleur en certains points de fonctionnement.

=

caloPac

/ (

P abs

+

P aux

)

Avec :

- P caloPAC

: puissance calorifique pour le chauffage des locaux et, le cas échéant, la production d'eau chaude sanitaire

- P abs

: puissance électrique consommée par le compresseur

- P aux

: puissance pour compenser la chute de pression dans le condenseur, le dégivrage et la régulation de la pompe à chaleur conformément à la norme NF EN 14511-1

Le coefficient de performance machine doit être au moins égal aux valeurs données dans le référentiel NF PAC (NF 414) rappelées dans les tableaux suivants.

7

-7

Evaporateur

Temp sèche

(°C)

Temp humide

(°C)

6

-8

Temp entrée eau

(°C)

30

Condenseur

Temp sortie eau

35

(°C)

* 35

COP minimal

3,40

2,10

(*) L'essai est réalisé avec le débit d'eau déterminé lors de l'essai à +7°C.

s

Figure A. 1.1 :

Valeurs minimales de COP pour une température d'entrée d'eau de 30°C et de sortie de 35°C

7

-7

Evaporateur

Temp sèche

(°C)

Temp humide

(°C)

6

-8

Temp entrée eau

(°C)

40

Condenseur

Temp sortie eau

45

(°C)

* 45

COP minimal

2,70

1,60

(*) L'essai est réalisé avec le débit d'eau déterminé lors de l'essai à +7°C.

s

Figure A. 1.2 :

Valeurs minimales de COP pour une température d'entrée d'eau de 40°C et de sortie de 45°C

 

Facteur total de performance saisonnière (SPF g,t

)

Le facteur total de performance saisonnière du sous-système de génération (pompe à chaleur et générateur d'appoint électrique inclus) peut être calculé selon l'équation :

SPF

=

W

Q chauff

+

+ int

Q

ECS

+

W aux

Avec :

- SPF g,t

: facteur total de performance saisonnière du sous-système de génération

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

- Q chauf

: besoin en énergie calorifique du sous-système de distribution du chauffage des locaux

- Q

ECS

: besoin en énergie calorifique du sous-système de distribution d'eau chaude sanitaire

- W

PAC+appoint

: énergie électrique totale consommée par la pompe à chaleur et le générateur d'appoint

- W aux

: énergie totale consommée par les auxiliaires

Valeurs minimales et cibles du SPFg,t pour les pompes à chaleur air extérieur/eau

Le système de chauffage par pompe à chaleur doit être conçu pour atteindre un facteur de performance saisonnière (SPF g,t

) élevé.

Le tableau suivant présente la valeur minimale du SPF tion d'eau chaude sanitaire dans les bâtiments neufs.

g,t

ainsi que la valeur cible de ce facteur pour le chauffage des locaux et la produc-

La méthode de calcul pour l'estimation du SPF est extraite de la norme NF EN 15316-4-2.

Sources froide et chaude

Air extérieur/eau

2,7

Valeur minimale du SPF

3,0

Valeur cible du SPF

s

Figure A. 1.3 :

Valeurs minimale et cible du SPF pour les systèmes de chauffage par pompe à chaleur employés pour le chauffage des locaux et la production d'eau chaude sanitaire dans les bâtiments neufs

57

58

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

ANNEXE 2 : ELEMENTS D'ACOUSTIQUE

Les performances acoustiques des appareils sont définies par les grandeurs suivantes :

Le niveau de puissance acoustique (Lw)

La puissance acoustique exprimée en dB(A) caractérise la source sonore, indépendamment de son environnement. Elle permet ainsi de comparer les pompes à chaleur entre elles. Cette valeur est fournie par Eurovent et les laboratoires de mesures.

Le niveau de pression acoustique (Lp)

La pression acoustique exprimée en dB(A) caractérise le niveau de bruit que l'oreille perçoit et dépend de paramètres indépendants de la source sonore tels que la distance par rapport à la source, la taille et la nature des parois du local,… Les réglementations se basent sur cette valeur.

