FE05 - Pompes à chaleur : absoption gaz et à moteur gaz

CERTIFICATSD’ECONOMIESD’ENERGIE–FICHEEXPLICATIVESURLESPACGAZ
V1,le14/10/16
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Certificats d’économies d’énergie
Fiche explicative n°FE 05
Fiche explicative
Pompes à chaleur fonctionnant au gaz :
PAC à absorption gaz et PAC à moteur gaz
Fiches d’opérations standardisées concernées:
 BAR-TH-150 : Pompe à chaleur collective à absorption de type air/eau ou eau/eau
 BAT-TH-140 : Pompe à chaleur à absorption de type air/eau ou eau/eau
 BAT-TH-141 : Pompe à chaleur à moteur gaz de type air/eau
Cette fiche contient les éléments suivants :
 Une explication du principe de fonctionnement des 2 technologies,
 Une précision des termes techniques contenus dans les fiches CEE,
 Les modes de preuves nécessaires à la valorisation des fiches d’opérations standardisées,
 Des recommandations de mise en œuvre des technologies,
 Des réponses aux questions les plus posées sur ces technologies.
1. Principe de fonctionnement
Une pompe à chaleur (PAC) est un système thermodynamique permettant de transférer la chaleur
d’un milieu froid, la « source froide » vers le milieu plus chaud, la « source chaude ». Ceci a tendance
à refroidir le milieu froid et réchauffer le milieu chaud.
Ce phénomène forcé est l’inverse du phénomène naturel (rappel : la chaleur passe du milieu chaud
au milieu froid jusqu’à ce que les températures des deux milieux arrivent à un équilibre).
Exemple : le réfrigérateur ainsi que le climatiseur sont des systèmes thermodynamiques.

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Le cycle thermodynamique qui permet de transférer de la chaleur de la source froide à la source
chaude est constitué de 4 phases :
1. Evaporation
2. Compression
3. Condensation
4. Détente
Note : la « source » représente le lieu de puisage des calories, qui est le milieu froid. Ce puisage peut
se faire dans l’air, l’eau ou le sol. Plus les températures de la source froide sont constantes, plus les
performances de la PAC seront bonnes.
Etape 1 : le fluide frigorigène sous forme liquide est évaporé dans l’évaporateur grâce aux calories
puisées à la source froide.
Etape 2 : le fluide frigorigène à l’état gazeux est acheminé vers le compresseur afin d’y être
compressé. L’augmentation de la pression du fluide frigorigène provoque une augmentation de la
température de ce fluide et donc des calories qu’il contient.
Etape 3 : le fluide frigorigène est acheminé vers le condenseur et passe de l’état gazeux à l’état
liquide. Ce changement d’état s’accompagne d’un transfert des calories emmagasinées par le fluide
frigorigène vers le fluide du réseau de chauffage.
Etape 4 : le fluide frigorigène, alors à l’état liquide est toujours sous pression. Il va donc être détendu
dans le détendeur afin de revenir à sa pression initiale.
Le cycle recommence lorsque le fluide retourne à l’évaporateur.
Si le moteur du compresseur du cycle thermodynamique est entraîné par un travail électrique, on
parle alors de pompe à chaleur électrique (voir la fiche explicative relative aux PAC électriques). Si par
contre il est entraîné par un travail d’origine thermique (énergie gaz utilisée), on parle alors de pompe
à chaleur gaz.
Il existe 2 types de PAC gaz :
 Les PAC à moteur gaz,
 Les PAC à absorption gaz.
> Présentation de la PAC à moteur gaz
Le cycle thermodynamique est le même que décrit précédemment mais le moteur du compresseur est
un moteur gaz à combustion interne.
En fonctionnement, le moteur gaz produit de la chaleur qui est utilisée soit pour :
 Maintenir les performances du système en hiver lorsque l’écart de température entre la
source froide et la source chaude est important,
 Contribuer à un autre usage thermique comme par exemple le préchauffage de l’eau chaude
sanitaire.

