POMPES À CHALEUR
Install Magazine 971 – septembre 2020
Que considérer lors du choix d’une pompe à chaleur ?
La Vitocal 200-G est équipée de compresseurs à spirale et est destinée aux applications HVAC courantes.
La Vitocal 300-G offre une fiabilité opérationnelle accrue grâce à sa conception à deux étages.
La Vitocal 350-HT Pro peut fournir des températures jusqu’à 90 °C et fonctionne avec le réfrigérant pérenne R1234ze.
Le fabricant de chauffages Viessmann a élargi sa gamme de pompes à chaleur hautes performances. À cette occasion, l’entreprise a organisé un webinaire, au cours duquel ont été notamment abordés les critères de sélection d’une pompe à chaleur. Nous signalons quelques points à prendre en compte lors de la conception d’une installation.
Tenir compte du régime
La puissance d’une pompe à chaleur dépend du régime de température. Afin de pouvoir comparer les appareils entre eux, la puissance est indiqué pour un certain nombre de régimes normalisés, comme par exemple B0/W35 pour les pompes à chaleur géothermiques. Cependant, les conditions réelles s’écarteront de ces conditions nominales, ce qui influera sur les températures de fonctionnement et la puissance utile. Si l’on considère une source considérablement plus chaude, par exemple en utilisant la chaleur résiduelle, alors des températures de départ plus élevées seront possibles. En d’autres circonstances, l’on peut opter pour une température de départ plus basse, afin d’obtenir de meilleurs COP. Il y a alors également plus de puissance disponible. Ce principe peut par exemple être appliqué dans des systèmes avec activation de la masse thermique du béton, fonctionnant avec des températures de départ très basses.
En outre, cela vaut la peine de viser le meilleur COP possible. Les différences peuvent ne pas sembler si importantes à première vue, mais il faut se rappeler qu’une pompe à chaleur tourne quelques milliers d’heures par an. Si l’on additionne cette différence année après année, une pompe à chaleur de piètre performance aura au bout du compte consommé plusieurs kWh de plus qu’une pompe efficace.
Dimensionnement par heures de fonctionnement
Si l’on choisit une pompe à chaleur pour une installation hybride, il faut avant tout faire attention au nombre d’heures de fonctionnement. En effet, la puissance crête n’est qu’exceptionnellement nécessaire ; la plupart du temps, une installation ne fonctionne qu’à charge partielle. Si une pompe à chaleur est dimensionnée à 40 % de la demande de pointe, cela correspond à 80 % des heures de fonctionnement. Sélectionner une plus grande pompe à chaleur, par exemple à 60 % ou à 100 % de la demande de pointe, ne fournit donc que relativement peu d’heures de fonctionnement supplémentaires. Avec une pompe à chaleur plutôt faiblement dimensionnée, il est donc toujours possible de couvrir une grande partie des besoins sur base annuelle. Lors de la sélection, il est préférable de prendre en compte le nombre total de kWh utiles au lieu de la puissance.
Le nombre de kWh utiles est également d’une importance décisive lors du dimensionnement d’une source géothermique. En effet, cela détermine en grande partie si la source sera épuisée ou non, la puissance maximale que la source doit être en mesure de fournir. Viessmann cite l’exemple d’une installation géothermique à laquelle un chauffage de piscine a été ultérieurement raccordé. L’installation a pu fournir une puissance suffisante pour chauffer la piscine, mais la consommation supplémentaire a extraite une quantité d’énergie supplémentaire du sol. La source n’a pas pu suffisamment se régénérer en été, ce qui a entraîné des problèmes.
Raccordement hydraulique
L’installation d’un ballon tampon a du sens pour prolonger la durée de vie du compresseur. Viessmann considère une durée de fonctionnement minimale de 20 minutes, avec idéalement 1 à 2 heures de fonctionnement en continu. Ceci peut être réalisé au mieux avec un ballon tampon. La condition est que le ballon puisse également effectivement stocker la chaleur. La stratification dans le ballon doit donc être préservée. Ce qui signifie à son tour que le chargement et le déchargement doivent être accompagnés du moins de turbulence possible. Il faut donc maintenir des débits suffisamment faibles.