Pompe à chaleur

Lw [dB(A)] Un appareil a un niveau de puissance acoustique Lw exprimé en dB(A).

d [m] x Lp [dB(A)]

Le niveau de pression acoustique Lp est fonction de l’environnement et de sa distance par rapport

à la source. Il est exprimé en dB(A).

s

Figure A. 2.1 :

Grandeurs principales utilisées en acoustique

Le tableau suivant permet d'obtenir une approche du niveau de pression acoustique (niveau sonore) obtenu en champ libre en fonction du niveau de puissance acoustique (source sonore) et de la distance

à laquelle se trouve l'élément de réception par rapport à la source.

Il concerne les pompes à chaleur en contact avec une paroi réverbérante, par exemple posées sur un socle en béton.

d [m]

Lw [dB(A)] / d[m]

X Lp [dB(A)]

1 5 10 15 20

56

60

48 34 28 24 22

52 38 32 28 26

62

66

70

54 40 34 30 28

58 44 38 34 32

62 48 42 38 36 s

Figure A. 2.2 :

Approche du niveau sonore obtenu pour une pompe à chaleur posée sur un socle en béton : niveau de pression Lp en dB(A) selon la distance d en m

L'exemple suivant reprend le cas d'une pompe à chaleur ou d'une unité extérieure de pompe à chaleur en éléments séparés installée sur des supports muraux.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Le tableau permet d'obtenir une approche du niveau de pression acoustique (niveau sonore) en fonction du niveau de puissance acoustique (source sonore) et de la distance à laquelle se trouve l'élément de réception par rapport à la source.

d [m]

10 [cm]

20 [cm]

X

Lp [dB(A)]

Lw [dB(A)] / d[m]

56

60

62

66

70

1 5 10 15 20

51 37 31 27 25

55 41 35 31 29

57 43 37 33 31

61 47 41 37 35

65 51 45 41 39 s

Figure A. 2.3 :

Approche du niveau sonore obtenu pour une pompe à chaleur montée sur supports muraux : niveau de pression Lp en dB(A) selon la distance d en m

59

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

ANNEXE 3 : SOLUTIONS D'IMPLANTATION

DE POMPES A CHALEUR

Solutions pour l'intégration technique d'une pompe à chaleur à l'extérieur

L'implantation de la pompe à chaleur doit considérer le sens des vents dominants qui peuvent entraîner les effets suivants :

• Des contraintes mécaniques sur le ventilateur de l'unité extérieure pouvant aller jusqu'à la destruction du moteur.

Afin d'éviter cet aléa, il convient d'adapter l'orientation de la

PAC par rapport aux vents dominants comme indiqué à la figure ci-dessous.

Direction du vent

Mauvaise implantation

Direction du vent

Bonne implantation s

Figure A. 3.1 :

Action des vents dominants sur le ventilateur de la pompe à chaleur

• Un recyclage d'air extérieur rejeté par la PAC vers son aspiration.

Lorsque la PAC est exposée au vent, le refoulement d'air peut

être forcé contre le bâtiment et rabattu vers l'aspiration.

Lorsque la PAC est sous le vent, il se crée une zone de pression négative qui peut forcer l'air de refoulement vers l'aspiration.

Pour éviter tout risque de dysfonctionnement, la PAC est soit surélevée, soit équipée d'un « plénum » de refoulement afin d'évacuer l'air au-dessus du mur. Dans ce dernier cas, il convient de vérifier le dimensionnement du ventilateur (pression statique).

Direction du vent

60

Direction du vent s

Figure A. 3.2 :

Recyclage parasite d'air extérieur sur la pompe à chaleur

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

PAC surélevée PAC avec «plénum» de refoulement s

Figure A. 3.3 :

Améliorations de l'évacuation de l'air rejeté par une pompe à chaleur

• Une influence sur les performances des équipements.

Lorsque la production comprend deux PAC, leur implantation permet d'éviter que le refoulement de la première ne soit pas aspiré par la seconde.

