Nous l’oublierions presque, mais aussi petit utilitaire n’obtient pas de connexion au gaz avec une nouvelle construction. Comme dans la construction de logements, les pompes à chaleur air/eau y sont populaires. Parfois, une cascade de pompes à chaleur plus petites optimisées pour le chauffage des maisons privées est choisie. Comment les arrangerez-vous au mieux ? Chic ou peu orthodoxe ?
Texte : Richard Mooi
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Les nouveaux quartiers résidentiels comprennent un centre avec toutes sortes de commodités. Un dentiste, une pépinière, un bâtiment d’entreprise ou un centre de santé. Depuis l’été 2018, une connexion au gaz est également indésirable dans ces types de bâtiments. La puissance de chauffage d’un tel local n’est souvent pas supérieure à 20-30 kW. Les pompes à chaleur air/eau, comme dans les maisons, sont une technologie populaire de chauffage et de refroidissement. Dans le petit service public, un système VRF était une solution courante pour le refroidissement et le chauffage. Cependant, en dehors des nouveaux mini-systèmes R32, les VRF sont remplis d’un volume décent de R410A, un frigorigène qui, avec son PRG élevé de 2,088, crée de lourdes contraintes environnementales en cas de fuite. En outre, le R410A devient de plus en plus coûteux, grâce au système européen de quotas HFC.
Pas de contre-courant Comme alternative à un système VRF, une « vraie » pompe à chaleur air/eau est mise au point, par exemple un dispositif de 30 kW. Cependant, bon nombre des plus grandes machines air/eau semblent être conçues comme refroidisseurs d’eau : elles sont optimisées pour la fonction de refroidissement. En mode chauffage, le débit d’air au-dessus de l’évaporateur dans l’unité extérieure est en « main » au lieu de « contre-courant ». Lors du chauffage, cela entraîne une efficacité moindre, surtout si vous le comparez avec les COP des pompes à chaleur air/eau plus petites pour les maisons. Ceux-ci sont développés avec précision pour le chauffage et atteignent un rendement élevé. Efficacité et redondance L’ inconvénient de que les « pompes à chaleur domestiques » est que la puissance maximale par pompe à chaleur dans la plupart des fabricants ne dépasse pas 10-12 kW. La solution : plusieurs pompes à chaleur air/eau plus petites en cascade. Avec cela, vous obtenez non seulement une grande efficacité, mais aussi une bonne redondance. En cas de panne, seule une partie de la puissance sera perdue. Lorsqu’il est utilisé dans la construction existante, vous pouvez également empiler la subvention ISDE. Ainsi, plusieurs pompes à chaleur plus petites fournissent une subvention plus élevée qu’un appareil de plus grande taille. Cascade dans l’église de Pétra Un exemple de cascade de pompes à chaleur air/eau plus petites peut être trouvé dans le Petrakerk récemment rénové à Harderwijk. Il s’agit d’un bâtiment sans gaz chauffé avec une cascade de cinq pompes à chaleur air/eau Toshiba, chacune d’une puissance de 11,2 kW. La puissance totale est de 56 kW. Les cinq pompes à chaleur sont reliés à un baril tampon de 500 litres. Comment est la meilleure façon de connecter des pompes à chaleur dans un tel arrangement avec des régulateurs ? Certaines marques ont un gestionnaire de cascade disponible, mais Toshiba n’en a pas. Il n’y a pas de système général de gestion des bâtiments dans l’église de Petra. Le concepteur de la société d’installation Heijnen-Hopman dit que la réglementation interne dans les pompes à chaleur Toshiba elle-même est utilisée.
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La cascade de pompes à chaleur plus petites chauffe le bâtiment de l’église Une économie de 10 000 euros sur les coûts de chauffage. Ceci est le résultat d’une rénovation majeure du Petrakerk à Harderwijk et de l’installation d’une pompe à chaleur avec cinq pompes à chaleur air/eau. Pourquoi a été choisi ici pour une cascade de pompes à chaleur qui sont réellement destinées au chauffage domestique ? Dans cet article, une explication est donnée. Plusieurs routes Pour les pompes à chaleur couplées multiples sans gestionnaire de cascade, selon l’importateur Toshiba Intercool, plusieurs options de contrôle sont disponibles possible. Tout d’abord, toutes les pompes à chaleur peuvent être réglées au même point de mise. À une demande de chaleur, ils entrent tous en même temps. Les commandes internes de l’onduleur calculent la température d’avance souhaitée en fonction de la température extérieure. Une fois le réservoir tampon réchauffé, les pompes à chaleur s’éteignent simultanément. Comme les pompes à chaleur Toshiba Estia peuvent moduler jusqu’à 30%, elles peuvent encore fonctionner pendant un certain temps pendant la saison de chauffage.
