L’avenir des équipements de chauffage est électrique : la technologie des pompes à chaleur

Decarbonization is the reduction or elimination of carbon emissions. To that end, many building owners are seeking to decarbonize their operations through the electrification of heat. Instead of using fossil fuels, such as a gas-fired burner to heat their buildings, owners are turning to electrified HVAC equipment like heat pumps. Electrification of a building’s heat will not eliminate total environmental emissions on its own. The vision behind building electrification is driven by the goal of renewable energy powering the majority of the electric grid in the future.

Published: April 13, 2023

APERÇU DE LA TECHNOLOGIE DES POMPES À CHALEUR

Les pompes à chaleur ont été introduites pour la première fois dans les années 1950, mais elles sont en train de devenir un catalyseur clé de l’électrification du chauffage et ont le potentiel de transformer l’industrie. Les solutions de pompe à chaleur ne génèrent pas de chaleur. Au lieu de cela, ils déplacent la chaleur des zones où la chaleur est excessive vers les zones qui ont besoin de plus de chaleur. En raison des lois de la thermodynamique, il faut moins d’énergie pour transférer la chaleur que pour la générer, ce qui permet de réaliser d’importantes économies d’énergie et de coûts. Les pompes à chaleur sont une solution pratique et efficace pour l’électrification de la chaleur et joueront un rôle important aujourd’hui et à l’avenir.

Techniquement, une pompe à chaleur est un système de réfrigération à cycle de compression mécanique qui peut être inversé pour chauffer ou refroidir un espace contrôlé. Dans une application de bâtiment, une unité de réfrigération, telle qu’un refroidisseur de toit, pompe la chaleur d’un état d’énergie inférieur à un état d’énergie supérieur. Les refroidisseurs refroidis à l’eau peuvent également être appelés pompes à chaleur eau-eau et peuvent fournir des capacités de récupération de chaleur ou de chauffage.

Une pompe à chaleur réversible modifie les rôles de l’évaporateur et du condenseur grâce à l’utilisation d’une vanne d’inversion à l’intérieur de l’unité. Le refroidissement ou le chauffage peuvent être la tâche principale en fonction du mode de fonctionnement et de l’application.

COMMENT UNE SOLUTION D’AUTOMATISATION DES BÂTIMENTS CONTRIBUE À LA DÉCARBONATION

Selon les recherches menées par les équipes scientifiques du projet Drawdown, les systèmes d’automatisation des bâtiments (BAS) peuvent augmenter l’efficacité du chauffage et de la climatisation de plus de 20 % et réduire de 8 % la consommation d’énergie pour l’éclairage, les appareils, etc. À l’échelle mondiale, l’adoption des BAS varie de 0 % à 75 % dans les pays à revenu élevé. L’expansion substantielle de l’adoption, à un coût initial net de 287,70 à 393,35 milliards de dollars américains, pourrait permettre aux propriétaires de bâtiments d’économiser de 2,27 à 3,42 billions de dollars américains en coûts d’exploitation. Il pourrait également éviter d’émettre de 9,55 à 14,01 gigatonnes de_CO2 d’ici 2050. ¹

1. Retrait de projet, systèmes d’automatisation des bâtiments. Sur le Web.

TYPES DE THERMOPOMPES COMMERCIALES

Traditionnellement, les pompes à chaleur étaient considérées comme une solution de chauffage et de refroidissement résidentielles, et étaient rarement adaptées aux dimensions requises pour les grands bâtiments. Leur utilisation était limitée aux climats avec des températures extérieures supérieures à, disons, 20 ° F. En dessous de cette température, la chaleur du deuxième étage provenant d’un combustible fossile ou d’une résistance électrique est activée. Même dans les climats tempérés, les pompes à chaleur doivent dégivrer périodiquement. Les mêmes contraintes qui limitent les pompes à chaleur dans l’utilisation résidentielle dans les climats plus froids nécessitent les mêmes considérations pour les bâtiments commerciaux, à une échelle beaucoup plus grande.