Vent dominant Vent dominant

Aspiration d’air Aspiration d’air

Aspiration d’air

Aspiration d’air s

Figure A. 3.4 :

Implantation de deux pompes à chaleur

Solutions pour l'intégration acoustique d'une pompe à chaleur

à l'extérieur

Les préconisations suivantes peuvent être formulées pour la mise en place d'un écran anti-bruit :

• Emplacement

L'écran doit être placé le plus près possible de la source sonore tout en permettant la libre circulation de l'air dans l'évaporateur et les interventions d'entretien.

une attention particulière est portée sur le risque potentiel de réflexion des ondes sonores par une mauvaise implantation de l'unité extérieure.

61

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

62

Aspiration d’air

Soufflage de l'air

0,5 m mini

0,5 m mini

Façade maison

Accès libre

1,5 m environ

1,5 m mini

Écran anti-bruit

éventuel s

Figure A. 3.5 :

Exemple d'implantation d'une pompe à chaleur et d'un écran anti-bruit

Pompe

à chaleur

Ch. 1

Ch. 2

Écran

S.d.B

Garage

Pompe

à chaleur

Écran

Ondes réfléchies

Ondes réfléchies

Mauvaise disposition s

Figure A. 3.6 :

Exemples de dispositions d'un écran acoustique

Bonne disposition

• Dimensions

La taille de l'écran doit être telle que l'unité ne soit pas visible par le voisinage. La hauteur de l'écran doit dépasser d'un mètre au moins la ligne reliant l'habitation la plus haute au point le plus élevé de la source sonore.

Dans le cas d'une installation au pied d'un immeuble, il peut être nécessaire de munir l'écran d'un auvent. La hauteur de l'écran ne pouvant être démesurée, on admet généralement que l'angle formé par cette ligne et l'horizontale est d'environ 30°.

De même pour la détermination de sa largeur, des rabats peuvent s'avérer indispensables, l'écran ayant alors une forme de « L » ou de « u ».

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

1m

30°

1 à 1,50 m s

Figure A. 3.7 : Disposition d'un écran anti-bruit

L'écran anti-bruit doit être peu réverbérant du côté de la source sonore et peu d'ondes ne doivent le traverser. Il est donc recommandé de le construire avec des matériaux denses, de préférence en maçonnerie

(exemple : parpaings creux avec alvéoles ouvertes du côté de la PAC et alvéoles bouchées sur la face opposée).

1m

Mur écran

Bâtiment

à protéger

1m

État de surface

évitant les réflexions s

Figure A. 3.8 :

Montage d'un écran antibruit entre la pompe à chaleur et le bâtiment à protéger

Solutions pour l'intégration technique d'une pompe à chaleur à l'intérieur

Les actions spécifiques sur les locaux afin d'éviter la propagation du bruit :

• Actions sur le local par limitation de la réverbération du local. Si les parois du local sont lisses, les ondes sonores se réfléchissent et ces réflexions multiples contribuent à élever le niveau sonore dans le local. Il convient de rendre les parois absorbantes en utilisant des matériaux fibreux anti-réverbérant ou, à défaut, un enduit fibreux projeté ou floqué.

• Actions sur le local  par interposition d'une barrière aux ondes sonores. C'est le rôle des parois, des cloisons qui suivent la loi de masse, c'est-à-dire que plus la paroi est dense, plus l'affaiblissement de transmission est important. A masse égale, cet affaiblissement est plus élevé dans les fréquences aiguës que dans les graves.

Dispersion

Onde réverbérée

Onde incidente

Onde transmise

Cloison en maçonnerie s

Figure A. 3.9 :

Cloison en maçonnerie

63

64

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Pour les portes dont la masse surfacique est bien plus faible que celle des cloisons, de bons résultats sont obtenus en créant un sas équipé de deux portes en application de la loi de masse.

Si on ne peut établir un sas, la porte est alourdie par une feuille de tôle d'acier si elle est en bois. Pour une porte métallique, celle-ci est doublée avec des panneaux de particules de plus de 20 mm d'épaisseur et une colle caoutchouteuse.

Dans tous les cas, des bourrelets compressibles en caoutchouc sont disposés dans les feuillures et le jeu entre la porte et le seuil est réduit au minimum. une bavette d'étanchéité peut également être prévue.

