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Systèmes

Les systèmes de chauffage par pompe à chaleur se composent d’une source de chaleur, d’une pompe à chaleur et d’un système de distribution du chauffageLe point du système où la température la plus élevée est atteinte peut être utilisé comme source de chaleur. Cela augmente le coefficient de performance (Coefficient of Performance, COP en anglais) de la pompe à chaleur. Le coefficient de performance est le rapport entre la puissance de refroidissement ou de chauffage générée et la puissance électrique utilisée. Le plus grand coefficient de performance peut être atteint en utilisant une sonde à eau souterraine. L’énergie géothermique peut également être une solution efficace. Les pompes à chaleur air/eau ont l’avantage de pouvoir être utilisées presque partout et le coût de leur installation est relativement faible. Les pompes à chaleur air/eau peuvent être utilisées dans la plupart des systèmes bivalents pour le chauffage des pièces et la production d’eau chaude. Si la température extérieure est trop basse, une autre source d’énergie est nécessaire. Les pompes à chaleur air/eau peuvent également être installées dans une partie non chauffée du bâtiment. Pour une description détaillée des pompes à chaleur à air extrait, voir le chapitre Pompes à chaleur à air extrait.

Les systèmes de pompe à chaleur peuvent être ajoutés à Polysun soit automatiquement par l’assistant (comme décrit au chapitre Assistant), soit ultérieurement par les composantes respectives.

Si vous utilisez l’assistant pour configurer un système dont la partie est une pompe à chaleur, vous devez spécifier qu’une pompe à chaleur est présente comme source d’énergie afin de trouver le modèle approprié avec pompe à chaleur.

Figure: Sélection d’un modèle avec pompe à chaleur dans l’assistant

Il y a différents types de pompes à chaleur que vous pouvez sélectionner via le menu déroulant :

Pompes à chaleur air/eau extrait la chaleur de l’air extérieur.

Sonde à eau souterraine + pompe à chaleur extrait la chaleur de l’eau souterraine.

Sonde géothermique + pompe à chaleur utilise la chaleur du sol.

PAC système-module est un système qui répond aux exigences et à la philosophie de l’Association suisse pour les pompes à chaleur (FWS, www.fws.ch). Cette association représente les organisations et les groupes qui plaident en faveur des pompes à chaleur et de leur propagation.

Les consommateurs, les spécifications du système et le modèle approprié peuvent être sélectionnés conformément aux descriptions et recommandations du chapitre Assistant.

L’onglet géothermique peut être utilisé pour spécifier les paramètres géothermiques et des eaux souterraines.

Figure: Paramètres géothermiques et des eaux souterraines

Le paramètre important pour la sonde géothermique est le gradient de température axial dans le sol non perturbé. Dans le dialogue de géologie-sol, les strates de terre peuvent être enregistrées en les sélectionnant dans le catalogue correspondant au site sélectionné. Les strates de terre peuvent être ajoutées et retirées à l’aide des boutons situés dans la partie inférieure droite de la fenêtre de dialogue.

Figure: Dialogue sur la géologie de la terre

Dans la fenêtre de dialogue de la sonde géothermique, la sonde peut être sélectionnée dans un catalogue. La température de calcul et la distance entre les sondes géothermiques peuvent être réglées manuellement, la disposition des sondes géothermiques souhaitée peut être sélectionnée dans un tableau au bas de la fenêtre.

La température de conception est la température minimale moyenne de la saumure sur 50 ans.

Au bout d’un certain temps, l’extraction de la chaleur du sol entraîne le refroidissement des réserves de saumure, car il faut du temps pour que l’énergie se régénère à nouveau naturellement. Pour remplacer l’énergie extraite, un système solaire thermique peut compléter la pompe à chaleur. Dans ce cas, la sonde géothermmique stocke l’excédent de chaleur du système solaire thermique dans le sol pendant l’été afin qu’il puisse être réutilisé plus tard par la pompe à chaleur, ce qui augmente son coefficient de performance. Ainsi, un système solaire thermique et une pompe à chaleur peuvent se compléter et augmenter l’efficacité du système entier. Pour évaluer l’effet d’un tel système hybride solaire-géothermique, des simulations préliminaires sur une plus longue période (par exemple dix ans) peuvent être exécutées. Si le sol contient des formations géologiques telles que des roches ou des sols saturés d’eau, il peut être utilisé comme un réservoir saisonnier de chaleur solaire.

Les systèmes photovoltaïques peuvent également être un complément parfait pour une pompe à chaleur car ils peuvent produire l’électricité nécessaire à la pompe à chaleur de manière écologique.

Figure: Sélection de la sonde géothermique

Pour pouvoir utiliser des sondes géothermiques avec des pompes à chaleur, il faut évaluer la géologie locale. Il existe des lois et des règlements différents selon les sites. Polysun peut concevoir un champ géothermique selon la norme suisse SIA 384/6. Paramétrez ceci dans l’assistant sous Outils – Configurations. La norme SIA 384/6 est obligatoire pour les systèmes géothermiques en Suisse. La conception de votre système selon cette norme est donc absolument nécessaire pour les installations suisses.

Figure: Projet de la sonde géothermique selon la norme suisse SIA 384/6

En Allemagne, la directive VDI 4650 doit être respectée. Vous pouvez régler cette norme sous Outils – Configurations et ensuite dans l’onglet « Rapport ».

Figure: Projet de la sonde géothermique selon la directive allemande VDI 4650

Si vous sélectionnez ensuite « Rapport professionnel » sous « Résultats », vous devrez entrer des valeurs supplémentaires afin que les calculs puissent être exécutés selon la norme VDI 4650 (systèmes monovalents avec sonde géothermique).

Figure: Sélection du rapport professionnel
Figure: Calcul du facteur de performance annuel selon la norme VDI 4650

Le modèle de sonde géothermique intégré dans Polysun est un modèle type de sonde géothermique qui comprend une simulation détaillée de l’état horaire de l’échangeur de chaleur dans le forage et des simulations des strates de terre. Par conséquent, vous pouvez également importer des fichiers de sondes géothermiques (EWS) et les utiliser pour la simulation dans Polysun. C’est possible dans la fenêtre de dialogue sur le composant de la sonde géothermique.

Mauvais fonctionnement des pompes à chaleur en cas de haute ou basse pression

La pompe à chaleur air/eau a deux limites de température d’autoprotection, la pompe à chaleur eau glycolée/eau en a trois. Si la température de mauvais fonctionnement à basse pression (uniquement pompe à chaleur glycolée/eau/eau) est inférieure à la température de mauvaise fonctionnement à haute pression (2ème type) ou si la température de mauvaise fonctionnement à haute pression est dépassée, la pompe à chaleur s’arrête. Les pompes raccordées sont généralement commandées par le réglage du générateur de chaleur, c’est pourquoi elles continuent à fonctionner en cas de mauvais fonctionnement. Si le défaut se produit trop souvent (voir les résultats des composants), le besoin thermique peut ne plus être couvert.

Les causes possibles de l’apparition du mauvais fonctionnement sont les suivantes :

  • Mauvais fonctionnement à basse pression : La source de chaleur ou le forage est trop petit
  • La pompe à chaleur est trop grande
  • Le débit du côté de la source ou du consommateur est trop élevé
  • La température dans le réservoir est trop élevée ou la position des raccords ne correspond pas aux configurations de réglage
  • La configuration des températures de sécurité dans les réglages de la pompe à chaleur (double-clic sur la pompe à chaleur) n’est pas correcte
Figure: Configurations de la pompe à chaleur saumure/eau-eau