Malgré leurs limites, les pompes à chaleur sont de plus en plus disponibles pour les applications commerciales, des petits aux grands bâtiments, car leur utilisation s’étend aux climats froids. Différents types d’équipements entièrement électriques tels que les VRF, les unités monoblocs, les systèmes split et les refroidisseurs peuvent être considérés comme des pompes à chaleur. Parce qu’ils ne génèrent pas de chaleur et se contentent de déplacer la chaleur, ils peuvent être jusqu’à trois fois plus efficaces que les autres formes de chauffage électrifié.

Pendant les journées plus chaudes, les pompes à chaleur extraient la chaleur du bâtiment et la restituent dans l’atmosphère, tout comme un refroidisseur refroidi par air.

Les jours plus froids, l’énergie thermique contenue dans l’air extérieur sera utilisée pour chauffer votre bâtiment. La pompe à chaleur utilise entièrement une source d’énergie renouvelable.

CONSIDÉRATIONS RELATIVES AUX POMPES À CHALEUR

De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection du meilleur système de chauffage électrifié pour une application. La zone climatique d’un lieu est un bon point de départ, car les performances de la pompe à chaleur dépendent fortement des conditions ambiantes. À mesure que la température ambiante baisse, le COP de la pompe à chaleur diminue, en particulier pour les pompes à chaleur à air. La température et l’humidité ambiantes affectent également la nécessité de dégivrage. Le cycle de dégivrage inverse le cycle de réfrigération, en appliquant de la chaleur au serpentin extérieur pour faire fondre le givre lorsque le gel des condensats est détecté. Pour les pompes à chaleur à circuit unique, le mode dégivrage consomme toute la chaleur de l’unité, ne laissant aucune chaleur pour le chauffage des locaux et entraînant l’envoi d’air froid dans l’espace occupé. Une double énergie (gaz naturel) et une alimentation auxiliaire (résistance électrique) peuvent être utilisées dans certaines pompes à chaleur pour compenser cette limitation. Les systèmes peuvent utiliser les progrès des systèmes de stockage d’énergie thermique, des températures d’eau chaude de sortie plus élevées pour la récupération de chaleur et des systèmes en cascade pour optimiser les sources de chaleur.

Systèmes à débit de réfrigérant variable (VRF)

Un système VRF se compose d’une unité extérieure et d’un maximum de 50 unités intérieures connectées via des lignes de réfrigérant et un réseau de communication. Chaque zone est conditionnée par sa propre unité intérieure et peut avoir son propre point de consigne. Au lieu de brûler des combustibles fossiles, les pompes à chaleur VRF utilisent l’injection de vapeur du compresseur pour extraire la chaleur ambiante de l’air extérieur ou d’une source d’eau et l’amener à l’intérieur du bâtiment. Pendant le refroidissement, les pompes à chaleur VRF inversent ce processus, transférant la chaleur des zones vers l’unité extérieure qui la rejette ensuite. En règle générale, le VRF fonctionne en tandem avec un système d’air extérieur dédié (DOAS) qui contrôle la ventilation et régule l’humidité. Les unités intérieures sont disponibles dans les styles sans conduit et avec conduit. Le DRV est couramment utilisé dans les bâtiments de petite et moyenne taille, mais peut également être appliqué aux bâtiments plus grands.

TRANE SOLUTION

Les systèmes VRF Trane® / Mitsubishi Electric regroupent le chauffage et la climatisation en un seul système multizone entièrement électrique. Avec plusieurs options pour les unités extérieures, les contrôleurs de dérivation et les unités intérieures, y compris le refroidissement hybride de l’eau et du réfrigérant, la gamme VRF de Trane / Mitsubishi Electric peut être configurée pour une variété de bâtiments, nouveaux et existants, y compris les bureaux, les hôtels, les écoles, les espaces multifamiliaux et à usage mixte. Intégrez de manière transparente n’importe quelle configuration dans Tracer® SC+ et Trane Controls, y compris Air-Fi® Wireless pour une optimisation totale du système.

Présentation des types de systèmes DRV

La technologie VRF de la pompe à chaleur regroupe le chauffage et la climatisation en un seul système multizone entièrement électrique pour une gamme d’applications commerciales. Ce type de système VRF se compose d’une unité extérieure et d’un maximum de 50 unités intérieures connectées via des lignes de réfrigérant et un réseau de communication. Chaque zone est conditionnée par sa propre unité intérieure qui peut avoir des points de consigne uniques. Au lieu de brûler des combustibles fossiles, les pompes à chaleur VRF fournissent du chauffage aux zones en introduisant de la chaleur ambiante que l’unité extérieure extrait de l’air ou d’une source d’eau à proximité.