Porte traitée acoustiquement

Sas

Local technique

Cloison en maçonnerie

Porte coupe feu s

Figure A. 3.10 :

Local technique avec sas

• Actions sur la machine par mise en place de plots antivibratiles

Si pour des problèmes sonores particuliers il est nécessaire d'installer la pompe à chaleur sur plots antivibratiles, les plots supplémentaires sont soit fournis par le constructeurs, soit calculés.

• Actions sur la machine par mise en place de grilles acoustiques de prise ou rejet d'air

Le matériau acoustique doit être imputrescible, de préférence de classe M0 tel que la laine de roche (Euroclasse A2-s1, d0) voire incombustible (Euroclasse A1). L'ensemble est protégé par une tôle perforée.

• Actions sur la machine par mise en place de silencieux

Les ondes sonores sont progressivement dispersées lors de leur passage entre des aubages parallèles en fibres minérales.

Les baffles acoustiques sont réalisées par exemple avec des panneaux de laine de verre ou de roche rigidifiés. En pratique, on trouve des panneaux d'épaisseur de 40 à 50 mm, avec des

écartements de 50 à 100 mm.

• Actions sur la machine par mise en place d'un capotage du compresseur si besoin

Il peut s'agir d'une boîte en matériau permettant l'effet de la loi de masse, revêtue intérieurement de laine minérale.

C'est le plus souvent une jaquette souple composée d'une housse isophonique recouvrant complètement le compresseur.

Cette housse comprend généralement un capuchon recouvrant la tête du compresseur et une couverture isophonique entourant le corps du compresseur fixée à l'aide d'un système réglable utilisant la technologie Velcro. Des constructeurs proposent ce dispositif.

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

ANNEXE 4 : DIMENSIONNEMENT DU VOLUME

TAMPON

Le volume d'eau du réseau doit pouvoir emmagasiner l'énergie fournie par la pompe à chaleur durant son temps minimal de fonctionnement, fourni dans les notices constructeurs. Ce temps est généralement compris entre 6 et 10  minutes et est de l'ordre de 20  minutes chez certains constructeurs.

La contenance du volume tampon doit correspondre au volume d'eau minimal demandé auquel peut être soustrait la contenance du réseau.

Elle s'exprime par la formule suivante :

ρ ××

− ContenanceRéseau

Avec :

- PuissancePAC : la puissance calorifique du régime le plus faible de la pompe à chaleur, en kW

- TempsFonctionnementMini : le temps minimal de fonctionnement, en seconde. A défaut d'autre valeur, une durée de

360 secondes (6 minutes) sera retenue

- DifférentielRégulation : le différentiel de régulation de la pompe à chaleur, en Kelvin. A défaut d'autre valeur, un différentiel de 5 K sera retenu

- Cp : la capacité thermique massique du fluide caloporteur de l'installation de chauffage (égale à 4,185 pour de l'eau non glycolée), en kJ/(kg.K)

-

ρ : la masse volumique du fluide caloporteur de l'installation de chauffage (égale à 1000 pour de l'eau non glycolée), en kg/m

3

- ContenanceRéseau : la contenance de l'installation de chauffage, en litre

A défaut d'une valeur connue, dans le cas d'une pompe à chaleur à variation de puissance, la puissance calorifique réduite au régime le plus faible de la pompe à chaleur sera égale à 30% de la puissance calorifique nominale (limite en dessous de laquelle l'inverter fonctionne en tout ou rien).

Dans le cas de pompes à chaleur à deux compresseurs fonctionnant selon les modalités suivantes :

• Le second compresseur vient en complément quand la puissance fournie par le premier ne suffit pas à compenser les besoins de chauffage ;

• le second compresseur est mis en fonctionnement alors que le premier est arrêté quand la température extérieure descend endessous d'une valeur définie par le constructeur. Si la température extérieure continue à descendre, les deux compresseurs fonctionnent simultanément.

65

66

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

La puissance à prendre en compte pour dimensionner le volume tampon est celle du compresseur qui fonctionne à une température extérieure de +7 °C afin d'obtenir une température d'eau de 35°C.

