CHAUFFAGE
Install Magazine 963 – septembre 2019
Pompes à chaleur et piscines publiques : une combinaison parfaite
L’intérieur de Nekkerpool, avec les fonds mobiles de piscine.
Le système de récupération de chaleur issue des eaux usés, avec échangeur de chaleur et pompe à chaleur.
La centrale de traitement d’air avec pompe à chaleur intégrée.
Les piscines publiques ont une grande consommation d’énergie en raison de la demande de chaleur du bâtiment, de l’eau de la piscine, de l’eau chaude des douches… Et ce y compris durant l’été. Grâce à une intégration intelligente des différentes techniques de pompe à chaleur dans le concept du bâtiment, la consommation d’énergie peut toutefois être fortement réduite.
Introduction
Pour le bâtiment de Nekkerpoel à Malines, la durabilité fut un concept central tout au long de la conception. Cela s’est répercuté sur le choix des matériaux et des techniques. À l’aide d’une sélection intelligente de systèmes de chauffage complémentaires, les besoins calorifiques de la piscine ont pu être couverts par un système de chauffage à basse température, avec tout d’abord des PAC.
Le concept de PAC
Un des grands défis lors de la conception consista à réduire les besoins calorifiques ainsi que la consommation d’eau. Cela a notamment été réalisé à l’aide de récupération de chaleur, au moyen de différentes PAC :
- Des PAC intégrées dans les centrales de traitement d’air du hall extraient directement de la chaleur de l’air vicié évacué.
- La combinaison d’un échangeur de chaleur et d’une PAC extrait la chaleur résiduelle de l’eau des douches de la piscine.
- Les besoins calorifiques résiduels sont en grande partie couverts par une PAC reliée à une toiture énergétique. Sur toute la surface du toit de la piscine, on a en effet intégré un collecteur solaire, de façon à pouvoir utiliser le rayonnement solaire dans le système HVAC.
Autres techniques durables
Les installations de traitement de l’eau permettent de réduire la consommation d’eau et de réduire en même temps le volume d’eaux usées.
Le choix des matériaux de construction a été induit par la source. Là où cela était possible, on a exigé des garanties de durabilité. L’aspect le plus visible de cela est le revêtement de façade sur base de carreaux recyclés.
Pompe à chaleur et toiture énergétique
La toiture de 1.300 m2 de Nekkerpoel a été conçue comme un capteur solaire intégré afin de pouvoir mettre à profit le rayonnement solaire. Le principe est celui du chauffage par le sol, mais inversé : la chaleur est évacuée du toit afin de pouvoir être utilisée ailleurs. Le toit se compose d’une isolation classique pour toiture plate, avec un mortier isolant et une couche en EPS (polystyrène expansé). Sur ces couches isolantes, des tubes PE ont été posés dans des bords profilés. Entre les tubes, on a versé du « mortier énergétique », juste à hauteur du diamètre extérieur des tubes. Une couche d’étanchéité noire vient ensuite se poser là-dessus. Dans les tubes circule un mélange glycolé qui absorbe le rayonnement solaire et le restitue sous forme de chaleur à la PAC. Ce système assure dans le même temps le refroidissement de la surface de la toiture. Cette toiture énergétique est reliée à une pompe à chaleur Aircotech d’une puissance de 260 kW avec un vase d’expansion électronique
Récupération de chaleur sur les eaux usées avec une PAC.
La chaleur résiduelle est extraite des eaux usées par un système spécial de récupération de chaleur muni d’une PAC, qui est spécifiquement conçue pour réchauffer l’eau potable sur base de la récupération de chaleur. Le système possède un système de nettoyage entièrement automatique de l’échangeur de chaleur. Des granulés de nettoyage sont régulièrement envoyés à travers les conduites d’évacuation, afin d’éliminer d’éventuels dépôts de saleté sur les parois. La paroi intérieure reste ainsi propre, ce qui permet un transfert de chaleur efficace.
Il s’agit d’une application intéressante pour piscines nécessitant le remplacement régulier de l’eau de baignade ainsi qu’un besoin important d’eau de douche. A Nekkerpoel, on récupère de la chaleur tant de l’eau de douche que de l’eau de rinçage issue du filtre, à chaque fois avec une installation de récupération de chaleur distincte.
La récupération de chaleur de l’eau filtrée s’effectue à l’aide d’une pompe à chaleur Menerga AquaCond pour un débit de 1.200 l/h. Pour l’eau de douche, on a aussi prévu une AquaCond, mais d’un débit de 1.800 l/h cette fois.
HVAC avec PAC intégrée
Les centrales de traitement d’air assurent l’alimentation en air du hall de la piscine, ainsi que la déshumidification et le chauffage. Elles garantissent en outre un bon climat intérieur et protègent l’enveloppe du bâtiment. Une PAC intégrée avec unité de contrôle de la fréquence accroît le rendement total du système.
Lorsque la piscine est utilisée, l’air vicié évacué est refroidi et déshumidifié, tant par l’évaporateur de la PAC que par l’échangeur de chaleur situé en amont. L’évaporateur refroidit l’air évacué jusqu’en dessous du point de rosée, créant ainsi de la condensation ; de la chaleur latente est en outre extraite de l’air.
L’arrivée d’air est préchauffée dans un échangeur de chaleur et ensuite mélangée avec une certaine quantité d’air de recirculation non traité. L’air mélangé est alors chauffé via le condenseur de la PAC, sur base de la chaleur qui est libérée à la suite du processus de déshumidification de l’air évacué. Le flux d’air est ensuite pulsé dans le hall de piscine.
On met ainsi à profit la chaleur latente contenue dans l’air évacué et on la transforme en chaleur sensible pour l’arrivée d’air. La consommation d’énergie du compresseur est totalement utilisée pour chauffer l’arrivée d’air. Lorsque la piscine est utilisée, on achemine juste la quantité d’air extérieure qui est nécessaire pour garantir la ventilation hygiénique. La quantité d’air frais est régulée en permanence en fonction de la quantité d’eau qui s’y évapore (ce qui est une mesure du degré d’occupation de la piscine).
L’arrivée d’air dans la piscine s’effectue à l’aide deux centrales de traitement d’air Menerga ThermoCond de 35.000 m3 chacune. Elles sont équipées de ventilateurs EC pour un débit de soufflage variable en fonction de l’évaporation. La pompe à chaleur intégrée a une puissance d’évaporation de 76 kW et est réglable entre 10 et 100%. La puissance du condenseur est de 88,6 kW, pour une puissance absorbée de 12,5 kW.
Le graphique montre que durant la période estivale (juin-septembre), plus de 90 % des besoins calorifiques de la piscine sont couverts par la PAC. Les autres 10% sont couverts par les chaudières, qui gèrent également la lutte contre la légionellose pour l’ECS des douches. Les PAC ne peuvent pas prendre cette dernière tâche en charge. En général, il ressort que les PAC couvrent quelque 46% des besoins en chauffage.
Il n’y a pas de données disponibles sur la production de chaleur de la PAC intégrée dans les centrales de traitement d’air pour le hall de la piscine. Nous pouvons toutefois nous baser sur le fait que plus de la moitié des besoins totaux seront couverts par les PAC.
Conclusion
Ce projet démontre que la consommation élevée des piscines publiques peut être fortement abaissée grâce à une intégration intelligente des pompes à chaleur. Avec une conception adaptée, plus de la moitié des besoins calorifiques d’une piscine peut être couverte par des pompes à chaleur.
Source: Ingenium
Photos: Ingenium
