Principaux équipements d'une
chaufferie mixte GAZ-PAC :
La partie GAZ
Elle comprend
principalement :
1.
La vanne trois voies de régulation permet de régler la température (de départ)
de l'eau dans le réseau de chauffage en mélangeant l’eau chaude produite par la
chaudière avec l'eau plus froide de retour du réseau.
2.
Le circulateur
est une pompe basse pression ayant pour rôle de mettre l’eau en
circulation dans le réseau de chauffage. Le circulateur
peut être simple ou double comme représenté sur la figure.
(Une
pompe est en fonctionnement l’autre est en secours ou pour reprendre une
terminologie anglo saxone
souvent employée en stand-by)
3.
Le vase d'expansion non représenté sur la figure est raccordé sur le
réseau de chauffage. Il permet d'absorber la dilatation de l'eau lors de sa
montée en température et d’éviter les surpressions dans le réseau.
Ainsi
qu’un certain nombre d’auxiliaires non représentés sur la figure et comprenant :
4.
Un dispositif d’alimentation en eau du réseau en A comprenant un
clapet anti-retour (évitant tout retour d'eau du circuit de chauffage vers le
réseau d’eau potable et avec obligation de vérification une fois par an par un
personnel qualifié)
ainsi qu’un compteur d'eau
chaude (disposé après le clapet anti-retour permettant de contrôler les
appoints d'eau sur le réseau.
5.
Le conduit de fumée assurant l'évacuation des gaz de combustion.
6.
Le régulateur de la chaudière à gaz : Plus il fait froid à l'extérieur,
plus la température de l'eau de chauffage alimentant les radiateurs est élevée.
Cette
fonction est assurée par un régulateur en fonction de la température
extérieure. Il est placé dans l'armoire électrique de la chaufferie ou est
intégré dans la chaudière. Il est raccordé à:
-
une sonde de mesure de température extérieure placée en façade du bâtiment, en
paroi nord ou nord-ouest;
-
une sonde de mesure de température d'eau au départ du réseau de chauffage.
-
Il agit sur la vanne à trois voies de régulation 1 pour mélanger l’eau
moins chaude de retour du réseau de chauffage à celle plus élevé du circuit
interne de la chaudière pour obtenir de l'eau à la température demandée par le
régulateur. Les régulateurs sont également équipés d'une horloge de
programmation pour le ralenti du chauffage selon un programme journalier ou
hebdomadaire.
La partie PAC
Elle comprend
principalement :
7.
Le (ou les) compresseurs.
Ils
assurent la circulation du fluide frigorigène dans la pompe à chaleur.
Le
compresseur est en pratique une pompe à vis, à spirales(scroll)
ou à pistons comprimant le fluide frigorigène lorsqu’il est en phase gazeuse
et avant qu’il ne pénètre dans le condenseur 9.
8 Les PAC de petite puissance (inférieure à 25
kW thermique) ne comprennent qu'un seul compresseur entraîné par un moteur
électrique à vitesse variable pouvant tourner jusqu'à 3000
tr/mn maximum.
Au
dessus d'une cinquantaine de kW il peut être préférable de prévoir deux
compresseurs branchés en parallèle avec un clapet anti retour au refoulement de
chaque pompe.
Dans
ce cas deux variateurs de vitesse sont nécessaire, un des deux
compresseurs pouvant être arrêté sans
affecter le fonctionnement du deuxième.
Cette
disposition peut être plus souple pour couvrir correctement le besoin selon que
la PAC fonctionne en hiver, en mi saison ou en arrière saison
9 Le condenseur. C’est en pratique un échangeur de
température à contre courant, généralement à plaques en raison de sa plus grande
souplesse d’utilisation.
Il
reçoit le gaz très chaud sortant des compresseurs. Il doit être correctement
isolé.
Le
fluide frigorigène à l’état gazeux se condense dans l’échangeur en générant une
grande quantité de chaleur qui réchauffe l’eau plus froide de retour du circuit
de chauffage
10
L’évaporateur. Il est constitué également par un échangeur de
température à plaque et à contre courant. Il reçoit le fluide frigorigène à
basse température sortant à l’état liquide du détendeur 11. Il est
raccordé au circuit hydraulique de la pompe d’exhaure et au rejet. Le fluide
frigorigène génère un froid intense lors de son évaporation qui a pour effet de
faire chuter la température de l’eau venant de l’exhaure (l’eau pompée sous la
nappe phréatique arrive à environ
Dans
le cas de la pompe à chaleur air-eau, l'évaporateur est constitué par un
radiateur à ailettes disposé en toiture dans lequel un ventilateur propulse
l'air ambiant. Les parties source chaude des PAC eau-eau et air-eau sont
identiques.
Un
dispositif de dégivrage automatique complète l'ensemble dans le cas de la PAC
air-eau.
11
Le détendeur est constitué le plus souvent de tubes
capillaires de faible diamètre. Lors de sa détente dans ces tubes capillaires
lorsqu’il est à l’état liquide, le fluide frigorigène commence à se refroidir
du fait de la chute de pression avant d’alimenter l’évaporateur 10
12
Un châssis
Le
plus souvent tubulaire, il supporte tous les matériels ci-dessus. (voir page 45).