La contenance du réseau dépend du type d'émetteur (la contenance d'un réseau de plancher chauffant est plus importante que celle d'un réseau de radiateurs) et de la présence ou non de vannes de régulation sur les émetteurs. Si les radiateurs sont équipés de robinets thermostatiques ou si les circuits de plancher chauffant sont dotés de vannes à deux voies asservies à la température ambiante, le volume des réseaux émetteurs ne doit pas être comptabilisé pour calculer la contenance de l'installation.

Dimensionnement du volume tampon pour une pompe à chaleur tout ou rien

En première approche, le tableau ci-dessous fournit la contenance du volume tampon déterminée pour un temps de fonctionnement minimum de 6 min et un différentiel de régulation de 5 K, en considérant un volume de réseau négligeable.

A défaut d'une valeur connue dans des conditions de mi-saison, la puissance nominale considérée sera celle indiquée dans la notice pour les conditions de 7°C de température d'air et de 35°C de température d'eau.

Puissance de la pompe à chaleur

(en kW) aux conditions 7°C/35°C

Contenance du volume tampon

(en l)

4

70

6

100

8

140

10

170

12

200

14

240

16

280 s

Figure A. 4.1 :

Pré-détermination de la contenance du volume tampon pour une PAC tout ou rien (aux conditions de 7°C de température d'air et de 35°C de température d'eau), pour un volume de réseau négligeable et un temps de fonctionnement minimal de 6 min

Dimensionnement du volume tampon pour une pompe à chaleur

Inverter

En première approche, le tableau de la figure ci-dessous fournit la contenance du volume tampon déterminée pour un temps de fonctionnement minimum de 6 min et un différentiel de régulation de 5 K, en considérant un volume de réseau négligeable.

A défaut d'une valeur connue, dans le cas d'une pompe à chaleur

Inverter, la puissance calorifique réduite au régime le plus faible de la

PAC sera égale à 30% de la puissance calorifique nominale (limite en dessous de laquelle l'inverter fonctionne en tout ou rien).

Puissance de la PAC (en kW) aux conditions 7°C/35°C

Puissance réduite à 30 % pour une PAC

Inverter (en kW)

Contenance du volume tampon (en l)

4

1,2

6

1,8

8

2,4

10

3,0

12

3,6

14

4,2

16

4,8

20 30 40 50 60 70 80 s

Figure A. 4.2 :

Pré-détermination de la contenance du volume tampon pour une PAC Inverter (aux conditions de 7°C de température d'air et de 35°C de température d'eau), pour un volume de réseau négligeable et un temps de fonctionnement minimal de 6 min

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

ANNEXE 5 : DIMENSIONNEMENT DU VASE

D'EXPANSION

Le dimensionnement d'un vase d'expansion consiste à déterminer :

• sa pression de gonflage ;

• sa capacité.

Dans le cas d'un vase unique pour une installation réversible avec deux modes de fonctionnement, le dimensionnement est effectué sur la base du mode chauffage.

La pression de gonflage

La pression de gonflage du vase doit être supérieure à la pression statique de l'installation de façon à ce que, à froid, l'eau n'entre pas dans le vase et que le volume soit maximal pour absorber la dilation de l'eau.

Elle est exprimée en bar et doit correspondre à la pression statique de l'installation arrondie au 0,5 bar supérieur. La pression statique équivaut à la hauteur d'eau de l'installation, depuis le vase d'expansion jusqu'au point le plus élevé du circuit de chauffage. Sachant que 1 m de colonne d'eau est proche de 0,1 bar.

Si le vase d'expansion est en partie haute de l'installation (sous toiture par exemple), la pression de gonflage est de 0,5 bar, sauf si une pression minimale de fonctionnement plus élevée est demandée par le constructeur de la pompe à chaleur.

La capacité du vase

La capacité du vase doit être telle qu'elle puisse recueillir le volume d'expansion de l'installation. Or, le volume d'eau absorbé par le vase, encore appelé volume utile, ne peut pas occuper la totalité de la capacité du vase. Le volume utile est fonction des limites de pression entre lesquelles travaille le vase.

