Pompe à chaleur, efficacité énergétique en réfrigération, confort d'été, ...

Pourquoi y a-t-il toujours des niveaux de températures tournant autour de 5/10°C ou 6/12°C ? D'autres possibilités existent-elles ?

Dans les systèmes utilisant l'eau comme fluide de refroidissement, on rencontre des niveaux de température autour de 6/12°C qui sont les plus fréquemment utilisés dans les systèmes de climatisation de confort.
Dans un local les apports calorifiques sont généralement combattus par insufflation d'air à une température inférieure à celle du local. Deux variables permettent de répondre au problème :

• Le débit d'air soufflé
• L'écart de température entre l'air ambiant et l'air soufflé

On peut donc jouer sur ces deux facteurs :

• Débit d'air moyen et grand delta t
• Débit d'air élevé et petit delta t

Le choix de l'une ou l'autre de ces solutions conduit à des systèmes de diffusion différents.

La solution 1 est celle que l'on rencontre le plus souvent, avec un brassage de l'air du local de 5 à 10 fois /h le volume du local à traiter, et un delta T avec l'air ambiant de l'ordre de 5 à 10°C. Dans ce cas la température de l'eau doit être aux alentours de 7/12°C.

La solution 2 utilise la technique de diffusion dite " à déplacement d'air " et permet de souffler l'air à une température proche de celle du local (inférieure d'environ 3°C) mais en contrepartie nécessite des dimensions de gaines et de diffusions importantes. Dans ce cas la température de l'eau peut être aux alentours de 12/17°C.

Un groupe frigorifique eau / eau produit du chaud au condenseur ; est-ce toujours une pompe à chaleur ou un groupe réversible ?

Dans sa conception un groupe frigorifique produit du froid à l'évaporateur et du chaud au condenseur. Dans une machine eau/eau le condenseur est refroidit par de l'eau qui s'échauffe en refroidissant le fluide frigorigène. Cette eau chaude peut-être utilisée de différentes manières :

a) Pas d'utilisation spécifique : dans ce cas il faut refroidir cette eau par un échangeur de chaleur placé à l'extérieur appelé " dry cooler " ou aéroréfrigérant à air ; ou par une tour de refroidissement où l'eau du condenseur échange directement ses calories avec l'air extérieur par pulvérisation dans un flux d'air ventilé ou par un capteur enterré ou par l’eau de nappe.

b) L'eau chaude peut-être utilisée pour du préchauffage d'eau chaude sanitaire.

c) Le condenseur peut être divisé en deux parties l'une destinée au chauffage , l'autre pour l'évacuation des calories à l'extérieur (si il n'y a pas d'utilisation possible pendant certaines périodes de l'année.

d) Pour un groupe réversible ; la réversibilité implique une inversion du sens du fluide frigorigène dans les échangeurs. Pour produire de l'eau chaude en hiver à des fins de chauffage il faut trouver une source qui peut être celle de capteurs enterrés dans le cas de pompes à chaleur résidentielles pour plancher chauffant / rafraîchissant.

En 3 points, quel est l'avantage de la technologie eau glacée par rapport à la détente directe ?

• L'eau est une solution écologique (le fluide de transfert dans le bâtiment est l'eau)
• Souplesse d'utilisation : vannes modulantes au niveau de chaque terminal. Extension du réseau d'eau pouvant se faire sans grande difficulté.
• Simplicité d'installation : l'eau est connue de la plupart des installateurs et les problèmes qui peuvent être liés aux fuites sont plus aisés à prendre en compte qu'avec du fluide frigorigène.

A-t-on de meilleures EER (Efficacité Energétique en Réfrigération) en eau glacée ou en détente directe ?

Sur le plan théorique la détente directe a une EER plus élevée que l'eau glacée car elle nécessite un échangeur intermédiaire supplémentaire. Cependant les EER en détente directe sont très variables d'un constructeur à l'autre, ceci est dû au choix des éléments constitutifs de l'appareil : rendement du compresseur, dimensionnement des surfaces d'échanges….etc. Ce choix ayant une incidence directe sur le coût du produit fini. Il en va de même pour les produits à eau glacée.

Quid de la réglementation entre détente directe et eau glacée ?

Sur l'eau glacée il n'y a pas de réglementation relative à l'eau. La réglementation va toucher la fabrication et leur soumission aux normes en vigueur ( PED pour la pression des circuits frigorifiques ; réglementation concernant l'utilisation des fluides frigorigènes...)

Les réseaux d'eau glacée n'apportent-ils pas un risque de plus de légionellose ?

L'eau glacée en tant que telle n'apporte pas de risque de légionellose. La légionellose peut se développer à des températures supérieures à 25°C et ne concerne donc pas les réseaux d'eau glacée. Cependant comme nous l'avons vu précédemment tout système frigorifique comporte une source chaude, le condenseur, qui doit évacuer les calories à l'extérieur soit par un aéroréfrigérant à air (dans ce cas le circuit est fermé et il n'y a pas de risque de légionellose) soit par une tour de refroidissement ouverte où l'eau est pulvérisée dans un flux d'air ventilé pour se refroidir. Dans ce cas la potentialité de légionellose existe et doit être traitée selon les règles prévues (voir chapitre légionellose).

Un groupe d'eau glacée eau /air ou eau / eau doit-il être traité contre la légionellose au niveau de son condenseur ?

