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Les avantages de l'utilisation de pompes à chaleur à l'eau

Nombre Parcourir:0     auteur:Éditeur du site     publier Temps: 2016-09-26      origine:Propulsé

Les pompes à chaleur source d'eau s'avèrent plus éconergétiques que les systèmes alternatifs pour les bâtiments commerciaux. Naveen Halbhavi, PE, Climatemaster Inc., Oklahoma City

Objectifs d'apprentissage:

  • Analysez les pompes à chaleur source d'eau et comparez-les à des systèmes alternatifs.

  • Examinez comment les pompes à chaleur à la source d'eau peuvent réduire la consommation d'énergie du bâtiment.

  • Mettez en œuvre un système de pompe à chaleur source d'eau pour répondre à la demande simultanée de chauffage et de refroidissement.


Figure 1: Comme l'a rapporté le département américain de l'énergie, une adoption complète de ces codes énergétiques aurait entraîné une réduction d'environ 50% de la consommation d'énergie normalisée entre 1975 et 2012. Cette étude, menée par le Pacifique Nord-Ouest NationalLe premier code énergétique commercial a été promulgué en 1975 avec leAshraeStandard 90-1975: conservation de l'énergie dans la conception du nouveau bâtiment. Depuis lors, les efforts ultérieurs ont conduit à des normes d'efficacité énergétique plus strictes, comme le montre la figure 1.

Une adoption complète et uniforme de ces codes énergétiques aurait entraîné une réduction d'environ 50% de la consommation d'énergie normalisée entre 1975 et 2012. En réalité, la consommation d'énergie totale par pied carré dans les bâtiments commerciaux est passée de 114 kbtu / pieds carrés en 1979 à 79,9 KBTU / FT SQ en 2012 - une diminution de 30%.

Bien qu'il s'agisse d'une réalisation importante, l'adoption et l'application des normes par différents États n'ont pas été uniformes, et les bâtiments continuent de tenir compte d'un grand pourcentage de consommation d'énergie aux États-Unis selon leAdministration de l'information sur l'énergie américaine, Les bâtiments commerciaux ont consommé 7 quadrillions BTUs d'énergie. De plus, le CVC représente 44% de la demande d'énergie commerciale du bâtiment, comme le montre la figure 2. Cela comprend le chauffage, la ventilation et le refroidissement de l'espace, mais exclut la réfrigération.

Figure 2: HVAC représente 44% de la consommation totale d'énergie dans les bâtiments commerciaux. Image gracieuseté: U.S. Energy Information Administration, 2012 Commercial Buildings Energy Consump Wouch. Gracieuseté: Climatemaster IncPompes à chaleur commerciales

Une pompe à chaleur est un circuit de réfrigération qui peut refroidir les espaces par temps chaud et chauffer les espaces par temps frais. Avec une pompe à chaleur, vous pouvez refroidir ou chauffer un espace en utilisant uniquement de l'électricité. En ne brûlant pas de carburant pour le chauffage, comme dans une fournaise centrale traditionnelle, un risque d'inflammabilité est éliminé.

Les pompes à chaleur disponibles dans le commerce peuvent être classées en deux grands types:

  • Une pompe à chaleur de source d'air ou refroidie par air

  • Une pompe à chaleur source d'eau (WSHP).

Une pompe à chaleur à la source d'air ou refroidie par l'air est un type de pompe à chaleur qui fonctionne en rejetant la chaleur à l'air extérieur pendant l'été ou en absorbant la chaleur de l'air extérieur pendant l'hiver. Un WSHP est un type de pompe à chaleur qui fonctionne en rejetant la chaleur à un système de tuyaux d'eau (ou boucle d'eau) pendant l'été ou en absorbant la chaleur de la même boucle d'eau pendant l'hiver. Si plusieurs unités de WSHP sont installées, elles peuvent toutes être desservies par un système (ou en-tête) en boucle d'eau commune.

