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RÉSUMÉ
Même si les pompes à chaleur n’ont pas à ce jour terminé leur évolution, elles ont d’ores et déjà rejoint les solutions techniques misant sur la promotion d’une utilisation rationnelle de l’énergie. Les systèmes comportant des PAC sont nombreux et font preuve à ce jour d’une grande diversité. Cet article illustre la gamme très large des possibilités, qu’elles viennent s’ajouter à une installation existante ou qu’elles la remplacent en totalité. Les atouts de ces systèmes à production d’énergies renouvelables sont nombreux : performances élevées, baisse des émissions de CO2, bas coût de consommation…
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Éric AUZENET : Diplômé de l’Institut Français du Froid Industriel et du Génie Climatique - Ingénieur au Centre de recherche et développement de la Compagnie Industrielle d’Applications Thermiques (CIAT)
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Michel CLERC-RENAUD : Ingénieur de l’Institut National des Sciences Appliquées à Lyon - Conseiller technique à la Compagnie Industrielle d’Applications Thermiques (CIAT)
INTRODUCTION
Les solutions techniques comportant des PAC ou des systèmes apparentés sont d’une extrême diversité et se trouvent encore en pleine évolution. Cependant, ces techniques ont d’ores et déjà fait leur preuve et l’expansion des ventes de PAC ces dernières années le prouve.
Elles ouvrent de nombreuses possibilités dont nous avons voulu illustrer l’intérêt. Elles peuvent être ajoutées à des installations existantes afin d’améliorer leurs performances. Elles peuvent également remplacer le moyen de chauffage existant. Mais c’est dans les installations neuves qu’elles peuvent être le mieux intégrées et fournir les meilleures économies d’énergie et de coût de consommation.
Avec la promotion de l’utilisation rationnelle de l’énergie, le développement de l’utilisation des énergies renouvelables, la baisse des émissions de CO 2 , la PAC a un réel avenir.
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2. PAC à compression avec moteur thermique
Un moteur thermique consomme du combustible afin de transformer une partie du pouvoir calorifique en énergie mécanique (25 à 42 % du PCI selon le type et le régime du moteur). Le reste de l’énergie se retrouve sous forme de chaleur à divers niveaux de température :
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hautes températures (450 à 800 oC) dans les gaz d’échappement ;
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moyennes températures (85 à 95 oC) dans l’eau de refroidissement ;
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basses températures (20 à 40 oC) dans l’air entourant le moteur.
Lorsque nous employons un moteur thermique pour entraîner le compresseur d’une PAC, seule l’énergie récupérée sur l’air a un niveau de température assez faible pour contribuer directement à la source froide de la PAC. Quant aux autres chaleurs, il est préférable de les récupérer par le caloporteur du circuit d’utilisation. Utilisant grâce à la PAC l’énergie d’une source froide (air extérieur, air extrait, etc.), ce système produit plus d’énergie qu’il ne consomme d’énergie primaire du combustible.
Nous allons préciser ces points en présentant les résultats principaux d’une étude sur un ensemble PAC avec moteur d’automobile. Il s’agit d’un moteur classique, de cylindrée 1 673 cm3, 4 cylindres en ligne, taux de compression de 9,2 et allumage commandé. Dans le système étudié, il brûle du gaz naturel (PCI : 36,3 MJ/ m3 = 15,9 MJ/ kg) et sa vitesse est limitée à 3 000 tr/min, alors que sur automobile il fonctionne à l’essence et atteint sa puissance maximale à la vitesse de 5 750 tr/ min.
Ce moteur fait tourner, par l’intermédiaire d’un réducteur, le compresseur d’une PAC (figure 15). Le circuit du fluide frigorigène a pour source froide principale une boucle à caloporteur (eau glycolée) et la chaleur de l’air atmosphérique. Le réfrigérant récupère aussi les pertes du système dans l’enceinte qui enferme les machines grâce à un échangeur ventilé. Le circuit d’utilisation est une boucle de chauffage à eau qui prend son énergie au condenseur de la PAC, puis à l’eau de refroidissement du moteur. Mais celle-ci récupère et transmet aussi...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERNIER (J.) - La pompe à chaleur – Déterminer – Installer – Entretenir. - PYC Éditions (2004).
-
(2) - Systèmes thermodynamiques air/eau – Plancher chauffant ou chauffant rafraîchissant. - Guide MI 1 COSTIC – AFF – EDF.
-
(3) - Systèmes thermodynamiques eau glycolée/eau – Plancher chauffant ou chauffant rafraîchissant. - Guide MI 2 COSTIC – AFF – EDF.
-
(4) - Systèmes thermodynamiques sol/eau – Plancher chauffant. - Guide MI 3 COSTIC – AFF – EDF.
-
(5) - Systèmes thermodynamiques sol/sol – Plancher chauffant. - Guide MI 4 COSTIC – AFF – EDF.
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(6) - Générateurs réversibles air/eau et unités terminales à eau – 2 tubes. - Guide MI 5 COSTIC – AFF –...
NORMES
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Climatiseurs et pompes à chaleur non raccordés – Essais et détermination des caractéristiques de performance. - ISO 5151 - 12-94
-
Climatiseurs et pompes à chaleur air/air raccordés – Essais et détermination des caractéristiques de performance. - ISO 13253 - 11-95
-
Pompes à chaleur à eau – Essais et détermination des caractéristiques de performance – Partie 1 : pompes à chaleur eau-air et eau glycolée-air. - ISO 13256-1 - 8-98
-
Pompes à chaleur à eau – Essais et détermination des caractéristiques de performance – Partie 2 : pompes à chaleur eau-eau et eau glycolée-eau. - ISO 13256-2 - 8-98
-
Détermination du niveau de puissance acoustique émis par les climatiseurs et les pompes à chaleur sur l’air – Partie 1 : appareils extérieurs non raccordés. - ISO 13261-1 - 4-98
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Détermination du niveau de puissance acoustique émis par les climatiseurs et les pompes à chaleur sur l’air – Partie 2 : appareils intérieurs non raccordés. - ISO 13261-2 - 4-98
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...
ANNEXES
Association Française pour les Pompes À Chaleur – AFPAC – http://www.afpac.org
Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie – ADEME – http://www.ademe.fr
European Heat Pump Association – EHPA – http://www.ehpa.org
International Energy Agency Heat Pump Centre – IEA Heat Pump Centre – http://www.heatpumpcentre.org
Eurovent Certification http://www.eurovent-certification.com
COSTIC – Comité scientifique et technique des industries climatiques – http://www.costic.asso.fr
Décret no 2000-1153 du 29/11/2000 EQUU00008040
La nouvelle réglementation thermique pour les bâtiments neufs.
Arrêté NOR : EQUU0000805A du 29/11/2000
Caractéristiques thermiques de bâtiments nouveaux et des parties nouvelles du bâtiment modifié le 22/12/2003.
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