Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Les concepts de pompe à chaleur bi-étagées représentent une alternative pour améliorer rendement et courbe de puissance à haut rapport de pression. Cependant, la migration d'huile entre compresseurs pose des problèmes et ne permet pas une utilisation fiable à l'heure actuelle (voir projet MIGROIL en cours). Pour palier à ce problème, une solution avec un compresseur volumétrique avec port d'économiseur permet d'injecter en cours de compression une partie de la vapeur tout en bénéficiant des atouts de cycles biétagés. Après les essais d'un premier prototype opérés dans le courant de l'année dernière, des essais avec un nouveau prototype de compresseur ainsi que différentes variantes de systèmes de détentes (vanne électronique, capillaires de différentes dimensions) ont été réalisés. Par ailleurs, les premières investigations de cycle journalier sur stand d'essai de même qu'une première évaluation de cycles à compresseur booster ont été menées.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Favrat,Daniel
Guex,Stéphane
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Französisch)
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Le projet Pompe à Chaleur à Haute Température a été conduit en deux phases. En premier un nouveau type de compresseur scroll, comportant un port d'injection intermédiaire adapté pour l'injection de réfrigérant à vapeur saturée, à été testé (schéma fig. 2.2 et 2.3) dans une pompe à chaleur (PAC) air-eau. Avec ce type de PAC les conditions de fonctionnement extrêmes pour le cas du retrofit de chaudières, soit une température d'air de (A)!?12_C avec une température d'eau de chauffage à (W) 65_C, ont été atteint avec des performances très satisfaisantes (Rapport Final, Phase 1).Dans ce rapport, un nouveau compresseur amélioré est introduit et testé avec des performances encore améliorées: à A2W50h.r.93% (selon normes) le COP est passé de 2.58 à 2.74 (voir tab. 3.9), pour le point de mesure extrême à A-12W65 (sans dégivrage) le COP est à 2.07 (proto1: 1.91) avec une puissance de chauffage de 10 kW pour les deux cas (voir tableau 3.8). La configuration de l'étage d'injection à été successivement améliorée par un choix adéquat du capillaire (section 3.3.5) et par un changement du montage de l'économiseur (chapitre 4). Des tests sur plusieurs heures de fonctionnement incluant multiples cycles de givrage, ainsi qu'un fonctionnement avec modulation de température ont été conduits sur le même stand d'essais (chapitres 6 et 7).L'utilisation d'un compresseur booster (compresseur de type scroll à entraînement par poulie) monté en amont du compresseur principal à été considéré comme autre solution avancée (chap. 8 et fig. 8.3). Des essais au point de fonctionnement à A-12W65 ont montré un grand potentiel d'augmentation de puissance de chauffage passant de 9.7 kW (configuration avec port d'injection) à 15.7 kW! Par cette augmentation de puissance, le dimensionnement des échangeurs n'est plus adapté et le COP a subi une légère diminution malgré des performances acceptables du compresseur (fig. 8.6).Par une analyse thermo-économique, les concepts présentés sont comparés pour le cas du chauffage monovalent (PAC seule) et avec le support d'un appoint électrique sur la base d'un climat choisi pour la ville de Zurich. Les performances de la pompe à chaleur sont calculées pour une courbe de chauffage choisie (passant par A-12W60 et avec une température limite de non chauffage à Text=15_C) et les pertes par dégivrage ainsi qu'une estimation des puissances consommées par les auxiliaires (ventilateur et pompe) sont inclus. Des fonctions de coût d'investissement pour la PAC et les éléments principaux ont été établies. Les performances économiques (prix de revient par kWh d'énergie de chauffage) ont été évaluées pour plusieurs prix d'électricité et pour différentes tailles de maison. L'optimisation a porté sur le choix de la taille relative du compresseur booster (par rapport au volume d'aspiration du compresseur principal) et sur le choix de la puissance d'appoint électrique. En fonctionnement monovalent, le COP saison est de 2.71 (PAC monoétagée), de 2.87 (PAC à injection intermédiaire) et de 3.09 (PAC avec compresseur booster ? fig. 7.1). Le choix de la taille optimale du compresseur booster varie selon le critère d'optimisation. Par un choix adéquat de l'appoint électrique, le prix de revient est à 8.8 ctsS/kWhth (mono), 8.5 ctsS/kWhth (injection) et 7.9 (booster) (puissance de base 15 kW, prix él. 12 ctsS/kWh, fig. 7.4). L'appoint optimal couvre >50% de la puissance de chauffage de base et représente une consommation en électricité de 10 à 13% de la consommation totale de la PAC pendant une saison de chauffage. Le choix d'une PAC pour remplacement d'une chaudière correspond à une augmentation de 7% (booster) à 19% (mono) au prix de revient par rapport à l'installation d'une nouvelle chaudière (section 7.3).
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Favrat,Daniel
Zehnder,Michele
Marechal,Ir. François
Schiffmann,Jürg
Guex,Stéphane
Zugehörige Dokumente
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