Il
est livré monté et tuyauté par le constructeur de la pompe à chaleur. il
comprend tous les auxiliaires de visualisation du fluide frigorigène, de mesure
du débit venant de l’exhaure (le plus souvent à flotteur), une vingtaine de
prises d’informations tels que jauges de température, capteurs de pression,
débitmètres. L’armoire électronique de commande des variateurs de vitesse
entraînant le ou les compresseurs est
également implantée sur ce châssis.
13
Les ballons tampon.
Indispensables dans le
cas de la régulation « on-off »,
ils ont pour fonction de stocker l’énergie de chauffage de telle sorte
le cycle de fonctionnement des compresseurs soit correct et qu’ils ne soient
pas arrêtés trop souvent ce qui peut affecter le rendement de la pompe à
chaleur et la tenue du compresseur dans le temps. Ils peuvent aussi être utiles
pour les copropriétés même dans le cas ou le compresseur est entraîné par un
variateur de vitesse.
14
Des vannes deux voies à boisseau sphérique
Ces valves à commande
électrique permettent d’assurer les commutations selon les modes de marche
envisagés (valves repère 1 à 5 de la figure 4 page 162)
Elles sont prévus normalement fermées ou normalement ouvertes selon les
cas.
15 Les vannes d’équilibrage des
colonnes montantes ou descendantes du réseau de chauffage
16 Le pupitre de commande
de la pompe à chaleur peut se situer dans la loge du gardien d'immeuble. Cette
petite console de programmation permet de visualiser les informations données
par les prises d'informations, le plus souvent des températures, et de régler
la consigne e. Une visualisation de l'état des valves deux voies à
boisseau sphérique est souhaitable. Une centralisation de toutes ces
informations par modem est également envisageable voire souhaitable sur les
gros équipements. Elle permet au fournisseur de la chaufferie mixte à base
d'ENR d'assurer un contrôle à distance de la PAC et de formuler un jugement sur
l'organe défectueux, encrassé ou mal réglé en cas d'incident. Et ceci sans que
ce diagnostique ne nécessite le coûteux déplacement d'un ingénieur en génie
climatique.
17 Deux auxiliaires
importants et économiques sont également utiles pour juger du comportement de
la PAC : un thermomètre sur la tuyauterie de départ vers les radiateurs ou les
planchers chauffants ainsi qu'un compteur électrique sur l'alimentation de la
pompe à chaleur.
IMPORTANT Pour les immeubles importants ( plus de 70 copropriétaires), un synoptique de
fonctionnement permettant de visualiser l’état du circuit sans qu’il soit nécessaire
de descendre dans la chaufferie pourrait utilement être prévu dans la loge du
gardien d’immeuble.
Chaufferie mixte GAZ-PAC eau eau
L'évaporateur
repère 10 est implanté sur la terrasse dans le cas de la pompe à chaleur du
type aérothermique.
Pour les grosses
pompes à chaleur le constructeur de PAC peut décider de prévoir deux voire 3
pompes fonctionnant en //
Ne
sont pas représenté :
L’isolation thermique des deux échangeurs de
température à contre courant constituant le condenseur et l’évaporateur ne sont
pas représenté.
L’isolation phonique des deux compresseurs et de
leur moteur électriques d’entraînement non plus.
L’armoire électrique de commande des moteurs
électriques
Les valves deux voies d’isolement du circuit ECS
Les auxiliaires tels que le vase d'expansion, le
dispositif d’alimentation en eau du réseau en A comprenant un clapet
anti-retour, le compteur d'eau chaude permettant de contrôler les appoints
d'eau sur le réseau de chauffage
Le circuit de stockage du fluide frigorigène
Les auxiliaires de visualisation de l'état du
fluide caloporteur
Il
doit être prévu un dégagement à l’arrière des deux échangeurs pour faciliter
leur nettoyage éventuel ainsi que l’adjonction ou la suppression de plaques
pour ajuster l’échange thermique au besoin lors de la mise en route. Ne sont
pas représenté sur la figures les isolations (phonique pour les compresseurs et
thermique pour les échangeurs à plaques)
Un
compteur électrique dédié à la pompe à chaleur permet de visualiser sa
consommation. Un thermomètre en ligne sur la tuyauterie alimentant les
radiateurs ou les planchers chauffants au départ de la PAC est le bienvenu.
Consommation des éléments auxiliaires de la PAC
La consommation des
éléments auxiliaires (Pompe de circulation du circuit des radiateurs et de
celui de l’ECS, pompe à eau immergée prévue sur l’exhaure affecte légèrement le
rendement d’ensemble. Dans une démarche de chasse au gaspillage d'énergie, il
pourrait être souhaitable de remplacer les pompes de circulation anciennes dont
le rendement est déplorable (moteur asynchrone monophasé avec rotor noyé) par
des modernes à haut rendement grâce à leur moteur à aimants permanents piloté
électroniquement. Une économie de 60 % est parfois réalisable sur ce poste !
Avec un
forage à
Pour un
débit maximum de 21 m3/h (350
l/mn), une tuyauterie de 2,5’’ ou