Les fluides naturels pour le chauffage et le refroidissement
Les pompes à chaleur électrique fonctionnant à base du cycle de compression de vapeur ont considérablement amélioré ces dernières années en termes d'efficacité, de flexibilité et de fiabilité et à l'heure actuelle, elles constituent l'un des piliers avec le potentiel de réduire la consommation énergétique primaire non seulement pour les applications de chauffage et de refroidissement dans les bâtiments mais également les processus industriels. Malgré cela, il reste encore une certaine marge d'amélioration. Pour devenir un incontournable dans les applications de chauffage et de refroidissement, les pompes de chaleur doivent être encore plus efficaces, écologiques et économiques. En ce qui concerne leur performance environnementale, un problème très important doit encore être résolu, à savoir l'utilisation d'agents frigorigènes à faible PRP (potentiel de réchauffement de la planète) et à zéro potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone. Le projet NXTHPG («Next generation of heat pumps working with natural fluids»), financé par l'UE, progresse considérablement pour surmonter les obstacles empêchant l'utilisation d'agents réfrigérants naturels. Il introduit une nouvelle génération de pompes à chaleur à base d'hydrocarbures et de CO2 commercialement compétitives avec une faisabilité parfaite. NXTHPG cherche à atteindre une plus grande efficacité, avec de 10 à 20 % d'amélioration du facteur de performance saisonnier, tout en réduisant l'empreinte de carbone. L'objectif est de réduire l'impact de réchauffement total de 20 % par rapport aux hydrofluorocarbures et aux hydroflurooléfines de pointe ou aux technologies de pompes à chaleur de sorption. Les efforts se consacreront à maintenir les coûts à un niveau identique ou inférieur (soit 10 %) pour développer une nouvelle technologie efficace, sûre et abordable au marché. Dans cette direction, cinq cas ou prototypes ont été identifiés (3 pour les hydrocarbures et 2 pour le CO2), fabriqués et testés par les membres du projet: L'étude 1 est une pompe thermique air/eau de 40 kW pour la production d'eau chaude pour le chauffage couvrant également de faibles besoins en eau chaude sanitaire avec l'utilisation d'un désurchauffeur. L'unité est réversible en circuit réfrigérant, pour l'approvisionnement en chauffage mais aussi en climatisation. L'étude 2 est une pompe géothermique de 60 kW pour la production d'eau chaude pour le chauffage couvrant aussi de faibles besoins en eau chaude sanitaire avec l'utilisation d'un désurchauffeur. Il est également réversible en circuit réfrigérant, pour l'approvisionnement en chauffage mais aussi en climatisation. L'étude 3 implique un dispositif de renfort de thermopompe de 50 kW d'un circuit d'eau neutre, (10-30 °C) (avec une récupération de la chaleur résiduelle de la condensation (25-30°C) ou de l'eau usée (10-15°C)) jusqu'à 60 °C pour un approvisionnement en eau chaude sanitaire. L'étude 4 est une pompe thermique air/eau de 30 kW pour la production d'eau chaude à 60 °C jusqu'à 80 °C pour des applications à hautes températures. L'étude 5 est une pompe air/eau de 50 kW pour les applications de chauffage. Elle cible le marché de rénovation pour le remplacement des systèmes de chauffage à chaudière gaz (pour 5 ou 6 ménages) avec des radiateurs haute température comme unités terminales. Les résultats de la première campagne expérimentale sont très prometteurs. Dans le cas des prototypes d'approvisionnement d'eau chaude sanitaire, des COP très élevés de pompe thermique ont été mesurés, pour des valeurs supérieures à 5 pour l'étude 3 (dispositif de renfort de pompe eau/eau fonctionnant au propane) et supérieures à 4 pour l'étude 4 (une pompe à chaleur air/eau fonctionnant au CO2) dans la majorité des conditions de travail.
Mots‑clés
Fluides naturels, chauffage et refroidissement, réfrigérants naturels, pompes thermiques, empreinte de carbone