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> Présentation de la PAC à absorption gaz
Dans le cas de cette PAC, la compression du fluide frigorigène n’est pas mécanique (cas de la PAC
moteur gaz) mais chimique. En effet, le fluide frigorigène est absorbé par un fluide avec lequel il a une
bonne affinité chimique (par exemple, le NH3 (ammoniac-fluide frigorigène) est absorbé par H2O (eau-
fluide absorbant)) à l’entrée du compresseur. Ce nouveau fluide (NH3-H2O) est alors facilement monté
en pression. Puis, il est réchauffé par un brûleur gaz ce qui provoque la séparation des deux fluides.
Le fluide frigorigène NH3, alors sous pression, poursuit son cycle : il est acheminé vers le condenseur
pour transférer ses calories à la source chaude.
La réaction d’absorption du fluide frigorigène par H2O est une réaction exothermique (ie. qui produit de
la chaleur lorsqu’elle a lieu). Cette chaleur ainsi que celle récupérée au niveau du brûleur gaz et des
produits de combustion (récupération de la chaleur latente de l’eau dans les fumées) permet de
produire de l’eau chaude sanitaire jusqu’à 70°C. Il n’est donc pas nécessaire de coupler la PAC à
absorption gaz avec un appoint.
> Réversibilité de ces systèmes
Ces systèmes sont réversibles, c'est-à-dire qu’ils peuvent également produire du froid. Il suffit
d’inverser le cycle thermodynamique (à l’aide de vannes hydrauliques). Le bâtiment devient alors la
source froide dans lequel les calories vont être puisées (le bâtiment va donc se refroidir) et l’extérieur
du bâtiment devient la source chaude dans laquelle ces calories vont être transférées (l’extérieur du
bâtiment va donc « se réchauffer »).
Note : dans le cadre du dispositif des CEE, seul le mode chauffage et (chauffage +ECS) est valorisé.
La production de froid n’est pas prise en compte.
> Performances de ces systèmes
Les performances énergétiques de la PAC gaz sont données par :
 le coefficient de performance, appelé COP (pour l’anglais « coefficient of performance »), pour
le fonctionnement en mode chauffage,
 l’Energy Efficiency Ratio, appelé EER, pour le fonctionnement en mode climatisation.
Les nouvelles exigences réglementaires en termes de performances ne font plus référence au COP ni
au EER des systèmes mais au SCOP et au SEER, qui correspondent respectivement à un coefficient
de performance saisonnier pour le mode chauffage et à un coefficient d’efficacité énergétique
saisonnier pour le mode refroidissement.
Le COP est non plus établi pour une pompe à chaleur seule et pour un point donné mais pour une
pompe à chaleur dans le cadre de son installation et sur la période d'une saison de chauffe.
Illustration du fonctionnement
de la PAC à absorption gaz

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> Type de PAC
 Il existe des PAC à moteur gaz de type air/air et air/eau.
 Il existe des PAC à absorption gaz de type air/eau et eau/eau. Ce dernier type rassemble
les PAC dont la source froide est de l’eau d’une nappe phréatique et celles dont la source
froide est de l’eau glycolée.
Note : PAC gaz de type x/y : « x » indique la source froide dans laquelle les calories sont puisées ;
« y » indique le vecteur de transfert des calories emmagasinées par le fluide frigorigène (appelé
également « source chaude »).
2. Précisions sur les termes employés
PAC basse, moyenne et haute température :
La mention basse, moyenne, haute température fait référence à la température à laquelle est chauffée
la source chaude :
Basse température : eau portée à une température comprise entre 35°C et 45°C
Moyenne température : eau portée à une température comprise entre 45°C et 65°C
Haute température : eau portée à une température supérieure à 65°C
3. Précisions sur les modes de preuves
4. Recommandations de mise en œuvre
La mise en place des PAC gaz est réalisée par un professionnel.
5. Questions/réponses
Sansobjet
Date Entité Auteur Demande de modification motivée/ Réponse apportée détaillée
14/10/2016 ATEE P. Mineau Proposition de révision