La capacité du vase doit être de :

Volume d'expansion × p.finale × p.remplissage

p.gonflage × ((p.finale-p.remplissage)

Avec :

- p.gonflage : pression de gonflage du vase

- p.remplissage : pression de remplissage de l'installation, elle généralement supérieure d'environ 0,2 bar à la pression de gonflage du vase pour stocker une petite réserve d'eau. La pression de remplissage est réglée à froid à l'aide du manomètre placé sur l'installation, à proximité du vase.

- p.finale : pression finale du vase fixée en général à 90 % de la pression de tarage des soupapes de sûreté afin que celles-ci ne s'ouvrent pas en fonctionnement normal de l'installation

(les soupapes du commerce sont tarées à 3 bar)

67

68

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

Attention, dans cette formule les pressions sont exprimées en valeurs absolues. Par exemple : une pression relative de 1,5 bar correspond à une pression absolue de 1,5 + 1 bar de pression atmosphérique soit

2,5 bar.

Le volume d'expansion correspond au volume de dilatation de l'eau de l'installation. Il est fonction de la température moyenne maximale de l'installation. Le tableau ci-dessous fournit le coefficient de dilatation de l'eau en considérant que l'installation est remplie avec de l'eau

à 10°C, sans antigel. Par exemple, pour une contenance d'installation de 200 l et un régime 40/50 °C, le volume d'expansion est de : 200 x

0,0096 soit 1,92 litres.

Température de l'eau (en °C)

60

55

50

45

80

75

70

65 s

Figure A. 5.1 :

Coefficient de dilatation de l'eau sans antigel

1,68

1,42

1,18

0,96

2,87

2,55

2,24

1,96

Coefficient de dilatation (en %) pour un remplissage à 10°C

La contenance en eau de l'installation correspond au volume d'eau contenu dans les canalisations, la pompe à chaleur, les émetteurs…

Elle peut être calculée à partir des données des fabricants.

Elle peut aussi être estimée en fonction de la puissance de l'installation et du type d'émetteurs. Les valeurs suivantes peuvent être considérées : 14 litres par kW pour une installation de radiateurs et 12 litres par kW pour une installation de planchers chauffants.

Dans le catalogue du fabricant, toujours choisir un vase de capacité supérieure à la capacité calculée.

En première approche, le tableau de la figure ci-dessous fournit la capacité du vase pour une pression de tarage de soupape de 3 bar en fonction du volume d'eau de l'installation à basse température (45°C) et de la hauteur statique.

200

250

300

400

500

Contenance maximale de l'installation (en l)

4

5

6

8

10

5 m

Capacité du vase d'expansion (en l) pour une hauteur statique jusqu'à

10 m

5

7

8

11

14

8

10

12

16

20

15 m

s

Figure A. 5.2 :

Pré-détermination de la capacité du vase d'expansion pour une pression de tarage de soupape de 3 bar

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

ANNEXE 6 : LONGUEURS MAXIMALES

DES LIAISONS ELECTRIQUES

Les chutes de tension sont déterminées à l'aide de la formule suivante :

U b

(

ρ

1

L

S

cos ×

l

B

Avec :

-

Δu : chute de tension, en volt

- b : coefficient égal à 1  pour les circuits triphasés et égal à

2 pour les circuits monophasés. Attention, les circuits triphasés avec neutre complètement déséquilibré (une seule phase chargée) sont considérés comme des circuits monophasés

-

ρ

1

: résistivité des conducteurs en service normal, considérée égale à la résistivité à la température en service normal, soit 1,25 fois la résistivité à 20 °C, soit 0,023 

Ω.mm²/m pour le cuivre et 0,037

Ω.mm²/m pour l'aluminium

- L : longueur simple de la canalisation, en m

- S : section des conducteurs, en mm²

φ : facteur de puissance (en l'absence d'indications précises, le facteur de puissance est considéré égal à 0,8 (sin

φ de 0,6))

-

λ : réactance linéique des conducteurs (considérée égale à

0,08 10

-3

 

Ω/m en l'absence d'autres indications)

- I

B

: courant d'emploi en ampère

4500

5000

5500

6000

2500

3000

3500

4000

6500

7000

7500

8000

section (mm²)

P (W)