« Bénéfique pour la COP » En soi, il n’y a pas d’objection à faire fonctionner toutes les pompes à chaleur sur le brûleur le plus bas possible. « C’est bénéfique pour le COP », explique Alexander Kriessan d’Intercool. Les pompes à chaleur à ces réglages font toutes les mêmes heures de fonctionnement. Une autre possibilité est de différer légèrement la consigne de la ligne de combustion par pompe à chaleur. Lors de l’abaissement de la température extérieure, une pompe à chaleur s’allume toujours en supplément. Inconvénient : La première pompe à chaleur fait le plus d’heures de fonctionnement. La pompe à chaleur qui vient en dernier fait le moins d’heures de fonctionnement.
Comment organiser une cascade de pompes à chaleur ?
- Tous les appareils sur la même ligne de chauffage et point de consigne, ils fonctionnent de la même manière.
- Point de consigne variable. Avec la chute de la température extérieure, de plus en plus de machines entrent.
- Maître/esclave. La pompe à chaleur 1 contrôle 2 si la température de l’eau n’est pas atteinte.
- Contrôlez autant que possible sur une faible charge et des heures de fonctionnement égales.
- Grâce au système de gestion des bâtiments. Marche/arrêt, la pompe à chaleur de contrôle détermine la puissance.
- Grâce au système de gestion des bâtiments. Contrôle 0-10 Volt. Le GBS détermine l’alimentation.
Gestionnaire de cascade Chez Hitachi, Mitsubishi Electric, Wolf et Daikin, des gestionnaires de cascade sont disponibles pour jusqu’à cinq à six pompes à chaleur. Le nouveau bâtiment de Wolf à Kampen est un exemple de construction sans gaz pour petits services publics. Le nouveau bâtiment de bureaux a le choix — trois machines de 11 kW chacune en cascade — est causée par l’absence d’une pompe à chaleur air/eau plus grande dans la plage. Une cascade de pompes à chaleur plus petites était donc logique.
Efficacité maximale en charge partielle En outre, le bâtiment sert de démonstration de la nouvelle série de pompes à chaleur air/eau avec le réfrigérant propane (R290). Comment un tel gestionnaire de cascade organise-t-il ? Maarten Ouwehand de Wolf Nederland : « Une pompe à chaleur démarre, et une seconde pompe à chaleur est allumée dès que possible. En charge partielle, ils atteignent le maximum d’efficacité. C’est à propos de la quantité d’air que vous obtenez au-dessus de l’évaporateur. En charge partielle, c’est plus facile. » Chez Wolf, le gestionnaire peut contrôler jusqu’à cinq pompes à chaleur air/eau. Surveillance du nombre d’heures de fonctionnement Le contrôle en cascade surveille également le nombre d’heures de fonctionnement par pompe à chaleur, de sorte qu’elles vieillissent uniformément. Aux yeux de Wolf, un gestionnaire de cascade est réellement nécessaire, mais techniquement cela peut aussi être fait sans elle. Ensuite, le La préférence d’Ouwehand pour une petite variation des points de consigne, dans laquelle de plus en plus de pompes à chaleur commencent à une chute de température extérieure. Toutes les pompes à chaleur ayant le même point de consigne permettent la même quantité d’heures de fonctionnement, mais ne sont pas idéales en basse et basse saison. « Puis ils entrent en même temps et donnent un coup de chaleur. Si le réservoir tampon est relativement petit, ils s’éteindront bientôt à nouveau. »
Chic ou peu orthodoxe Chez Daikin, le plus grand monobloc Altherma a une puissance de 16 kW. Le chef de produit Sander Kleine recommande de ne pas mettre plus de deux ou trois pompes à chaleur en cascade sans contrôle en cascade. Avec le contrôle de Daikin, jusqu’à six appareils peuvent être contrôlés. L’utilisation d’un gestionnaire de cascade Daikin n’est pas nécessairement nécessaire. « La façon chic est toujours de travailler avec un gestionnaire de cascade. Cela garantit que chaque pompe à chaleur effectue le même nombre d’heures de fonctionnement. » La façon peu orthodoxe sans gestionnaire est selon lui moins beau pour le comportement de régulation. « Les pompes à chaleur sont contrôlées en même temps et reviendront à la puissance désirée par leur propre régulation interne. C’est la solution la moins chère, mais en utilisation un peu plus cher. »
Esclave maître ou point de consigne Dans Atag Heating, par exemple, il arrive que plusieurs pompes à chaleur de la gamme Energion soient sélectionnées pour un petit complexe de soins. Comme il n’y a pas de gestionnaire de cascade disponible pour l’Energion, il y a deux possibilités, dit Roy Janssen, chef de produit. « Les appareils sont sur la même ligne de combustion, et point de consigne. Ils travaillent de manière identique. » De plus, il est possible de les faire contrôler via le maître esclave via le contact externe, qui met normalement en marche une chaudière électrique auxiliaire ou à gaz. « La pompe à chaleur 1 est le maître et effectue le calcul de la température de chauffage central. S’il ne peut pas atteindre la température d’alimentation parce que la puissance requise est supérieure à ce qu’il peut fournir, le Deuxième unité. Et s’il n’y arrive pas, il peut ajouter le troisième. »