Les systèmes VRF à récupération de chaleur ont les mêmes capacités que les pompes à chaleur VRF, mais ils utilisent également un contrôleur de circuit de dérivation (BC) pour tirer parti de la diversité de charge et fournir un chauffage et un refroidissement simultanés. Ils peuvent déplacer la chaleur des zones qui nécessitent un refroidissement vers les zones qui nécessitent un chauffage. En réutilisant l’énergie thermique qui aurait été rejetée par l’unité extérieure, les systèmes de récupération de chaleur augmentent la capacité totale appliquée et l’efficacité énergétique.

Systèmes hydroniques

« Hydronique » fait référence à un système CVC qui utilise de l’eau pour transférer de l’énergie à la chaleur ou à la climatisation. Selon l’application, un système hydronique peut extraire de la chaleur d’une source d’air ou d’eau et fournir de l’eau chaude pour le chauffage (comme le chauffage par le sol) et pour des utilisations générales. Les systèmes hydroniques conviennent aux petits et grands bâtiments commerciaux, peuvent inclure plusieurs technologies différentes, y compris des systèmes unitaires et split ainsi que des refroidisseurs configurés pour refroidir et chauffer, des chaudières et/ou des pompes à chaleur auxiliaires.

TRANE SOLUTION

Une solution complète de refroidisseur-chauffage de Trane fournit des conseils sur la façon d’appliquer des pompes à chaleur pour des options fiables, rentables et économes en énergie pour refroidir et chauffer les installations tout en réduisant les émissions de carbone. Il prend également en charge les objectifs de qualité de l’air intérieur (QAI), car il peut être utilisé pour s’adapter à de nombreux systèmes centraux de traitement de l’air et à des systèmes d’air extérieur dédiés, ainsi qu’à des produits terminaux de zone tels que des ventilo-convecteurs, des ventilateurs unitaires, des unités de refroidissement sensibles et des terminaux VAV.

Les systèmes complets de refroidissement-chauffage Trane offrent aux propriétaires de bâtiments ce dont ils ont besoin :

Flexibilité : pour répondre à diverses charges de chauffage et de climatisation et se conformer aux réglementations en matière d’électrification et aux objectifs de durabilité.

Haute performance – en exploitant les améliorations significatives du chauffage par pompe à chaleur pour permettre aux bâtiments de mieux fonctionner et de réduire les émissions de carbone.

Fiabilité : en gérant les capacités de l’équipement pour réduire l’impact du dégivrage sur les performances du système et permettre un fonctionnement par temps froid.

Réduire le coût de possession, en réduisant les coûts d’équipement et d’énergie tout en augmentant l’efficacité et la fiabilité pour les propriétaires de bâtiments.

Unités monoblocs et systèmes split

Pour les applications de petite et moyenne taille, il existe plusieurs types de pompes à chaleur conçues spécifiquement pour faciliter la rénovation, notamment les pompes à chaleur terminales monoblocs, les pompes à chaleur à système bibloc, les pompes à chaleur d’unité de toit (RTU) et les pompes à chaleur à eau. Tous ces produits partagent une empreinte et une accessibilité similaires à celles de leurs homologues respectifs à gaz thermique, ce qui permet un remplacement en nature. Cependant, leur capacité en climat froid est limitée à des degrés divers et peut nécessiter une double carburation ou une sauvegarde auxiliaire pour certaines applications.

Composées d’une unité extérieure et d’un appareil de traitement de l’air, les unités monobloc sont le type de pompe à chaleur le plus couramment utilisé dans les bâtiments commerciaux. Pour le chauffage, un système monobloc pompe la chaleur extérieure dans le bâtiment à l’aide d’un compresseur et d’un cycle de compression de vapeur. À l’inverse, il refroidit un bâtiment en pompant de la chaleur à l’extérieur de celui-ci grâce à un cycle de réfrigération réversible.