Non, le traitement doit être effectué au niveau de la tour de refroidissement, si l'on opte pour ce type de refroidissement. D'autres systèmes existent comme le refroidissement par eau de nappe, par drycooler...

Pour un groupe frigorifique eau / eau, sur quoi porte l'incidence du régime de températures condenseur (côté refroidissement tour) et côté évaporateur (régime utilisation intérieure ) ?

Le régime de fonctionnement de la machine a une incidence directe sur la puissance frigorifique ainsi que sur sa puissance absorbée.

Les installations de débit variable sont désormais fréquentes. Quelles sont les précautions à prendre côté condenseur et évaporateur ?

Si les débits sont trop faibles, les régimes de sécurité en Basse Pression côté évaporateur, ou Haute Pression côté condenseur, risquent d'être atteints. Un débit minimum doit être donc mis en oeuvre. Des pompes primaires à débit constant est la solution idéale, cependant, les groupes avec des régulations intégrées permettent une prise en compte de débits variables côté condenseur ou évaporateur. Cette régulation intégrée doit être montée d'usine.

Dans le schéma hydraulique, vaut-il mieux raccorder le ballon tampon à l'entrée du groupe (sur le retour EG) ou à la sortie eau glacée?

Le ballon tampon doit être placé juste en amont de la sonde de régulation du groupe :

1. Si le groupe est régulé sur l’entrée d’eau, le ballon sera placé sur le retour de l’installation et la sonde entre le ballon et le groupe,
2. Si le groupe est régulé sur la sortie d’eau, le ballon sera placé sur le départ vers l’installation et la sonde en sortie du ballon.

Pour les émetteurs intérieurs tels que ventilo-convecteurs, faut-il raccorder les condensats sur le réseau d'eaux usées ou d'eaux pluviales ?

Les condensats doivent être raccordés sur le réseau d'eaux usées, et ce via un siphon. Le risque d'odeurs est réel si le siphon vient à sécher ou à se vider en hiver et mettre en communication les odeurs du réseau d'eaux usées. Il n'est donc pas rare de voir raccorder les condensats de climatisation sur des colonnes et chutes d'eaux pluviales. Attention, si celles-ci sont raccordées unitairement en aval, alors le problème d'odeurs sera encore présent et le siphon indispensable même avec un raccordement EP.

Pour économiser l'énergie, il est tentant de mettre une simple horloge sur l'alimentation électrique du groupe d'eau glacée. Y a-t-il des précautions à prendre ?

La plupart des groupes d'eau glacée sont équipés d'un régulateur permettant la gestion de la programmation horaire, soit pour arrêter le groupe ou pour décaler le point de consigne en période d'occupation ou d'inoccupation. (jour/nuit ; semaine / week end)
L'arrêt par le régulateur permet un arrêt en toute sécurité (retour d'huile,gestion du réfrigérant liquide …) de la machine et de la préparer à la prochaine mise en route.

En intersaisons, pour les circuits 2 tubes eau glacée ou eau chaude, le basculement d'un régime à l'autre peut-il se faire tous les ¼ d'heure, toutes les heures ?

Les systèmes 2 tubes à basculement de régime peuvent utiliser plusieurs solutions :
a) Basculement en fonction d'une température extérieure
b) Basculement en fonction d'une date prédéfinie
c) Basculement en fonction d'une demande majoritaire (en mode froid ou chaud) des locaux d'un bâtiment.
Dans chacun des cas a) et c) ; l'inertie du bâtiment et/ou la variation lente des températures extérieure permettent en général de n'effectuer des basculement que 2 fois par jour.

Les groupes réversibles donnent généralement un régime d'eau chaude de 50 / 45°C. Peut-on aller plus loin ?

La température d'eau chaude que peut fournir une pompe à chaleur dépend largement du fluide frigorigène utilisé. Dans les applications confort le régime 50/45°C peut être atteint avec le R407c ou le R410A alors qu'avec le R134a des températures supérieures peuvent être atteintes.

Est-ce que je peux toujours gainer les ventilateurs condenseurs d'un groupe eau / air ?

Il existe des groupes frigorifiques spécialement conçus pour les applications où un gainage est nécessaire. Dans ce cas ils sont généralement équipés de ventilateurs à pression disponible.

D'où vient l'appellation confort d'été ?

Ce vocabulaire apparaît pour minimiser la notion "énergivore" qui pouvait être attribuée à la climatisation. Néanmoins, le confort d'été adoucit la terminologie et fait prendre conscience de la performance énergétique globale à attendre.
- En premier lieu, un bâtiment doit être bien conçu (orientation, échange naturel, bonne isolation thermique et protection contre l'ensoleillement direct).
- Deuxièmement, les équipements intérieurs de climatisation, de chauffage et de ventilation doivent intégrer pour chacun d'eux l'efficacité énergétique voulue.
- Troisièmement, la gestion globale des équipements et de leur fonctionnement optimisé en puissance et dans le temps fournit la réelle performance énergétique.

Les solutions de climatisation avec eau glacée ont l'avantage de pouvoir gérer pompes frigorifiques, pompe à chaleur, terminaux, CTA avec facilité et répondent avec les précautions qui s'imposent au confort d'été, mais surtout à des objectifs de basse consommation (Bâtiment BBC).