Régulation des Energies Renouvelables

La technologie des pompes à chaleur évolue très rapidement. Il reste cependant pour l’instant des caractéristiques liées à leur mode de fonctionnement. Ces caractéristiques sont liées à leur construction, leur environnement, le mode de distribution de l’énergie, etc…

IMPERATIFS LIES AUX TEMPERATURES

Impératif lié à la température extérieure

Même si les technologies avancent, beaucoup d’appareils ne peuvent pas fournir une température d’eau en sortie supérieure à 45-50°C. Suivant le mode distribution, radiateurs ou ventilo-convecteurs, la PAC seule ne peut pas fournir une température de consigne imposée par la (ou les) courbes de chauffe des circuits au secondaire.

La zone rouge montre la zone de température que peuvent fournir certaines pompes à chaleur.

Pour des circuits de distribution (radiateur ou ventilo-convecteurs) avec des courbes de chauffe de 1.6, la température minimale extérieure de fonctionnement de la pompe à chaleur sera d’environ 4°C.
En dessous de cette température, l’installation a besoin d’un appoint (chaudière, appoint électrique, etc...).

Qu’est ce que le point d’équilibre ?

Le point d’équilibre est la température extérieure à partir de laquelle la PAC ne pourra plus satisfaire les besoins des circuits demandeurs.

Remarque 1 : ce point ne veut pas dire que la PAC n’a pas un rendement (ou COP) suffisant en dessous. Même si le point d’équilibre est atteint, le régulateur peut continuer d’enclencher la PAC, mais, en plus, va déverrouiller l’appoint afin de satisfaire les demandes.

Remarque 2 : ce point peut également être appelé le point de bivalence.

Impératif lié à la température de départ

Les versions air-eau sont dépendantes des conditions de température extérieure. La majorité des PAC ne présente plus un COP intéressant en dessous d’une température extérieure d’environ -5°C, cette valeur dépend bien entendu de la construction de la PAC et des régions où elle est installée.

Les groupes extérieurs de certaines PAC peuvent « givrer » lorsque la température extérieure est trop basse. Sous nos latitudes, nous avons en hiver des périodes où il est nécessaire d’avoir un appoint (en rénovation, il s’agit souvent d’un appoint par chaudière).

La zone bleue montre la zone de température dans laquelle certaines pompes à chaleur n’ont plus un COP suffisant. Dans cette zone, la pompe à chaleur doit être verrouillée et seul l’appoint devra être autorisé.

Qu’est ce que le point de bascule ?

Le point de bascule est la température extérieure en dessous de laquelle la PAC est verrouillée et l’appoint est autorisé.

Impératifs liés à la température de retour

Un petit rappel sur le fonctionnement de la PAC. Son fonctionnement est une succession de passage d’un état liquide à gazeux et vice-versa. Ces différences d’état se passent sous l’influence de la pression. Ces changements d’état provoquent de rapides variations de température. De l’application au génie climatique d’un tel système thermodynamique résulte une récupération de température sur le condenseur.

Si l’on regarde ce qui se passe côté condenseur, l’équilibre thermique doit être respecté. Or une augmentation de la température sur le retour de l’installation de chauffage peut déséquilibrer l’équilibre thermique interne de la PAC, et de ce fait la détériorer. C’est pour cela qu’il est important de maitriser la température de retour des installations.

Le fonctionnement des pompes à chaleur doit se faire avec une température de retour la plus basse possible.

LES ANTI-COURT CYCLES

Des cycles de démarrage et arrêt anormalement rapides peuvent être provoqués par exemple par :

• Une installation ne disposant pas de capacité tampon suffisamment importante
• Ou d’un compresseur surpuissant par rapport aux besoins en froid
• De débits d’eau incorrect au primaire, etc...

Pourquoi éviter les anti-courts cycles ?

Le moment de démarrage du compresseur présente toujours des contraintes mécaniques très fortes :

• A l’arrêt l’huile servant de lubrification retombe dans le carter
• Lors du démarrage le moteur provoque un brusque effet mécanique
• Echauffement du moteur lors du démarrage intempestif

Comment éviter les anti-courts cycles ?

Les anti-courts cycles peuvent être évités en s’assurant que les points suivants soient respectés :

• Une PAC correctement dimensionnée pour l’installation
• Un système de stockage suffisamment important et correctement dimensionné
• Un débit nominal correspondant à la PAC
• Un système de régulation comprenant les impératifs anti-court cycles de la PAC