Une pompe à chaleur à source d’eau (WSHP) transfère la chaleur via un échangeur de chaleur dans des tuyaux qui transportent l’eau à travers le bâtiment. En règle générale, la température de la boucle est maintenue dans les limites pour permettre un chauffage et un refroidissement efficaces avec une tour de refroidissement centrale et une chaudière. En connectant toutes les unités à cette boucle commune, la récupération de chaleur entre les espaces est activée. Avec de multiples configurations et la possibilité de placer des unités WSHP dans des plafonds suspendus ou cachés dans des salles mécaniques, ils offrent une flexibilité de conception pour les bâtiments avec beaucoup d’espaces occupés, tels que les logements multifamiliaux.

Une pompe à chaleur à source d’eau (WSHP) chauffe ou refroidit généralement une zone particulière d’un bâtiment. Un WSHP contient tous les composants d’un circuit de réfrigération, y compris un ou plusieurs compresseurs, un échangeur de chaleur réfrigérant-air, un échangeur de chaleur réfrigérant-eau et un dispositif d’expansion. De plus, une soupape d’inversion permet au WSHP d’inverser la direction du flux de réfrigérant et de modifier le fonctionnement du circuit de réfrigération pour fournir soit du refroidissement, soit du chauffage.

Par temps doux, comme le printemps ou l’automne, les thermopompes desservant le périmètre ensoleillé et l’intérieur du bâtiment peuvent fonctionner en mode refroidissement et rejeter la chaleur vers la boucle d’eau. Dans le même temps, les pompes à chaleur desservant le périmètre ombragé du bâtiment peuvent fonctionner en mode chauffage et extraire de la chaleur de la boucle d’eau. La chaleur rejetée par les unités fonctionnant en mode refroidissement augmente la température de la boucle tandis que la chaleur extraite par les unités fonctionnant en mode chauffage abaisse la température de la boucle. Si la température de l’eau reste entre environ 16 °C (60 °F) et 32 °C (90 °F), par exemple, ni la chaudière ni la tour de refroidissement n’ont besoin de fonctionner. De cette manière, un système WSHP fournit une forme de récupération de chaleur.

TRANE SOLUTION

La gamme d’unités monoblocs et de systèmes split de Trane comprend une gamme complète de climatiseurs et de pompes à chaleur pour les petites applications commerciales. Les appareils de traitement d’air assortis sont disponibles avec des moteurs à vitesse unique ou variable pour un confort économe en énergie toute l’année.

Par temps froid, lorsque la plupart (ou la totalité) des pompes à chaleur fonctionnent en mode chauffage, la chaleur est extraite de la boucle d’eau et transférée dans l’air. Cela fait diminuer la température de l’eau dans la boucle, ce qui rend nécessaire l’ajout de chaleur à l’eau. Un « additionneur de chaleur » (comme une chaudière à eau chaude) est utilisé pour ajouter de la chaleur à la boucle, en maintenant une température de l’eau de sortie d’environ 60 °F (16 °C).

Fonctionnement du système par temps chaud (été)

Un système split offre une flexibilité de conception similaire pour les bâtiments de toutes tailles lorsque l’accès au toit n’est pas idéal. Simples et peu coûteux, les systèmes split peuvent être utilisés dans les maisons résidentielles ou les petits immeubles de bureaux et professionnels. Cependant, ils ne sont pas recommandés pour les climats extrêmement froids, car il est plus difficile d’extraire la chaleur de l’air à des températures glaciales. Pour le chauffage dans les climats froids, ces pompes à chaleur sont généralement associées à une fournaise à gaz.

L’un des types les plus courants d’équipements dédiés à l’air extérieur (OA) est une unité autonome, refroidie à l’air et à détente directe (DX). Il peut s’agir d’une unité monobloc ou d’un système split (composé de deux sections distinctes reliées par une tuyauterie de réfrigérant). Une unité DX monobloc est généralement installée sur le toit du bâtiment et contient un ventilateur, un filtre, un brûleur à gaz ou un serpentin de chauffage et tous les composants d’un système de réfrigération DX : un serpentin d’évaporateur (refroidissement), un ou plusieurs compresseurs, un condenseur refroidi à l’air avec des ventilateurs de type hélice et des dispositifs d’expansion. De plus, il peut contenir un échangeur de chaleur air-air pour la récupération d’énergie de l’air évacué.

