L’air comme source de chaleur
Placement intérieur d’une pompe à chaleur air-eau: Ce type d’installation est utilisé pour les petits objets, par exemple les maisons familiales. L’air extérieur est aspiré via un saut-de-loup, ou au niveau de la fa-çade au-dessus du sol. L’ouverture dans la
façade est recouverte d’une grille pare-pluie (si elle se situe au-dessus du sol) ou d’une grille à maillage grossier (illustr. 94). L’air extérieur est acheminé à travers l’évapora-teur à l’aide d’un ventilal’évapora-teur et est à nou-veau rejeté via un second saut-de-loup ou à travers la façade. Afin d’éviter tout court-circuit, c.-à-d. tout mélange, entre l’air en-trant et l’air rejeté, l’idéal est de disposer l’entrée et la sortie de l’air de chaque côté d’un angle de façade. La protection pho-nique doit également être soigneusement étudiée. Souvent, l’intégration de silencieux est requise pour pouvoir respecter les va-leurs de protection contre le bruit sur le lieu de disposition. Tous les composants de la pompe à chaleur sont installés dans un cais-son: L’évaporateur, le condenseur, le ventila-teur, les circulateurs, le circuit de fluide fri-gorigène, le compresseur, le détendeur, la régulation etc. Les installations comportent parfois également un petit accumulateur thermique intégré. La distribution du chauf-fage peut être raccordée directement à la pompe à chaleur, et s’effectue souvent via un plancher chauffant. La pompe à chaleur est ainsi compacte et ne nécessite qu’une petite surface d’installation. Le volume de fluide frigorigène reste quant à lui inférieur à la valeur limite d’obligation de contrôle (3 kg conformément à l’Ordonnance sur les substances dangereuses).
Illustration 96: Prin-cipe de la pompe à
chaleur split.
Illustration 97:
Unité d’évaporateur à l’extérieur.
Illustration 98:
Unité intérieure d’une pompe à cha-leur split. A gauche,
l’unité intérieure compacte de la pompe à chaleur.
Elle comprend le compresseur, le condenseur, le dé-tendeur, les circula-teurs, la régulation
etc. Etant donné que dans ce bâti-ment, la distribu-tion de chaleur s’ef-fectue via des corps
de chauffe, l’accu-mulateur-tampon
de chauffage à droite dans l’image est requis.
Illustration 99: Prin-cipe de disposition extérieure d’une pompe à chaleur air-eau.
Illustration 100:
Disposition exté-rieure d’une pompe à chaleur.
Disposition split d’une pompe à cha-leur air-eau: Dans le cas des pompes à chaleur air-eau, l’évaporateur est disposé à l’extérieur, donc le circuit de fluide frigori-gène est nettement plus long. Cette va-riante est notamment recommandée dans la rénovation, car elle évite de faire passer à travers la façade existante une grande canalisation d’air. La liaison entre l’unité extérieure et l’unité intérieure s’effectue via des conduites en cuivre isolées dans les-quelles circule un fluide frigorigène. Dans des systèmes plus récents, l’évaporateur et le compresseur sont placés à l’extérieur et seul le condenseur se trouve à l’intérieur.
Disposition extérieure d’une pompe à chaleur air-eau: Lorsqu’il n’y a pas assez de place dans la maison pour la pompe à cha-leur, celle-ci peut être placée à l’extérieur du bâtiment. L’ensemble de la pompe à chaleur est conçu de façon compacte. A partir de cette unité extérieure, la chaleur est achemi-née jusque dans la maison à la température de départ requise pour le chauffage du bâti-ment, puis jusqu’aux surfaces de chauffe ou au chauffe-eau. Les installations standardi-sées de ce type sont disponibles dans des puissances de chauffe jusqu’à 30 kW par module, ce qui est suffisant, selon le stan-dard d’isolation, pour des immeubles d’ha-bitation comprenant jusqu’à 10 logements.
Des sondes géothermiques comme source de chaleur et de froid
Premier laboratoire Minergie-Eco: En juin 2011 a été inauguré le nouvel Institut de pathologie et de médecine légale de l’hôpital cantonal de St-Gall, planifié par Silvia Gmür Reto Gmür Architekten (illustr.
13). Ce laboratoire ultramoderne allie des exigences de convivialité, d’écologie et de fonctionnalité et a été le premier labora-toire en Suisse à obtenir la certification Minergie-Eco (illustr. 13 page 20).
Pour l’approvisionnement en chaleur et en froid de cette nouvelle construction pi-onnière, on a utilisé 13 sondes géother-miques d’une longueur de 200 m. Celles-ci sont également utilisées pour la production passive de froid et ont permis de renoncer presque totalement à la production active
de froid. Grâce au système de dalles actives (TABS), utilisé pour l’introduction de la charge de base pour la chaleur et le froid, de très basses températures de départ sont nécessaires dans le bâtiment, ce qui permet d’obtenir une efficacité maximale des pom-pes à chaleur en mode de chauffage et une bonne exploitation de la puissance de refro-idissement des sondes géothermiques. La régulation fine du refroidissement dans les laboratoires s’effectue par le biais de con-vecteurs d’air circulation rapide.