(1)

I (A)

(2)

0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70

500

1000

2,72

5,43

57 86 114 171 285 455 679 1120 1766 2698 3688 5086 6806

43 57 85 142 227 339 560 883 1349 1844 2543 3403

1500

2000

8,15

10,87

57 95 151 226 373 588 899 1229 1695 2268

42 71 113 169 280 441 674 922 1271 1701

13,59

16,30

19,02

21,74

24,46

27,17

29,89

32,61

35,33

38,04

40,76

43,48

57 91 135 224 353 539 737 1017 1361

47 75 113 186 294 449 614 847 1134

40 65 97 160 252 385 526 726 972

56 84 140 220 337 461 635 850

50 75 124 196 299 409 565 756

45 67 112 176 269 368 508 680

41 61 101 160 245 335 462 618

56 93 147 224 307 423 567

52 86 135 207 283 391 523

48 80

126 192 263 363 486

45 74 117 190 245 339 453

42 71 110 168 230 317 425

69

70

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

section (mm²)

P (W)

(1)

I (A)

(2)

0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70

8500 46,20

39 65 103 158 216 299 400

62 98 149 204 282 378

9000

9500

10000

10500

11000

11500

12000

12500

13000

13500

14000

14500

15000

48,91

51,63

54,35

57,07

59,78

62,50

65,22

67,93

70,65

73,37

76,09

78,80

81,52

58 92 142 194 267 358

56 88 134 184 254 340

53 84 128 175 242 324

50 80 122 167 231 309

48 76 117 160 221 295

46 73 112 153 211 283

44 70 107 84 203 272

43 67 103 141 195 261

41 65 99 136 188 252

40 63 96 131 181 243

60 93 127 175 234

58 89 122 169 226

(1) Puissance nominale en W

(2) Intensité nominale en A s

Figure A. 6.1 : Longueurs maximales des liaisons en m pour des conducteurs cuivre compatibles avec une chute de tension de 5% (230 V, monophasé, cos φ de 0,8)

section (mm²)

P (W)

(1)

I (A)

(2)

0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70

500 0,90

601 901 1201 1800 2992 4769 7118 11742 18506 28278 38643 53293 71319

1000 1,80

300 152 166 900 1496 2384 3559 5871 9253 14139 19321 26646 35659

1500 2,71

200 300 400 600 997 1589 2372 3914 6168 9426 12881 17764 23773

2000 3,61

150 225 300 450 748 1192 1779 2935 4626 7069 9660 13323 17829

2500 4,51

180 240 360 598 953 1423 2348 3701 5655 7728 10658 14263

150 200 300 498 794 1186 1957 3084 4713 6440 8882 11886

3000 5,41

3500 6,31

4000 7,22

4500 8,12

5000 9,02

5500 9,92

6000 10,83

6500 11,73

7000 12,63

7500 13,53

8000 14,43

8500 15,34

171 257 427 681 1016 1677 2643 4039 5520 7613 10188

150 225 374 596 889 1467 2313 3534 4830 6661 8914

193 332 529 790 1304 2056 3142 4293 5921 7924

180 299 476 711 1174 1850 2827 3864 5329 7131

163 272 433 647 1067 1682 2570 3513 4844 6483

150 249 397 593 978 1542 2356 3220 4441 5943

138 230 366 547 903 1423 2175 2972 4099 5486

213 340 508 838 1321 2019 2760 3806 5094

199 317 474 782 1233 1885 2576 3552 4754

187 298 444 733 1156 1767 2415 3330 4457

176 280 418 690 1088 1663 2273 3134 4195

9000 16,24

9500 17,14

10000 18,04

10500 18,94

11000 19,85

166 264 395 652 1028 1571 2146 2960 3962

157 251 374 618 974 1488 2033 2804 3753

149 238 355 587 925 1413 1932 2664 3565

142 227 338 559 881 1346 1840 2537 3396

136 216 323 533 841 1285 1756 2422 3765

POMPES À CHALEUR AIR EXTERIEUR / EAU EN HABITAT INDIVIDUEL – CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

section (mm²)

P (W)

(1)

I (A)