Un système DX split est composé d’une unité de condensation, qui contient un ou plusieurs compresseurs et un condenseur refroidi par air avec des ventilateurs de type hélice, et d’une unité de traitement d’air (CTA), qui contient le serpentin de l’évaporateur et les dispositifs d’expansion, ainsi qu’un ventilateur, un filtre, un serpentin de chauffage ou un brûleur à gaz et éventuellement un échangeur de chaleur air-air. L’unité de condensation est généralement installée sur le toit ou sur le sol à côté du bâtiment, tandis que la CTA peut être installée à l’intérieur ou à l’extérieur. Les deux composants sont reliés par une tuyauterie de réfrigérant installée sur site pour compléter le circuit de réfrigération. Une unité monobloc offre généralement moins de flexibilité dans la sélection et moins d’options, tandis qu’un système DX divisé augmente la flexibilité puisque la CTA dispose généralement de plus d’options pour les ventilateurs, les dispositifs de purification de l’air, les dispositifs de récupération d’énergie air-air et l’atténuation du son.

Les principaux avantages de l’utilisation d’un équipement DX refroidi à l’air en tant qu’unité OA dédiée sont le coût d’installation inférieur (généralement) et la simplicité de conception et d’installation, en particulier lorsqu’une unité monobloc est utilisée. La sélection et le rendement de l’unité autonome sont indépendants des WSHP et des autres composants de la boucle de distribution d’eau.

De plus, l’unité OA dédiée peut être utilisée (pour contrôler l’humidité intérieure après les heures de travail, par exemple) sans nécessiter le fonctionnement des pompes, et éventuellement de la chaudière ou de la tour de refroidissement. Les inconvénients de cette approche comprennent une flexibilité limitée (en particulier lorsqu’une unité monobloc est utilisée), une efficacité inférieure et l’installation d’une partie ou de la totalité de l’équipement à l’extérieur.

Refroidisseurs

Aujourd’hui, les refroidisseurs peuvent faire plus que refroidir les espaces. De nombreux modèles peuvent être configurés avec des pompes à chaleur et une récupération de chaleur pour fournir simultanément le refroidissement et le chauffage.

Refroidisseurs configurés avec récupération de chaleur et comme réchauffeurs

L’ajout d’une récupération de chaleur à un refroidisseur est une première étape courante vers l’électrification de la chaleur. Les refroidisseurs à récupération de chaleur utilisent la chaleur existante qui serait autrement gaspillée dans le processus de refroidissement. Pour être bénéfiques, ils nécessitent une demande simultanée de refroidissement et de chauffage, mais ils constituent l’une des formes de chauffage les plus efficaces disponibles.

Les récupérateurs de chaleur sont réglés sur le point de consigne de l’eau froide. Ainsi, tant qu’il y a une demande de refroidissement, l’unité peut également fournir de la chaleur.

Lorsqu’un bâtiment est à dominante thermique, les refroidisseurs refroidis à l’eau peuvent être contrôlés au point de consigne de l’eau chaude pour fonctionner principalement comme des chauffages. Ces systèmes sont extrêmement économes en énergie et faciles à mettre en œuvre. (Notez que les refroidisseurs refroidis à l’eau peuvent également être appelés pompes à chaleur, car ils peuvent déplacer de l’énergie pour chauffer les espaces du bâtiment.)

Pompes à chaleur réversibles et unités multitubes

Catalyseur clé de la décarbonisation, un refroidisseur configuré avec une soupape d’inversion peut déplacer l’énergie dans deux directions pour fournir un chauffage ou un refroidissement électrifié. L’électrification de votre bâtiment et de votre chauffage à l’aide d’une pompe à chaleur à air ou à eau vous aide non seulement à atteindre vos objectifs de décarbonisation, mais peut également être beaucoup plus efficace que l’utilisation d’une chaudière au gaz naturel.

