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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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Lire l’articleAuteur(s)
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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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4. Système à évolution ouverte apparenté aux PAC
Ces systèmes à usage industriel, dérivent des PAC en ouvrant le cycle de part et d’autre du détendeur qui est en général supprimé. En outre, évaporateur et condenseur sont regroupés dans un ensemble qui produit de la vapeur du côté de l’évaporateur grâce, en majeure partie, à la condensation de cette même vapeur qui a été comprimée.
L’appareil de compression peut être un compresseur (apport d’énergie mécanique) ou un éjecteur (apport d’énergie fluide et de vapeur).
Le fait que le même fluide assure le plus souvent à la fois le rôle de caloporteur et de calorigène favorise les bonnes performances de ces systèmes.
4.1 Recompression mécanique de vapeur (RMV)
Cette désignation du procédé est la plus usitée, bien que nous pouvons lui objecter que la vapeur ne subit en réalité qu’une seule compression : nous pouvons donc préférer le terme de « compression mécanique de la vapeur » (ou CMV).
la figure 20 montre le schéma de principe d’une installation de RMV qui, dans l’industrie laitière, concentre du lactosérum. Pour illustrer cet exemple, nous prendrons les données numériques suivantes. Le lactosérum à 6 % de matière sèche doit être concentré à 32 % avec un débit entrant de 15 500 kg/ h. Le débit à la sortie vaut donc (15 500 × 6) : 32 = 2 900 kg/ h, ce qui nécessite d’évaporer 12 600 kg/ h d’eau, soit de produire 3,5 kg/s de vapeur d’eau dans l’évaporateur.
Les conditions de fonctionnement sont celles choisies pour une variante possible. La valeur retenue pour la température d’évaporation (65 oC) n’est donc pas forcément la meilleure. Elle conduit à une puissance d’évaporation de 29 563 MW ce qui est un élément important de comparaison avec d’autres installations sans RMV. Avant d’arriver à l’évaporateur, le produit brut est préchauffé de 30 à 35 oC par le refroidissement de 65 à 35 oC du produit concentré, puis chauffé jusqu’à 61,5 oC en refroidissant les condensats jusqu’à 40 oC.
Les échangeurs de chauffage...
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Système à évolution ouverte apparenté aux PAC
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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.
-
(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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