DIMPLEX - EAU/EAU +Acquisition de données - Jean-Louis 28

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Jean-Louis 28
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DIMPLEX - EAU/EAU +Acquisition de données - Jean-Louis 28

Message par Jean-Louis 28 »

J'ai fait installer une PAC eau/eau de marque Dimplex en avril 2007 pour le chauffage seul de ma maison (240 m2 de SHON) , avec une chaudière existante à fuel de marque De Dietricht qui m'assurait antérieurement cette fonction de chauffage et de production d'ECS .
J'ai gardé cette chaudière pour la production d'ECS , et en relève de la PAC vers -7°C de T° extérieure.
La puissance de la PAC est de 14 KW et j'ai un débit de la nappe phréatique de Beauce de 2.5 m3/h à 28 m de profondeur , pour une T° d’eau de la nappe de 12.5 °C .Je maintiens une T° ambiante de 20.5 °C environ l'hiver.
J'en suis au 4è hiver de fonctionnement de mon système de chauffage , et j'en suis techniquement satisfait.
Il me restait quand même une inconnue ; c'était de savoir quelle était la performance globale du système.
Je cherchais donc à pouvoir enregistrer automatiquement les données nécessaires au calcul de la production d'énergie par la PAC et simultanément la consommation électrique correspondante ( compresseur PAC , pompe immergée nappe , circulateurs chauffage ) , pour déterminer le coefficient de performance global du système .Et ceci chaque jour et en récapitulatif mensuel.

J'ai fini par acquérir un API ( automate programmable industriel ) , raccordé à des capteurs de T° , 2 compteurs à eau , et 1 sous-compteur électrique .J’ai conçu un programme de type Ladder dédié à mon process d’acquisition des données et de calcul.
Cet API est raccordé par câble éthernet à mon ordinateur .L'API m'envoie chaque jour automatiquement à 1 heure du matin vers l'ordinateur pour sauvegarde ,les données et résultats de calcul .Afin d’assurer une certaine fiabilité de mon système d’acquisition de données , j’ai mis l’API sur courant ondulé , et je sauvegarde mes tableaux et graphes sur une carte micro SD dans l’API en parallèle de la sauvegarde sur PC .
Ces éléments se présentent sous la forme de tableaux et de graphes Excel.
Mon process d'acquisition de données est opérationnel depuis novembre 2010 et me donne 1 COP global de 2.4 environ.
Je joins ci-dessous les tableaux et graphes Excel correspondants :
-Tableau mensuel d’acquisition des données jour et résultats de calcul
-Graphe mensuel de la production d’énergie jour et de la consommation électrique jour
-Graphe mensuel du coefficient de performance global jour
-Graphe mensuel durée marche PAC jour
-Graphe mensuel quantité d’eau captée nappe phréatique jour
-Tableau mensuel des T° mini maxi extérieure et ambiante avec les T° moyennes jour
-Graphe mensuel pour dito
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Re: Acquisition de données- performances globales PAC eau/ea

Message par ctout »

Jean-Louis 28 a écrit :J'ai fait installer une PAC eau/eau de marque Dimplex en avril 2007 pour le chauffage seul de ma maison (240 m2 de SHON) , avec une chaudière existante à fuel de marque De Dietricht qui m'assurait antérieurement cette fonction de chauffage et de production d'ECS .
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Je cherchais donc à pouvoir enregistrer automatiquement les données nécessaires au calcul de la production d'énergie par la PAC et simultanément la consommation électrique correspondante ( compresseur PAC , pompe immergée nappe , circulateurs chauffage ) , pour déterminer le coefficient de performance global du système .Et ceci chaque jour et en récapitulatif mensuel.