Pompe à chaleur

Une pompe à chaleur avec soupape d’inversion est une unité qui permet à l’évaporateur et au condenseur de changer de rôle en inversant le flux de réfrigérant dans le circuit.
Les pompes à chaleur peuvent être disponibles dans une large gamme de tailles et sont disponibles en versions à eau et à air

Pompes à chaleur réversibles et unités multitubes

Les unités multitubes peuvent fournir simultanément le refroidissement et le chauffage, car elles peuvent être contrôlées à la fois aux points de consigne de chauffage et de refroidissement. Plus économes en énergie que les autres formes de chauffage électrique, ils sont également les plus flexibles, car une unité peut fournir du chauffage, de la climatisation ou les deux, quelle que soit la charge dominante. Cependant, les unités multitubes sont susceptibles d’avoir un coût initial plus élevé que les autres technologies de chauffage par refroidisseur.

TRANE SOLUTION

Les pompes à chaleur air/eau Trane fournissent du chauffage ou de la climatisation à partir d’une source entièrement électrique pour soutenir la conformité aux politiques et aux incitations à la décarbonisation des bâtiments. Les pompes à chaleur air/eau sont disponibles en unités modulaires ou monoblocs.

L’unité monobloc de Trane, la pompe à chaleur air-eau Ascend® modèle ACX, est disponible en six tailles allant de 140 à 230 tonnes de refroidissement nominal et de 1500 à 2500 MBh de capacité de chauffage et est conforme à la norme ANSI/ASHRAE/IES 90.1-2019. Il fournit une solution d’électrification conforme au code de l’énergie qui peut répondre aux besoins d’un large éventail de bâtiments commerciaux, y compris les installations gouvernementales, l’immobilier commercial, les écoles de la maternelle à la 12e année, l’hôtellerie et les établissements de soins de santé ambulatoires.

L’unité modulaire de Trane, la pompe à chaleur air-eau Theramfit™ modèle AXM, est facile à installer (et à étendre), en particulier dans les environnements urbains denses et les rénovations. Les pompes à chaleur modulaires AXM se déplacent dans les monte-charges et s’adaptent aux toits urbains. La capacité nominale de chaque module est de 30 tonnes de refroidissement et 390 MBh de chauffage. Connectez jusqu’à 10 pompes à chaleur pour une banque nominale de 300 tonnes. AXM utilise des compresseurs à injection de vapeur pour étendre la plage de fonctionnement effective du compresseur scroll, ce qui offre un confort fiable dans les climats plus froids. Cette caractéristique permet des températures de sortie de l’eau chaude plus élevées jusqu’à 0 degré Fahrenheit de température ambiante extérieure.

Systèmes de pompes à chaleur à accumulation

Le stockage de l’énergie thermique a été et continuera d’être un outil clé pour la décarbonisation. Étant donné que le stockage de l’énergie thermique permet de capturer et de stocker l’énergie thermique pour le chauffage et la climatisation, le stockage de l’énergie thermique offre une flexibilité ultime pour réduire la demande d’électricité de pointe en été et en hiver, optimiser la réduction des émissions de carbone et réduire les coûts d’exploitation.

Un système de pompe à chaleur à accumulation (SSHP) combine les fonctionnalités d’une pompe à chaleur avec des réservoirs de stockage d’énergie thermique, généralement des réservoirs de glace. Essentiellement, une technologie de récupération d’énergie est généralement utilisée dans les climats froids où les pompes à chaleur aérothermiques perdent de leur capacité et nécessitent une source d’énergie différente. L’excès de chaleur est stocké dans les réservoirs. Une pompe à chaleur déplace l’énergie des réservoirs pour la rejeter dans l’atmosphère en été ou dans le bâtiment pour la chauffer en hiver. Contrairement à une pompe à chaleur aérothermique, l’énergie de la source dans une SSHP n’est jamais inférieure à 32 °F (0 °C), ce qui entraîne des COP beaucoup plus élevés.

Systèmes de pompes à chaleur à accumulation

TRANE SOLUTION

Trane propose une gamme complète de systèmes de stockage d’énergie thermique pour le refroidissement et le chauffage, qui s’appuie sur l’expertise de Trane en matière de refroidisseurs, de réservoirs de stockage d’énergie thermique, de commandes et de services. Comparez le stockage d’énergie thermique à une batterie pour votre système CVC. Il vous donne la possibilité de stocker et de répartir l’énergie thermique, en fonction des besoins opérationnels, des tarifs/programmes de services publics et de la disponibilité des ressources renouvelables.

