Le Laboratoire d’Energétique Industrielle a étudié et réalisé plusieurs solutions de pompes à chaleur air-eau à cycles thermodynamiques avancés, destinées au remplacement de chaudières dans des rèseaux de chauffage à distribution de chaleur par radiateurs (voir programme OFEN: Swiss Retrofit Heat Pump). Les solutions biètag_ées ont le meilleur potentiel d’augmentation de performances sur un domaine de fonctionnement étendu. La migration de l’huile de lubrification à travers le circuit de réfrigérant est un des points clé limitant la commercialisation d’un tel produit à petite et moyenne puissance.La quantité d’huile émise par les compresseurs et entra’ýnée par le réfrigérant a été mesurée à l’aide d’un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (avec une cellule à réflexion totale - ATR), d’un densimètre à effet de Coriolis à haute précision et par des prélèvement d’échantillons de masse. Ces techniques ont été calibrées sur une boucle de calibrage construite séparément et ont montré une forte limitation de résolution pour le densimètre (sauf pour les faibles températures considérées). Les mesures de spectres infrarouges ont un seuil de mesure de concentration massique d’huile à 0.3% avec un précision de calibrage de < _0.1% et elles correspondent aux mesures réalisées sur la base de l’analyse des échantillons prélevés sur le circuit. Les mesures de spectres permettent en même temps une vérification de la composition de mélanges de réfrigérants.Une pompe à chaleur air-eau (10 kWth, R-407C) avec deux compresseurs scroll montés en série, un condenseur à plaques, un évaporateur à tubes ailettés, un échangeur à plaque interne (économiseur) et deux d_etendeurs à commande électronique a été construite pour effectuer des tests en fonctionnement en mode de chauffage mono- ou biétagé ainsi qu’en d_egivrage par inversion de cycle. Les performances en mode biétagé sont considérablement augmentées par rapport aux tests équivalents en mode monoétagé. L’augmentation mesurée du COP est de 30% (pour le test A-7/W50) avec une augmentation de puissance de chauffage de 24%. Ces augmentations sont accompagnées par une forte réduction de la température maximale, ce qui permet un fonctionnement sur une plage étendue (incluant le point A-12/W65).En mode biétagé, un transfert net d’huile de 5 à 10 g/min vers le compresseur du premier étage de compression a été mesurée pour toutes les conditions de fonctionnement. Il en résulte une limitation importante au fonctionnement en continu de la pompe à chaleur. Pour des essais de longue durée, un système annexe a été implémenté, comportant une pompe d’huile et un réservoir d’huile connecté à la basse ou à la haute pression. La concentration massique d’huile dans le circuit est tr`es faible et a été mesurée entre 0.2% à 0.4% en mode biétagé et
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Favrat,Daniel
Zehnder,Michele