Le raccordement hydraulique doit également garantir que le ballon tampon soit toujours alimenté suivant un débit suffisant. Une configuration dans laquelle le ballon tampon est alimenté via une dérivation alors qu’il existe également une connexion directe entre la pompe à chaleur et l’installation de distribution se traduira par une alimentation à débit partiel dans le ballon tampon. En effet, la conduite de connexion directe agira comme un by-pass de l’installation et le ballon ne pourra pas remplir correctement sa fonction. Quel débit coule vers le ballon tampon dépend alors de la différence de perte de charge de la dérivation et de la conduite principale. Si la dérivation a une perte de charge trop élevée, le débit vers le ballon tampon pourrait parfois être faible. Viessmann recommande donc de connecter le ballon tampon en série entre la pompe à chaleur et le système de distribution, de sorte que tout le débit passe toujours par le ballon.
Combiner avec une chaudière
Dans une installation hybride, la régulation doit garantir que la chaudière ne prenne pas le pas sur la pompe à chaleur. La pompe à chaleur doit donc être prioritaire et la chaudière ne peut être mise en marche que s’il apparaît que la pompe à chaleur seule ne peut pas atteindre la température souhaitée. Lorsque la température de consigne est atteinte, la régulation doit déclencher la chaudière, afin de permettre à la pompe à chaleur de fonctionner à plein. Si la chaudière continue à fonctionner trop longtemps, la pompe à chaleur n’aura pratiquement pas le temps de chauffer.
Eau chaude sanitaire
La demande d’eau chaude sanitaire se fait principalement dans le résidentiel. Diverses configurations sont possibles. Tout d’abord, on peut choisir entre un système central ou décentralisé. Si l’on opte pour la production décentralisée de l’ECS, deux options se présentent : soit l’on utilise un échangeur de chaleur, par exemple intégré dans une station résidentielle, soit l’on fait usage d’une petite pompe à chaleur « booster ».
La production centralisée, par laquelle tous les points de puisage doivent être desservis à partir d’un grand réservoir de stockage, présente l’inconvénient de pertes de chaleur importantes. Pour faire face aux pics de consommation, un grand volume d’ECS doit toujours être maintenu à la bonne température, tandis que de l’eau chaude doit également être pompée en permanence. Cette approche n’a donc de sens que dans des installations relativement petites et simples.
Un système décentralisé dans lequel chaque maison est équipée d’un échangeur de chaleur, associé ou non à une chaudière, peut répondre avec plus de souplesse à l’évolution de la demande. Ceci pourtant, n’est pas sans inconvénient. Le régime du circuit primaire doit toujours être suffisamment élevé pour offrir un confort d’ECS suffisant. Par conséquent, à charge partielle, la température de départ de la pompe à chaleur centrale ne peut pas être abaissée afin d’obtenir un meilleur COP. En outre, une puissance suffisante doit également être disponible pour pouvoir simultanément fournir de l’eau chaude sanitaire et du chauffage.
Une alternative est de doter chaque logement d’un petit booster de pompe à chaleur eau-eau, avec comme source de chaleur la conduite de retour du circuit de chauffage primaire. L’avantage est qu’aucune eau n’a besoin d’être stockée ou pompée à des températures élevées. La pompe à chaleur centrale peut tourner à un régime plus bas et donc à des COP plus favorables. Comme la pompe à chaleur booster peut faire usage d’une source de chaleur à plus haute température, des températures de départ suffisamment élevées peuvent être atteintes pour l’ECS, avec un rendement intéressant. La condition est qu’il y ait toujours un débit suffisant disponible dans le circuit primaire.
Viessmann a élargi la gamme Vitocal Pro de pompes à chaleur géothermiques hautes performances. La gamme couvre désormais un large éventail d’applications, à la fois pour le chauffage classique, la rénovation, l’ECS et les réseaux de chaleur ou l’utilisation de chaleur résiduelle. Dans un proche avenir, des appareils air-eau compléteront la gamme. En effet, en tant que fournisseur global, l’entreprise continue d’investir dans des technologies d’avenir.
Par Alex Baumans
Photos : Viessmann