Les pompes à chaleur doivent être raccordées au réservoir tampon par la méthode Tichelmann ou par des vannes de réglage (illustré ici sur la photo). (Voir l’encadré « Raccordement hydraulique » ci-dessous)
Pompe à chaleur plus grande comme alternative Atag recommande de contrôler jusqu’à deux à trois appareils via maître-esclave. La société vient avec un gestionnaire de cascade, mais ne peut pas encore mentionner une heure. Atag propose récemment une pompe à chaleur plus grande comme alternative à une cascade de petites pompes à chaleur air/eau. La société sœur Elco, principalement active dans les services publics, a récemment renouvelé la série de pompes à chaleur air/eau Aerotop. Selon l’entreprise, l’efficacité du chauffage atteint donc le même niveau élevé que les petites pompes à chaleur Energion. La puissance de l’Aerotop peut atteindre 30 kW. Système de gestion des bâtiments Pour les bâtiments de grande taille, un système global de gestion des bâtiments (SGB) est souvent suspendu au-dessus de l’installation climatique. La commande de plusieurs pompes à chaleur via un système de gestion de bâtiment (GBS) devient une interaction entre la commande du GBS et la commande intégrée de l’onduleur des différentes pompes à chaleur. Le contrôle interne des pompes à chaleur pour le fonctionnement modulable reste généralement le principe directeur. Cela contraste avec le contrôle des chaudières de chauffage central au gaz, dans lequel le système de gestion du bâtiment assure la modulation des chaudières. Stratégie de réglementation du SGB possible Ce dernier est fait via un signal analogique 0-10 Volt, ou par un bus de terrain comme mod ou bac. Selon la température extérieure, le GBS envoie un signal à la chaudière, entre 0 et 10 Volts. De nombreuses pompes à chaleur n’ont pas de contrôle de 0 à 10 volts et GBS ne peut que mettre les pompes à chaleur en marche ou hors tension. Une stratégie réglementaire possible est que le SGB pompes à chaleur en tombant de la température extérieure étape libération. Plus la température extérieure est basse, plus le GBS s’allume d’appareils. Ensuite, la régulation dans la pompe à chaleur elle-même détermine la quantité de puissance nécessaire. L’indécision n’est pas sensée » Selon Alexander Kriessan d’Intercool, vous devez prêter une attention particulière lorsque le système de gestion du bâtiment démarre une prochaine pompe à chaleur. « Vous devez réfléchir attentivement à quelle capacité vous avez. Le rendement est le plus élevé en charge partielle. » L’autre tactique, permettant au système de gestion du bâtiment de déterminer la puissance et de la transmettre aux pompes à chaleur par 0-10 Volts, est possible avec certains appareils (plus grands). Mais Kriessan ne pense pas que ce soit sage. « Les machines elles-mêmes sont déjà équipées de leurs propres règlements. Nous savons par expérience que si vous êtes trop débordée par une autre réglementation, cela n’est pas pratique pour l’utilisation de l’énergie. »
Qui détermine le pouvoir ? À Daikin, il n’est même pas possible de moduler les pompes à chaleur via une commande externe, explique Sander Kleine. « Nous savons mieux comment une pompe à chaleur peut fonctionner, et notre pompe à chaleur la détermine elle-même. » Certaines marques ont une philosophie différente, Kleine sait. Il y a aussi des fournisseurs qui disent que le client peut déterminer la puissance. »
Raccordement hydraulique
Pour un bon fonctionnement hydraulique, le débit sur les pompes à chaleur doit être égal. Cela peut être fait en installant une vanne de réglage par pompe à chaleur et en ajustant le débit. Le raccordement côté eau ne doit pas nécessairement être fait avec des vannes de réglage, explique Roy Janssen van Atag. L’astuce est de garder la longueur du tuyau et le nombre de raccords identiques. « La résistance des tuyaux est alors approximativement égale. C’est la méthode Tichelmann. » Selon ce principe, il existe une résistance égale dans les composants connectés (pompes à chaleur dans ce cas) d’un circuit de tuyau. Où est la meilleure façon de lier les pompes à chaleur ensemble ? Lors d’un monobloc, il y a le choix entre directement à l’extérieur de l’équipement ou à l’intérieur du bâtiment. Le choix appartient aux installateurs, dit Janssen, mais il remarque que l’accouplement extérieur conduit parfois à des tuyaux épais. Les installateurs choisissent ensuite d’apporter les tuyaux de chauffage central de chaque appareil individuellement au bâtiment, et de les raccorder. « Avec un appareil de 11 kW, vous disposez d’un tuyau standard de 28 mm. Vous pouvez les isoler bien et les amener à l’intérieur. Sinon, vous obtiendrez des tuyaux très épais avec isolation. » Pour le dimensionnement du tuyau, Atag donne la pointe pour assumer une puissance de chaudière de 40 kW avec une pompe à chaleur de 10-11 kW. Pour les chaudières de chauffage central, le Delta-T entre l’alimentation et le retour est d’environ 20 K, pour les pompes à chaleur généralement de 5 K. Le débit volumique est donc quatre fois supérieur à la même puissance.
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