POMPES à CHALEUR BOOSTER: la meilleure solution pour la production d'eau chaude sanitaire dans les systèmes collectifs

En combinaison avec des systèmes de chauffage et de refroidissement collectifs basse/haute température et des réseaux de chaleur, les pompes à chaleur booster se présentent comme la solution idéale pour produire de l'eau chaude sanitaire de manière très efficace. En fonction de la température source et de la température d'eau chaude sanitaire réglée, ce type de système atteint un COP compris entre 3,5 et 7. Pour vous, en tant qu'installateur, elles comportent peu d'entraves: le raccordement est assez simple et ne nécessite pas de calculs trop complexes. En comparaison, le choix de la pompe à chaleur centrale pose un plus grand défi, bien que ce soit généralement la responsabilité du bureau d'études.

Kevin Vercauteren - 20 septembre 2022

Idéal pour les logements collectifs

Fonction

Leur nom en dit long: les pompes à chaleur booster augmentent la température de l'eau sanitaire. Elles le font dans le cadre des systèmes de chauffage collectif et des réseaux de chaleur des logements collectifs tels que les immeubles d'habitation et les lotissements. Connectés à la boucle centrale qui, dans de nombreux cas, alimente le chauffage par le sol, ils utilisent la (basse) température de l'eau comme source d'énergie pour produire de l'eau chaude sanitaire jusqu'à 65 °C. Grâce à une résistance électrique intégrée, cette température peut éventuellement être augmentée jusqu'à 75 °C. Toutefois, cela n'est pas toujours faisable et souvent pas nécessaire.

Avantages

Comme la différence entre les températures source et eau chaude sanitaire réglée est plus faible que dans de nombreux autres systèmes, elles atteignent un rendement particulièrement élevé. Pour une température source de 25 °C et un échauffement de l'eau chaude sanitaire de 10 °C à 55 °C, le COP est de 5,4. Cela signifie que dans ces conditions, une pompe à chaleur booster ne requiert qu'un cinquième de son énergie pour entraîner le compresseur et ne prélève donc que cette énergie du réseau électrique. Le reste provient de la boucle du chauffage central. Grâce à ce rendement très élevé (jusqu'à 160% pour l'eau chaude sanitaire), la valeur PEB est augmentée en même temps que la température de l'eau. Un autre avantage est que les pertes de chaleur à travers le bâtiment restent limitées, car seules les basses températures circulent. Du reste, les pompes à chaleur booster peuvent également être utilisées pour refroidir la boucle centrale tout en chauffant le sanitaire. Ceci est intéressant dans la phase de refroidissement du système.

Structure

Les pompes à chaleur booster fonctionnent sur le principe des pompes à chaleur eau-eau: elles utilisent la boucle du chauffage central comme source de chaleur. C'est ce que vous pouviez déjà déduire de ce qui précède. Dès que la sonde supérieure du ballon détecte que la température de l'eau descend en dessous d'une valeur minimale prédéfinie, la vanne s'ouvre, permettant à la pompe à chaleur booster de puiser de la chaleur dans la boucle centrale. D'autres systèmes font exactement la même chose mais sans vanne et exigent même un débit permanent. Une pompe assure ensuite l'écoulement d'une quantité suffisante d'eau sur le condenseur. Certains fabricants font appel à une pompe de charge séparée, tandis que d'autres s'appuient sur la pompe centrale qui alimente la boucle de chauffage. Ce processus se poursuit jusqu'à ce qu'une deuxième sonde indique que la valeur de consigne dans le ballon a été atteinte. Le fonctionnement, bien sûr, varie d'un type à l'autre. Par exemple, certains appareils ne nécessitent qu'une seule sonde, d'autres en utilisent trois. Voilà pour le fonctionnement général. Si l'on s'attarde un instant sur les éléments qui composent les pompes à chaleur booster, voici les plus importants:

• Échangeur de chaleur à plaques (évaporateur) côté source: il absorbe la chaleur de la boucle centrale afin que le réfrigérant s'évapore.
• Compresseur: ajoute de l'énergie au circuit de refroidissement pour libérer la chaleur plus en aval vers l'eau.
• Échangeur de chaleur (condenseur) autour du réservoir de stockage: c'est là que le réfrigérant restitue sa chaleur à l'eau chaude sanitaire dans le réservoir de stockage, tandis que le réfrigérant s'évapore.
• (Éventuellement) résistance électrique dans le réservoir de stockage: elle peut être utilisée pour augmenter encore la température dans le réservoir jusqu'à 75 °C et/ou pour démarrer l'unité en mode d'urgence. Ainsi, l'eau chaude sanitaire est toujours disponible, même en cas de panne d'un appareil.
• Détection du flux avec limiteur de débit: le débit traversant l'unité est limité à x nombre de L/h (par exemple 200) selon le modèle. Sachez qu'un débit est toujours exigé.
• Régulation: dans certains cas, il s'agit d'un écran tactile.
• Le réservoir d'approvisionnement (en émail).