Tableau 1: ASHRAE 90.1 Exigences d'efficacité de la pompe à chaleur en mode refroidissement. Ce tableau dérivé d'Ashrae 90.1–2013, montre que, dans des conditions similaires, la pompe à chaleur de source d'eau répond aux exigences EER la plus élevée en mode de refroidissement. Gracieuseté: Climatemaster Inc.Avantages des pompes à chaleur source d'eau

Pour les WSHP, puisque la chaleur est transférée via un échangeur de chaleur dans un tuyau qui transporte de l'eau, l'opération est plus silencieuse et l'empreinte du système est plus petite car l'eau est plus efficace pour emporter la chaleur que l'air. Dans un système de source d'air, le coefficient de transfert de chaleur limitant est du côté de l'air et les coefficients de transfert de chaleur à la convection forcée typiques se trouvent entre 25 et 250 w / m2K. En revanche, le coefficient de transfert de chaleur de convection forcée du côté de l'eau se situe entre 50 et 20 000 w / m2K. Cela rend l'équipement WSHP plus efficace et plus petit que les pompes à chaleur source d'air.

Les unités de source d'air traditionnelles peuvent nécessiter que chaque unité de manutention d'air disposait d'une unité de condensation séparée. Pour un grand système multi-unités, qui est courant dans un bâtiment commercial, plusieurs unités de condensation seraient nécessaires qui sont non seulement bruyantes mais présentent également un défi à installer car elles nécessitent beaucoup d'espace libre. Avec une installation WSHP multi-unités, l'échange de chaleur peut être effectué avec une seule tour de refroidissement à évaporation ou un refroidisseur sec situé au sol ou sur le toit. Les unités WSHP peuvent être placées dans des plafonds abandonnés ou cachés à l'abri des espaces occupés dans des salles mécaniques ou des placards utilitaires. Placer les unités dans les plafonds, près du point d'utilisation, entraîne également moins de conduits et moins de consommation d'énergie des ventilateurs. La consommation d'énergie des ventilateurs peut être parmi les plus grandes composantes énergétiques d'un système CVC, et une bonne conception globale du système tentera de la minimiser.

Tableau 2: ASHRAE 90.1 Exigences d'efficacité de la pompe à chaleur en mode chauffage. Ce tableau dérivé d'Ashrae 90.1 - 2013, montre que, dans des conditions similaires, la pompe à chaleur de la source d'eau répond aux exigences de COP la plus élevée en mode chauffage. Avec l'aimable autorisation: ClimateMaster enLes WSHP offrent également certaines des plus grandes efficacités de l'industrie HVAC.AshraeDéfinit les exigences d'efficacité minimales pour que les WSHP soient plus élevés que les pompes à chaleur refroidies par air traditionnelles et les systèmes VRF. Les tableaux 1 et 2 présentent des valeurs d'efficacité pour les unités les plus directement comparables et dérivent deASHRAE 90.1-2013: Norme d'énergie pour les bâtiments sauf les bâtiments résidentiels de faible hauteur. Cette comparaison montre que les WSHP répondent aux exigences le plus élevé d'efficacité énergétique minimale (EER) et de coefficient de performance (COP).

Les WSHP sont également plus efficaces pour le chauffage par rapport aux climatiseurs de fournaises emballées. Dans une unité de fournaise, l'efficacité maximale pour le chauffage en brûlant le gaz naturel est d'environ 95% (pour un COP de 0,95); La chaleur électrique est à 100% (COP = 1,0). Avec une pompe à chaleur source d'eau en mode chauffage, non seulement l'énergie thermique de la boucle d'eau est extraite et utilisée, mais aussi la chaleur de compression dans le circuit de réfrigérant est capturée et utilisée comme source de chauffage. En raison de cette capacité d'extraction de la chaleur d'une source de chaleur (c'est-à-dire de la boucle d'eau) et en utilisant la chaleur de compression, le WSHP peut facilement fournir 4 à 6 unités de chauffage pour chaque unité d'énergie consommée. De toute évidence, il s'agit d'un système plus efficace.


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