J'ai fini par acquérir un API ( automate programmable industriel ) , raccordé à des capteurs de T° , 2 compteurs à eau , et 1 sous-compteur électrique .J’ai conçu un programme de type Ladder dédié à mon process d’acquisition des données et de calcul.
Cet API est raccordé par câble éthernet à mon ordinateur .L'API m'envoie chaque jour automatiquement à 1 heure du matin vers l'ordinateur pour sauvegarde ,les données et résultats de calcul .Afin d’assurer une certaine fiabilité de mon système d’acquisition de données , j’ai mis l’API sur courant ondulé , et je sauvegarde mes tableaux et graphes sur une carte micro SD dans l’API en parallèle de la sauvegarde sur PC .
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Bonjour et bienvenue sur le site pour nous faire part du vécu avec la Pac et la résolution de l'interrogation sur le rendement de l'installation.
Le volet API m'intéresse beaucoup, mais je dois dire que mes connaissances ne sont pas immenses :oops:

Pourrais-tu détailler un peu plus l'aspect hard sondes et compteurs, et aussi le soft et les principes retenus? car je me demande si cela pourrait être transposable pour une air-eau. :)
à bientôt.
Chercher et comprendre, c'est passionnant.
L'installation Dimplex http://www.chaleurterre.com/forum/viewtopic.php?t=10213
Le suivi temps réel iTow http://itow.fr/itow/index.php?r=tabDeBord&u=1268924229
Jean-Louis 28
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Acquisition de données- performances globales PAC eau/eau

Message par Jean-Louis 28 »

Bonjour ,

J'avais d'abord consulté des sociétés fournisseurs d'enregistreurs de données ( tels que JUMO , Eurotherm , Chauvin Arnoux Fuji Electric , Dimelco) , mais le prix m'avait arrêté ; aux alentours de 3000 €) .J'avais pu faire venir chez mois des représentants pour qu'ils me fassent une démonstration.En fait il s'agissait d'automates ayant des fonctions pré-programmées et permettant de paramétrer pour un non initié tel que moi mon process d'acquisition de données.
Un jour , j'en ai parlé à un ami qui travaille sur des automatismes de chaines de fabrication d'usine et m'a indiqué un API qui était moins cher , de l'ordre de 600 €.
Ces API sont des automates plus ouverts que ceux ci-dessus ; il faut écrire un programme.
J'ai beaucoup hésité car je ne suis pas programmeur ,malgré que cet ami m'affirmait que j'arriverai à sortir mon programme.
Je suis allé sur internet , j'ai abordé un cours d'électronique digitale , puis j'ai voulu comprendre les exemples de programmation Ladder qui existaient sur le site du revendeur de l' API .
Un jour je me suis décidé , j'ai fait venir le représentant de cet API . Auparavant j'avais fait une analyse fonctionnelle de ce que je voulais obtenir ( en fait une description précise des données à acquérir , des calculs à effectuer et des résultats à obtenir , ainsi que du matériel nécessaire (capteurs , liaison PC , sauvegardes).
Le représentant m'a fait une démonstration de son appareil et m'a confirmé la compatibilité de celui-ci avec mes demandes .Il s'engageait également à me faire un début de programmation en fonction de mon analyse fonctionnelle ci-dessus
J'ai eu ensuite un devis de 1000 € comprenant l'automate et les modules annexes (alimentation 24 v , module analogique pour capteurs de T° , module réseau , carte éthernet).
J'ai passé commande en janvier 2010 .Le représentant m'a fait son programme (attention il ne s'agissait que de l'acquisition des données à l'intérieur du cycle de marche arrêt PAC , donc vraiment le tout début du programme final).C'était mon intention car je voulais réaliser moi-même ce programme ,sachant que je savais pouvoir compter sur leur aide en cas de blocage (ce qui m'est arrivé 2 fois , et à chaque fois j'ai été bien renseigné) .
Au cours de l'année 2010 ,j'ai passé beaucoup d'heures à écrire ce programme , par contre l'avancement était régulier ,je ne me suis jamais senti devant un blocage réel. En fait , dès que j'écrivais un sous-programme , je le testais avec l'automate ce qui me permettait de comprendre mes erreurs (soit je le corrigeais , soit je changeais complètement mon option d'écriture) .
Une fois que le programme a été créé (19 pages % aux 3 pages initiales) , j'ai installé l'automate dans une armoire électrique courant faible , les capteurs .J'ai lançé le programme ( lors de l'écriture du programme , je créais virtuellement des capteurs).
Il m'a fallu faire des mises au point avant d'avoir un ensemble opérationnel au 1er novembre 2010. A ce jour , j'ai donc tous les relevés journaliers depuis cette date.
L'ensemble (automate câbles capteurs T° compteur d'eau compteur électrique armoire électrique) m'a coôté 2000 €.
Avec l'automate est livré le logiciel de programmation ( attention aide en anglais)et différents applicatifs annexes dont un applicatif d'exportation vers le PC sous excel des tables de données .
Cet applicatif me sert à sauvegarder vers le PC les 4 tables de données que j'ai créé dans l'API.
J'ai voulu que cette sauvegarde se fasse automatiquement chaque jour .J'ai acheté sur internet un applicatif de gestion du PC (30 €) . Le soir je mets en veille prolongée mon PC , à 1 h du matin cet applicatif le réveille , il charge dans le PC le logiciel d'exportation des données qui lui-même lorsqu'il est ouvert me transfert mes 4 tables de l'API dans un dossier du PC , puis l'applicatif referme le logiciel d'exportation des données et remet en veille prolongée le PC (tout ceci dure 4 minutes)
En plus dans l'automate , j'ai la possibilité avec une carte micro SD de sauvegarder en parallèle ces 4 tables , ce qui me fiabilise mon système d'acquisition.
Enfin , la marque de l'automate est UNITRONICS distribué par PLSystems
L'applicatif gestionnaire du PC s'intitule Shut Down Expert
Jean-Louis 28
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Message par Jean-Louis 28 »