Différents modèles et options

Presque toutes les pompes à chaleur booster fonctionnent selon le même principe fondamental (voir ci-dessus). Il faut chercher ailleurs les différences sur le marché. Par exemple, dans les réfrigérants utilisés, la technique de régulation et les options de contrôle. Ce dernier aspect doit être considéré dans le contexte du smart grid ready et des réseaux intelligents, qui sont tous deux conçus pour maximiser l'autoconsommation de l'énergie produite. Certains fabricants sont déjà plus avancés que d'autres dans ce domaine. Bien entendu, les fabricants proposent différentes dimensions de réservoirs d'approvisionnement afin d'adapter parfaitement la production d'eau chaude sanitaire aux besoins. En outre, vous avez le choix entre les modèles de sol et les modèles muraux. Certaines pompes à chaleur booster sont également équipées d'un raccord pour radiateur externe. Pour cela, la pompe de circulation et une commande avec programme hebdomadaire ou une commande externe via un thermostat séparé sont déjà intégrées. Il existe également des configurations avec un préchauffeur. Ce dernier donne un premier coup de pouce à l'eau avant même qu'elle ne soit portée à la température finale souhaitée par la pompe à chaleur booster elle-même. Ce type de configuration se prête particulièrement aux cas où la température d'alimentation du réseau de chaleur est en permanence supérieure à la température de l'eau froide. Le préchauffeur est ensuite placé en série avec le condenseur.

la consommation d'eau chaude sanitaire est décisive

Comme le principe de fonctionnement des différents appareils diffère peu, c'est la quantité d'eau requise qui détermine le choix du type de booster. Pour les unités résidentielles plus grandes avec des débits de prélèvement plus élevés (têtes de douche plus grandes), on opte pour un booster avec un réservoir de stockage interne plus grand. C'est aussi simple que cela. Dans les systèmes de chauffage collectif combinés avec une pompe à chaleur booster, le défi ne réside donc pas tant dans le choix du booster mais bel et bien dans le choix et le dimensionnement de la pompe à chaleur centrale. En tenant compte d'un certain niveau de confort sanitaire et de la simultanéité des prélèvements, vous devez fournir suffisamment d'énergie primaire pour faire fonctionner le système de chauffage central d'une part et alimenter le booster d'autre part. Cela ne peut être réalisé que par un calcul des pertes de chaleur de l'ensemble du bâtiment. Et naturellement vous devez connaître la sélection des boosters pour chaque unité résidentielle. Compte tenu de sa complexité, vous pouvez généralement confier ce type de calcul au bureau d'études responsable du complexe d'appartements, bien qu'il existe également des fabricants de pompes à chaleur booster qui effectueront ces calculs pour vous. Dans tous les cas, vous obtenez les meilleurs résultats lorsque vous travaillez ensemble comme une seule équipe de construction.

CONSEILS DE RACCORDEMENT
• La pompe à chaleur booster doit être installée dans un local à l'abri du gel.
• Installez un purgeur en haut des raccords d'eau de chauffage.
• Pour éviter la condensation, il est préférable d'isoler les conduites de raccordement de l'eau de chauffage.
• Le fonctionnement de la pompe à chaleur booster provoque des bruits et des vibrations qui, de préférence, ne doivent pas être transmis aux pièces telles que les chambres à coucher et les bureaux. Dès lors, utilisez des raccords flexibles et prévoyez une isolation antivibratoire pour les ouvertures dans le mur.
• Si l'installation ne permet pas d'évacuer l'eau de la soupape de sécurité vers l'égout, on peut éviter l'égouttement en installant un vase d'expansion sur la conduite d'alimentation de la pompe à chaleur. Le volume du vase d'expansion doit correspondre à environ 3% du volume du réservoir d'eau chaude.

raccordement

La pompe à chaleur booster peut facilement être raccordée à la boucle centrale du système de chauffage collectif via le collecteur du chauffage par le sol ou via une pièce en T devant le collecteur. En fait, le raccordement proprement dit implique très peu de choses. Grosso modo, vous devez passer par six étapes:

1. Fixer au mur ou poser debout sur le sol.
2. Accrocher le filtre à impuretés et éventuellement le purgeur du côté de la source.
3. Raccorder le côté source.
4. Raccorder le sanitaire.
5. Raccorder au réseau électrique.
6. Démarrer l'appareil et régler les paramètres.

Tant que le dimensionnement est correct, de sorte qu'il y ait toujours un débit à travers l'appareil, et que l'installation hydraulique dans son ensemble est correcte (filtre, énergie de la pompe ...), le risque de dysfonctionnement est faible en principe. Mais ces conditions doivent être remplies. Afin de garantir le bon fonctionnement de l'appareil à long terme, nous tenons également à mentionner l'importance d'un entretien périodique. Cela s'applique d'ailleurs à toutes les pompes à chaleur, et la pompe à chaleur booster ne fait pas exception.

Avec la collaboration d'Itho Daalderop, Nathan, NIBE et Thercon