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Les pompes à chaleur n’ont pas fini de nous étonner !

25 SEPTEMBRE 2017

Où en est la recherche sur l’utilisation des pompes à chaleur en France en production de chauffage et d’ECS ? Éléments de réponse donnés lors du 6ème congrès organisé par l’Institut national des pompes à chaleur (Inpac) le 19 septembre 2017 à Paris...

6ème congrès organisé par l’Institut national des pompes à chaleur (Inpac)

Pac autoparamétrable et autoadaptative
Lors de l’installation d’une Pac, la phase de paramétrage est essentielle pour son bon fonctionnement. Toutefois, elle reste complexe et fastidieuse à réaliser. Arthur Rolland, EDF/Mines Paristech, a présenté un travail de thèse ayant abouti à une méthode d’autoparamétrage auto-adaptatif. Celle-ci modifie les valeurs dites de «sortie d’usine» des paramètres de la Pac pour les adapter à l’environnement dans lequel elle est installée. 


Les nouveaux fluides frigorigènes sont-ils favorables à l’échange thermique ?
L’utilisation des nouveaux fluides frigorigènes à faible impact sur le réchauffement climatique a-t-elle tendance à améliorer ou au contraire à détériorer les échanges thermiques ? Une étude du Centre technique des industries aérauliques et thermiques (Cetiat) dévoilée par Pierre Pardo a recensé et analysé les données disponibles.
Elle a notamment ciblé les nouveaux fluides frigorigènes à faible GWP* destinés à remplacer le R-134a, le R-404A ou le R-410A. La recherche de corrélations a porté sur les deux modes de transfert thermique (évaporation et condensation) et sur tout type d’échangeurs (microcanaux, plaques, batterie à ailettes...).
Résultat : une forte dispersion de la connaissance selon les fluides de remplacement et/ou les types d’échangeurs.
Autrement dit : les industriels ont encore bien besoin des scientifiques dans ce domaine.


Une nouvelle manière d’exploiter l’énergie des eaux grises
Le projet Ecthord du Commissariat à l’énergie atomique (CEA) explore une nouvelle voie de récupération d’énergie contenue dans les eaux grises, qui représente un gisement d’énergie majeur encore peu exploité. Les solutions existantes sont principalement centralisées sur le collecteur central d’un bâtiment avec une eau de température inférieure à 20 °C limitant la performance de la récupération. Décrit par Joël Wyttenbach, le système est installé à proximité du point de consommation (douche), de sorte qu’une première récupération soit possible. Un second étage thermodynamique complète l’action. Cette combinaison permet une production d’eau chaude sanitaire directe et un gain énergétique total important.


Un nouveau procédé qui combine compression et absorption
Parmi les solutions thermodynamiques innovantes, le groupe Engie Axima développe une nouvelle solution de pompe à chaleur appelée Greenpac, destinée aux industriels. Elle combine les technologies de compression et d’absorption pour la valorisation de la chaleur fatale. Julien Dupré a présenté cette combinaison entre la compression-détente et l’absorption-désorption qui permet d’atteindre des températures jusqu’à 120 °C, au lieu de 85 °C avec des pompes à chaleur classiques.


Potentiel de récupération à l’échelle du quartier
À l’échelle du quartier, l’énergie des eaux usées des collecteurs du réseau d’assainissement peut être récupérée via des Pac eau-eau situées dans une chaufferie. Dans le cadre du programme de recherche Efficacity, le CSTB développe des outils de simulation et d’aide à la décision pour les acteurs de l’urbain. Objectif présenté par Emilien Paron : optimiser la récupération de chaleur fatale en modélisant le potentiel de récupération au regard des consommations d’un quartier.


Quelle est la performance réelle des systèmes multifonctions ?
Pour le compte de l’Ademe, le Comité scientifique et technique des industries climatiques (Costic) a réalisé le suivi instrumenté d’une dizaine de systèmes multifonctions intégrant une pompe à chaleur pendant une période de 12 mois.
Les produits suivis présentaient des configurations relativement variées. La moitié du panel comprenait des équipements distribuant l’énergie à l’aide du vecteur eau, l’autre moitié étant sur vecteur air. Au-delà de l’exposé des performances mesurées, Cédric Beaumont est revenu sur la problématique de qualification de ce type de produit, ainsi que sur les points de vigilance à retenir en termes de conception, d’installation et de maintenance de ce type d’installations.


Le BRGM propose un outil de dimensionnement des sondes
Le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) a développé une plateforme numérique pour optimiser le dimensionnement de champs de sondes géothermiques verticales assistées par pompe à chaleur. Cet outil propose plusieurs dimensionnements optimaux correspondant à un compromis entre coûts de production de la chaleur et performances énergétiques, a expliqué Charles Maragna. Le positionnement des forages est optimisé en fonction du besoin, des contraintes foncières et des caractéristiques hydrogéologiques propres au projet considéré, afin d’éviter la formation de zones thermiquement sur ou sous-exploitées.


Comment optimiser les chauffe-eau thermodynamiques ?
EDF cherche à optimiser les performances du chauffe-eau thermodynamique (Cet). Kevin Ruben Deutz a présenté une étude réalisée en trois parties. La première décrit un modèle détaillé d’un Cet sur air extérieur bi-bloc et présente sa validation expérimentale sous différentes conditions opératives (soutirages, veille, charge et dégivrage). Dans un deuxième temps, ce modèle est utilisé pour réaliser une étude paramétrique évaluant le potentiel d’amélioration des performances en fonction de modifications de différents composants du cycle. Enfin, des simulations annuelles sont réalisées pour évaluer l’impact de différentes stratégies de pilotage du Cet sur ses performances et sur le confort.


Un prototype expérimental au CSTB
Le projet de recherche Venise (2012-2017) s’est intéressé à l’étude des possibilités de récupération et de mutualisation des consommations d’énergie dans les systèmes multifonctions (chauffage, refroidissement, ventilation et production d’ECS) axés autour du vecteur air. Le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) a mis au point un prototype à visée expérimentale intégrant une pompe à chaleur conçue pour le résidentiel individuel passif. Paul Jallet a présenté les premiers résultats en fonctionnement. 

 

Comment exploiter tout le potentiel de l’écoquartier Cité Serre à Aulnoy-lez-Valenciennes ?
Le constat est simple : les générateurs de froid et de chaud sont souvent indépendants, avec des fluides véhiculés par des réseaux séparés. La chaleur rejetée par la production de froid n’est pas ou peu valorisée, de même que les sources d’énergies renouvelables à faible température. Mines Paristech a planché sur une méthode d’aide à la conception qu’il a appliquée à l’écoquartier Cité Serre à Aulnoy-lez-Valenciennes (Nord), le tout dans le cadre du projet Stockage d’énergie thermique en aquifère pour la réalisation d’écoquartier (Atestoc), lancé par l’agence nationale de la recherche (ANR).
En cours de réalisation, cet écoquartier présente une possibilité de valoriser un aquifère à 12 °C, la chaleur issue du rafraîchissement d’une serre maraîchère située à proximité ainsi que l’eau grise des bâtiments. Assaad Zoughaib de Mines Paristech a présenté les scénarios optimaux pour la génération de chaleur et d’eau chaude sanitaire via un réseau d’eau tempérée et l’utilisation de différentes pompes à chaleur, à la fois centralisées et décentralisées.

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