(2)

0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70

11500 20,75

207 309 510 804 1229 1680 2317 3100

198 296 489 771 1178 1610 2220 2971

12000 21,65

12500 22,55

13000 23,45

13500 24,36

14000 25,26

14500 26,16

15000 27,06

192 289 469 740 1131 1545 2131 2852

183 273 451 711 1087 1486 2049 2743

176 263 434 685 1047 1431 1973 2641

170 254 419 660 1009 1380 1903 2547

164 245 404 638 975 1332 1837 2459

158 237 391 616 942 1288 1776 2377

(1) Puissance nominale en W

(2) Intensité nominale en A s

Tableau A. 6.2 : Longueurs maximales des liaisons pour des conducteurs cuivre compatibles avec une chute de tension de 5% (400 V, triphasé, cos

φ de 0,8)

71

PARTENAIRES du Programme

« Règles de l’Art Grenelle

Environnement 2012 »

■■

Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie

(ADEME) ;

■■

Association des industries de produits de construction

(AIMCC) ;

■■

Agence qualité construction (AQC) ;

■■

Confédération de l’artisanat et des petites entreprises du bâtiment (CAPEB) ;

■■

Confédération des organismes indépendants de prévention, de contrôle et d’inspection (COPREC

Construction) ;

■■

Centre scientifi que et technique du bâtiment (CSTB) ;

Électricité de France (EDF) ;

Fédération des entreprises publiques locales (EPL) ;

Fédération française du bâtiment (FFB) ;

■■

Fédération française des sociétés d’assurance (FFSA) ;

Fédération des promoteurs immobiliers de France (FPI) ;

■■■

Fédération des syndicats des métiers de la prestation intellectuelle du Conseil, de l'Ingénierie et du Numérique

(Fédération CINOV) ;

GDF SuEZ ;

Ministère de l'Écologie, du Développement Durable et de l'Énergie ;

Ministère de l'Égalité des Territoires et du Logement ;

Plan Bâtiment Durable ;

SYNTEC Ingénierie ;

■■

Union nationale des syndicats français d’architectes

(uNSFA) ;

union nationale des économistes de la construction

(uNTEC) ;

union sociale pour l’habitat (uSH).

Les productions du Programme « Règles de l’Art Grenelle

Environnement 2012 » sont le fruit d’un travail collectif des différents acteurs de la fi lière bâtiment en France.

LA

N

BATIM

EN

D

U R A BLE

RE

CO

MMANDATIONS P

RO

FE

POMPES À CHALEuR AIR

EXTERIEuR / EAu EN HABITAT

INDIVIDUEL

SS

IO

N

N

L

E

L

E

CONCEPTION

ET DIMENSIONNEMENT

DÉCEMBRE 2013

NEuF

Ces Recommandations professionnelles concernent les installations de pompes

à chaleur air extérieur/eau de puissance calorifi que inférieure à 50 kW destinées au chauffage ou au chauffage-refroidissement en habitat individuel neuf.

Elles fournissent les prescriptions relatives à la conception et au dimensionnement de la pompe à chaleur et de son appoint mais aussi des composants du circuit hydraulique (disconnecteur, circulateur, volume tampon,…) ainsi que des

émetteurs et de la régulation.

Les émetteurs alimentés peuvent être des radiateurs, des planchers chauffants ou chauffants-rafraîchissants ou des unités terminales à eau deux tubes (ventiloconvecteurs).

Les règles de dimensionnement de la pompe à chaleur et de son appoint sont

énoncées pour des machines à fonctionnement tout ou rien et des machines à variation de puissance (« Inverter »).

Des points de vigilance mettent en avant les spécifi cations essentielles pour la pérennité de l'installation : implantation, dimensionnement, équipements de sécurité, volume tampon,…

P R O G R A M M E D ’ A C C O M P A G N E M E N T D E S P R O F E S S I O N N E L S

« Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 »

Ce programme est une application du Grenelle Environnement. Il vise à revoir l’ensemble des règles de construction, afi n de réaliser des économies d’énergie dans le bâtiment et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

www.reglesdelart-grenelle-environnement-2012.fr

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