Système de chauffage de l’eau domestique

Système de chauffage de l’eau domestique

Thermopompe à CO2

Cette thermopompe est la deuxième source de chaleur pour l’eau domestique. L’utilisateur a la possibilité de choisir entre deux consignes pour la température de sortie de l’eau : 65°C ou 90°C. La thermopompe module ensuite le débit d’eau en fonction de la chaleur recueillie du côté source. La thermopompe et les pompes associées démarrent lorsque la température à l’entrée du réservoir de distribution descend sous le point de consigne d’eau chaude, fixé à 60°C avec une hystérésis de 1°C. Le comportement de la thermopompe est décrit dans la fiche technique .

Réservoirs de stockage

Le système de chauffage comprend deux réservoirs tampons de 7,3 m³ qui servent à stocker l’eau chaude lors des heures creuses, en particulier lorsque le débit d’eau froide est inférieur au débit modulé par la thermopompe. Pendant ces périodes, le circuit tourne en boucle entre les réservoirs de stockage et la thermopompe CO₂ afin de réchauffer l’eau des réservoirs. Cette mesure permet d’éviter au maximum le chauffage de l’eau par les résistances du réservoir.

Réservoir de distribution

Le réservoir utilisé pour la distribution d’eau chaude est semblable aux réservoirs de stockage. Cependant c’est lui qui détient le rôle de fournir le dernier apport de chaleur nécessaire pour amener l’eau à sa température de sortie. Il est pour cela doté de deux résistances chauffantes de 125 kW.

Boucle Métro

Mode de fonctionnement été/hiver

Les deux boucles principales du système ont chacune un mode de fonctionnement été/hiver différent. Celui de la boucle Métro est défini par une consigne de 24°C et une hystérésis (ou différentiel) de 0,5°C pour passer en mode hiver : si la température extérieure devient supérieure à 24°C, la boucle Métro est en mode été; la température extérieure doit ensuite repasser sous 23,5°C pour qu’on bascule en mode hiver.

Machines frigorifiques du marché d’alimentation

Les machines frigorifiques servant à conserver la nourriture du marché d’alimentation rejettent également de la chaleur, qui est récupérée par le système de chauffage des résidences par souci d’efficacité énergétique. La capacité totale de ces machines est de 114 tonnes de réfrigération. La tonne utilisée ici et dans le reste de ce mémoire n’est évidemment pas l’unité de mesure de masse mais une unité de puissance définie par 1 tonne = 12 000 Btu/hr, soit 3,517 kW. On obtient donc une capacité totale d’environ 400 kW.

Échangeur à plaques

L’échangeur à plaques ETSR3-ECD-EP11 permet de récupérer une partie de la chaleur donnée au glycol par les machines frigorifiques (côté source) pour préchauffer l’eau froide domestique des phases III et IV des résidences (côté charge). L’échangeur utilisé est un produit Bell & Gossett, modèle P37-DW. Dans les conditions nominales, l’efficacité (correspondant au rapport entre le transfert de chaleur réel et le transfert de chaleur maximum théorique) est de 0,88. Cependant cette efficacité varie en fonction des débits et des températures d’entrée, cette valeur n’est donc qu’une référence.

La vanne trois voies VLV_ECH permet de modifier la fraction du débit alimentant le côté source de l’échangeur (0% : tout le glycol contourne l’échangeur sans être refroidi ; 100% : tout le glycol passe par l’échangeur). Cette valve est commandée par un contrôleur de façon à ce que la température en sortie de valve reste supérieure ou égale à 15°C en hiver et à 30°C en été.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LA LITTÉRATURE
1.1 Introduction
1.2 Énergie géothermique
1.3 Thermopompes
1.4 Récupération de chaleur
1.5 Modification des séquences de contrôles des systèmes CVAC
CHAPITRE 2 DESCRIPTION DU SYSTÈME
2.1 Boucle Métro
2.1.1 Mode de fonctionnement été/hiver
2.1.2 Machines frigorifiques du marché d’alimentation
2.1.3 Échangeur à plaques
2.1.4 Tour de refroidissement
2.1.5 Pompes
2.2 Boucle géothermique
2.2.1 Mode de fonctionnement été/hiver
2.2.2 Champ géothermique
2.2.3 Thermopompes principales
2.2.4 Thermopompes d’appoint
2.2.5 Thermopompe à CO2
2.2.6 Échangeur de la phase 4 des résidences
2.2.7 Pompes
2.2.8 Vanne de couplage avec la boucle Métro
2.3 Système de chauffage de l’eau domestique
2.3.1 Thermopompe à CO2
2.3.2 Réservoirs de stockage
2.3.3 Réservoir de distribution
CHAPITRE 3 ANALYSE DES DONNEES
3.1 Boucle géothermique
3.1.1 Thermopompe à CO2
3.1.2 Échangeur de la phase 4 des résidences
3.1.3 Champ géothermique
3.1.4 Thermopompes principales
3.1.5 Vanne de couplage avec la boucle Métro
3.2 Boucle Métro
3.2.1 Débit
3.2.2 Échangeur à plaques
3.2.3 Tour de refroidissement
3.2.4 Machines frigorifiques
3.3 Système de chauffage de l’eau domestique
CHAPITRE 4 MODELISATION DU SYSTÈME SUR TRNSYS
4.1 Boucle Métro
4.1.1 Mode été/hiver
4.1.2 Pompes
4.1.3 Machines frigorifiques
4.1.4 Échangeur à plaques
4.1.5 Tour de refroidissement
4.1.6 Vanne de couplage avec la boucle Métro
4.2 Boucle géothermique
4.2.1 Mode été/hiver
4.2.2 Pompes
4.2.3 Thermopompe à CO2
4.2.4 Échangeur de la phase 4 des résidences
4.2.5 Champ géothermique
4.2.6 Thermopompes principales
4.3 Système de chauffage de l’eau domestique
4.4 Modèle global
CHAPITRE 5 SUGGESTIONS D’AMÉLIORATION
5.1 Conclusions sur le système actuel
5.2 Suggestions de modification
CONCLUSION