Pac hybride

BESSET

Thomas

Projet d’UIL

L’innnovation dans le domaine du chauffage central :

La pompe à chaleur hybride

Session 2024Introduction

Le plan de rénovation énergétique et la loi climat, visent des objectifs de décarbonation du territoire d’ici 2050, par une réduction de la consommation énergétique des logements et une reduction du rejet de gaz à effet de serre. Ces exigences sont assurées par une incitation pour les particuliers à rénover leurs logements de manière performante par des aides. Ces objectifs sont matérialisés par les etiquettes energies des classes A, B et C du DPE, donnés aux logements très performants souvent labelisés BEPOS en neuf, pour les classes A et B :

Classe A : moins de 70 kWh EP/m² / an et moins de 6 kg CO2eq/m2.an

Classe B : entre 71 et 109 kWh/m2.an, et entre 6 et 10 kg.m2 de CO2 par an

Classe C : entre 110 et 179 kWh/m2.an, et entre 11 et 29 kg.m2 de CO2 par an

Ainsi, des systèmes de chauffage peuvent être mis en place pour permettre l’amélioration des performances énergétiques des logements, comme la PAC hybride. Il s’agit d’un systeme de chauffage alliant une PAC air/eau et un appareil de chauffage en appoint. La PAC capte les calories de l’air exterieur transmis à un fluide frigorigene ou de l’eau. L’énergie produite est distribuée dans le réseau de chauffage et le fluide repasse dans le système pour recommencer ce cycle.

Un appareil assure une production de chaleur en appoint.

Un régulateur permet de passer de l’un à l’autre de ces équipements ou les faire fonctionner ensemble en adaptant leur puissance. L’eau chaude est produite par l’appoint, ou est préchauffée par la PAC, et le complément est apporté par l’appoint. Un ballon d’eau chaude est nécessaire.

J’ai choisi ce sujet car la PAC hybride m’interesse et semble remplir des critères tant financiers qu’écologiques pour le chauffage et l’ECS dans les batiments en rénovation, couplants des outils performants et respectieux de l’environnement.

Ainsi, comment la PAC hybride s’inscrit-elle dans les objectifs de transition écologique, pour une maison en rénovation ?

J’appuierai cette présentation par mes recherches, des éléments d’informations apportés par des professionnels RGE notamment CLR energie et M. Jerome Rodrigues, et des devis concernant une maison en rénovation.

I- La PAC hybride au service de l’environnement

Tout d’abord, la PAC hybride utilise les calories dans l’air sur le principe de l’aérothermie pour produire du chauffage et de l’eau chaude sanitaire ( ECS ). Elle utilise une énergie renouvelable et permet de s’adapter aux unités émettrices de chauffage déjà existantes, ce qui permet une installation simplifiée.

Les PAC hybride gaz sont couplées à des chaudières THPE, qui assurent des économies d’énergie de l’ordre de 25 à 30 % par rapport à une chaudière standard. Leur rendement peut être supèrieur à 100%, ce qui veut dire qu’elles produisent plus d’énergie qu’elles n’en consomment. Elles utilisent alors moins de combustible, ce qui réduit le rejet de gaz à effet de serre. En effet, la combustion d’une chaudière THPE récupère les vapeurs d'eau produite et utilise la chaleur qu'elles contiennent pour chauffer à nouveau de l’eau, et en optimisant les échanges thermiques elle adapte sa puissance.

La performance d’une PAC hybride est indiquée par son COP. Plus le COP ( coefficient de performance énergétique ), rapport entre l’énergie thermique produite et l’énergie consommée, d’une PAC est élévée plus elle est performante. Le coefficient de performance correspond donc au rapport entre la quantité d’énergie qui va être consommée pour faire fonctionner les différents éléments de la pompe à chaleur, par rapport à celle que celle-ci sera capable de fournir en sortie pour chauffer le logement.

Par exemple, une pac qui a un COP de 5 pourra produire cinq fois plus d’énergie qu’elle n’en consomme. Si celle-ci consomme 10 watt, elle produit alors 50 watt en sortie pour le chauffage.

Une PAC avec un COP élevé réduit ainsi les émissions de gaz à effet de serre ( GES).

Le remplacement d’une chaudière gaz ou fioul par une PAC hybride gaz permet de réduire les émissions de CO2 de 70% et la conso d’énergie primaire jusqu’à 40%.

Le COP diminue lorsque la température extérieure est très basse, car la PAC doit travailler davantage pour extraire la chaleur de l’air froid. Lorsque la température exterieure diminue l’appoint peut entièrement prendre le relais ou fonctionner avec la PAC pour donner le complément de puissance ou de température. Il y aura fonctionnement simultané, le temps du dégivrage.

Un système de régulation gère en permanence le fonctionnement des deux générateurs et de chaque éléments pour assurer une performance optimale selon la stratégie de régulation choisie comme minimiser la consommation d’énergie ou le coût des énergies. Mais les nouvelles PAC hybrides peuvent supporter des termperatures pouvant aller jusqu’à -15° ou -20° ce qui permet de faire fonctionner plus souvent l’énergie la plus écologique tout en garantissant la complémentarité énergétique et de contourner les contraintes climatiques. La chaudière ne fonctionnent ainsi le plus souvent que pour garantir l’ECS selon la production choisie ou le type de PAC hybride.

Les performances énergétiques de la PAC hybride sont réglementées encore plus précisément par le SCOP, qui prend en compte les variations de performance de la pompe à chaleur sur une saison entière, en tenant compte des conditions de fonctionnement et fluctuations de température extérieure. Il fournit une estimation plus précise de l'efficacité énergétique de la PAC sur une période prolongée. Ainsi, en prenant en compte le SCOP l’efficacité energétique d’une nouvelle PAC hybride (

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