Etude et Dimensionnement

Le Dimensionnement d’une pompe à chaleur

Une étude et dimensionnement sérieux sont essentiels pour atteindre l’optimum énergétique en géothermie.

Une pompe à chaleur demande une étude de dimensionnement sérieuse. Trop souvent, les pompes à chaleur sont sur-dimensionnées comme s’il s’agissait de chaudières traditionnelles.

Cette erreur a deux conséquences, en raison des courts cycles

– une baisse du rendement
– une usure prématurée du compresseur

Nous proposons des courbes pour comparer différentes puissances de pompes à chaleur. Ces graphiques présentent également les consommations et rendements énergétiques pour différents scénarios.

Ci-dessous, nous définissons le point de bivalence qui correspond à la température à partir de laquelle, un appoint électrique (ou autre) est nécessaire pour combler les besoins énergétiques.

Ci-dessous, une courbe donnant la part de la pompe à chaleur dans le travail annuel selon le pourcentage de couverture des déperditions. Ainsi, en parallèle, une PAC dimensionnée à 70% couvrira près de 98% des besoins annuels.

Etude et Dimensionnement
Dès lors, on peut représenter la part de la puissance fournie au système par la terre, le compresseur ou l’appoint électrique selon la température extérieure. Les courbes ci-dessous ont été obtenues pour une maison en Auvergne de 100m2 avec des déperditions de 7.4kW.
Etude et Dimensionnement

Il est alors possible d’estimer la consommation annuelle de pompes à chaleur de puissance variable pour une maison donnée. Ci-dessous pour une maison de 150m2 avec des déperditions de 11.2kW.

On reporte alors les rendements annuels en énergies selon la couverture de la pompe à chaleur. On en déduit trois zones: la Zone I ou le sous-dimensionnement est trop important et où l’appoint électrique est trop sollicité, la Zone II d’optimum énergétique, et la Zone III de sur-dimensionnement qui fait augmenter la consommation énergétique annelle.
étude et dimension

Étude et Dimensionnement pour l’Optimum Énergétique en Géothermie

L’efficacité énergétique est maximale lorsque la capacité de la pompe à chaleur est entre 60 et 100% des pertes de chaleur. En augmentant la puissance de la pompe à chaleur, la température de départ de l’eau de chauffage augmente.

Or si l’on se réfère au principe de Carnot plus le ΔT=(Tcondenseur-Tévaporateur) est grand (cas du sur-dimensionnement), plus le rendement est mauvais.
Bien sûr un sous-dimensionnement inférieur à 60% nuit à la performance globale puisque l’appoint électrique est trop sollicité.
Cette augmentation de température au condenseur induit des démarrages plus nombreux (courts cycles). Et ainsi cela crée une usure plus importante du compresseur. Le démarrage d’un moteur électrique crée un pic de consommation. L’augmentation de la fréquence des démarrages génère donc un surcoût.

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