Chauffe-eau commerciaux

L’eau chaude sanitaire (ECS) représente environ 25 % de la consommation annuelle d’énergie dans les bâtiments multifamiliaux^{typiques 2} et 25 % dans les maisons passives³ et les nouvelles constructions multifamiliales. ⁴ Cette dépense d’énergie est coûteuse pour les propriétaires de bâtiments et a un impact environnemental important sous la forme d’émissions de gaz à effet de serre qui contribuent au changement climatique.

Les chauffe-eau à pompe à chaleur ECS transfèrent l’énergie thermique ambiante de l’air extérieur à l’eau potable en faisant fonctionner le réfrigérant. Les performances optimales et les avantages en termes de coûts des pompes à chaleur entièrement électriques nécessitent une conception, une installation et une mise en service appropriées. Cela commence par la coopération et l’échange d’informations entre les membres de l’équipe de projet, y compris le promoteur ou le propriétaire de l’immeuble, qui décidera si l’installation participera aux programmes de réponse à la demande des services publics. Les concepteurs doivent comprendre le profil de la demande du bâtiment, y compris les gallons par heure, la durée et le moment associés aux charges de pointe et aux charges hors pointe. La capacité de stockage du système dépend de la fréquence d’exécution du système. De plus, les concepteurs tiennent compte du climat et peuvent prévoir des dispositions pour la neige, la pluie, le vent et le sel marin.

2. Administration américaine d’information sur l’énergie
3. Institut de la maison passive États-Unis
4. Administration de l’énergie Bonneville

TRANE SOLUTION

HEAT₂O™ est un chauffe-eau à pompe à chaleur réfrigérant CO₂ entièrement électrique conçu pour améliorer la durabilité et réduire la consommation d’énergie dans les bâtiments multifamiliaux et les grandes installations commerciales. Destiné à chauffer l’eau pour la consommation humaine plutôt que de chauffer l’air, HEAT₂O transfère l’énergie thermique ambiante de l’air extérieur à l’eau potable en cyclant le réfrigérant.

Le réfrigérant naturel CO₂ permet à HEAT₂O de fournir de l’eau chaude jusqu’à 176 °F, même dans des conditions ambiantes basses, sans brûler de combustibles fossiles. Le système permet un échange de chaleur très efficace grâce à trois conduites de réfrigérant enroulées autour d’un tuyau d’eau torsadé. Le réfrigérant CO₂ s’écoule dans la direction opposée à celle de l’eau. Le passage des conduites de réfrigérant le long des rainures du tuyau augmente la zone conductrice de chaleur tandis que la spirale aide à créer un vortex dans le tuyau, accélérant l’effet de turbulence de l’eau et réduisant la perte de pression dans l’échangeur de chaleur. De plus, les tuyaux en cuivre permettent une construction à double paroi. Un compresseur scroll entraîné par onduleur augmente l’efficacité énergétique de HEAT₂O en permettant au système de moduler le débit de réfrigérant et la capacité de chauffage en fonction des charges.

HEAT₂O peut fournir plus de quatre fois plus d’énergie sous forme de chaleur que le système n’en consomme en électricité. Avec un coefficient de performance (COP) allant jusqu’à 4,52, HEAT^₂O offre des économies d’énergie allant jusqu’à 60% à 70% pour les propriétaires et locataires de bâtiments par rapport aux chauffe-eau à résistance électrique.

Atteindre les objectifs de décarbonation

Les technologies actuelles des pompes à chaleur offrent une variété de moyens pour aider les propriétaires de bâtiments à se conformer aux réglementations en matière de décarbonisation et à atteindre leurs objectifs ESG. Alors que certaines opérations de bâtiment peuvent permettre une électrification totale de la chaleur en une seule mise à niveau ou nouvelle construction, d’autres peuvent nécessiter une approche progressive ou hybride.

La flexibilité des systèmes de pompes à chaleur permet aux propriétaires de bâtiments d’élaborer une solution en fonction de leur budget, de leurs besoins et de leurs objectifs. Chaque bâtiment qui parvient à l’électrification de la chaleur aide la société dans son ensemble à prendre des mesures positives pour relever les défis du changement climatique.

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