Eaux souterraines comme source de chaleur et de froid
Maison de retraite et centre de soins de la Könizstrasse à Berne: L’ancien im-meuble de Losinger réalisé dans les années 1960 à Berne servait d’immeuble adminis-tratif. La rénovation totale par les archi-tectes bernois Jordi + Partner AG a donné le jour au centre de soins et de résidence Fischermätteli. Les 10 étages supérieurs de l’immeuble accueillent 80 patients et abritent 21 logements pour personnes âgées. Différentes entreprises de services ont élu domicile aux étages inférieurs.
Illustration 101:
Principe d’une pompe à chaleur à sondes géother-miques.
Illustration 102:
Maison de retraite et centre de soins de la Könizstrasse à Berne (Dr. Eicher + Pauli AG).
Grâce à la nouvelle façade bien isolée et à la distribution de chaleur par plancher chauffant, le chauffage à mazout a pu être supprimé au profit d’une pompe à chaleur à eaux souterraines. En été, l’utilisation des eaux souterraines assure en outre le refroidissement renouvelable et écono-mique du bâtiment, sans utiliser aucune installation de production de froid méca-nique. Pour les personnes âgées, le gain de confort est considérable (coefficient de performance annuel supérieur à 5,0).
Du froid et de la chaleur captés à 50 m de profondeur: Sur le site de l’Agroscope de Berne, le système de production de froid devait être rénové pour des raisons légales. En même temps, un nouveau grand quartier résidentiel était réalisé à proximité, à Dreispitz. Grâce à l’association intelligente de ces deux projets, l’Office fédéral des constructions et de la logistique (OFCL) a pu mettre en œuvre un projet de captage des eaux souterraines.
Le froid nécessaire pour les installations de climatisation de l’Agroscope est produit à l’aide d’une nouvelle machine de froid spé-ciale; la chaleur rejetée produite est trans-férée vers les bâtiments d’habitation.
Le gain réalisé sur la fourniture de chaleur a permis de financer un captage d’eaux
souterraines avec un puits de 50 m de pro-fondeur. Sa capacité a été dimensionnée de manière à être maximale. Il permettra ainsi de chauffer de façon économique de futures constructions nouvelles, via des pompes à chaleur et de refroidir directe-ment. Les eaux souterraines sont égale-ment utilisées pour produire du froid indus-triel et refroidir un fermenteur exploité par l’Agroscope à l’aide de froid renouvelable, sans énergie supplémentaire. Jusqu’à pré-sent, ces processus utilisaient pour certains de l’eau potable pour leur refroidissement.
Le nouveau système a donc permis de réa-liser non seulement des économies d’éner-gie mais également d’améliorer les proces-sus et d’accroître la sécurité de fonctionne-ment. Le volume de captage des eaux sou-terraines s’élève à 70 l/s au maximum. La puissance maximale possible des pompes à chaleur est de 1800 kW.
Les rejets thermiques comme source de chaleur chez Coop
A l’origine de l’utilisation complète des rejets thermiques au moyen de pompes à chaleur, il y a eu une étude de variantes sur l’avenir de l’installation de recyclage des déchets propre à l’entreprise dans le centre de distribution Coop à Berne. Celle-ci recy-clait chaque année env. 3000 tonnes de déchets et atteignait ainsi une puissance de 4,5 MW. La chaleur sert au chauffage et à la production de vapeur. Une partie de cette vapeur entraîne des installations de froid à absorption pour la production de froid. Les nouvelles pompes à chaleur ins-tallées produisent du froid pour le centre de distribution et un centre de calcul. Les rejets thermiques des machines de froid à compression sont utilisés par Coop pour réduire l’utilisation de combustibles fossiles et les émissions de CO2. Les deux nouvelles pompes à chaleur ont une puissance ther-mique de 1300 kW, ce qui permet de cou-vrir presque 50 % du besoin en puissance maximal et env. 90 % du besoin énergé-tique annuel pour le chauffage et l’eau chaude. Parallèlement, le système permet également de produire du froid pour le re-froidissement du centre de calcul, sans consommation supplémentaire d’électri-Illustration 103:
Pompe à chaleur/
machine de froid combinée au centre de distribution Coop à Berne (Dr.
Eicher + Pauli AG).
Illustration 104:
Centre de distribu-tion Coop à Berne
(Dr. Eicher + Pauli AG).
cité. Ce nouveau concept prouve que l’uti-lisation des rejets thermiques disponibles et la production combinée de chaleur et de froid sont non seulement considérable-ment plus efficaces sur le plan énergétique, mais également beaucoup plus écono-miques, que l’ancien système de produc-tion séparée de chaleur et de froid.