Concernant le Hard et le principe d'acquisitions de données ;
j'ai utilisé des sondes de T° de type PT100 en applique sur les tuyaux et en boîtier pour les sondes d'ambiance et extérieure.
Le compteur à eau est à impulsion TOR ; il s'agit d'un aimant fixé sur l'aiguille des litres du compteur qui ferme un circuit au passage de l'aiguille à 0.
Le compteur électrique est un compteur triphasé à impulsion .Il me donne une impulsion tous les 10 Kwh , ce qui était insuffisant en terme de précision pour 1 cycle de marche PAC (j'ai dû programmer une extrapolation pour obtenir une consommation relative au Kwh près).
Le principe de calcul est simple ;
Je raisonne sur 1 cycle de marche PAC
je détermine le delta T°C° entre l'aller et le retour de la source froide ( la nappe phréatique)
Je détermine la quantité de fluide de la source froide captée pendant le cycle de marche PAC
Je calcule la production d'énergie sur ce cycle de marche PAC = Delta T°C° X Qté fluide source froide X chaleur massique de la source froide à T° donnée (pour mois 12.5°C constant X coefficients adéquates pour obtenir les Kwh énergétiques.
Je somme les productions d'énergie par cycle pour obtenir la production journalière
Je détermine ma consommation journalière d'électricité.
Je calcule ensuite le COP global journalier.

Pour une PAC air/eau l'acquisition de données sera plus délicate du fait qu'il s'agit d'air à mesurer.
pour la T° aller de la source froide ;pas de pb une sonde extérieure fait l'affaire
pour la T° retour , il faut pouvoir placer une sonde dans la PAC à la sortie dans la veine d'air captée et obtenir la T° de retour la plus fiable possible .
pour la quantité d'air captée , je pense que le plus simple est de prendre la caractéristique de débit d'air à travers la PAC donné par le fabricant X le temps de fonctionnement du cycle de marche PAC.
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Message par Jean-Louis 28 »

Bonsoir ,

Je prendrai des photos de mon installation et je vous joindrai aussi les schémas de fonctionnement que j'ai fait en relève avec la chaudière .

Pour le choix de la nappe phréatique , je connaissais l'existence de celle-ci , car nous avons dans notre village un piézomètre du BRGM qui m'indiquait une profondeur de la nappe à 24 m environ .Ils font un relevé journalier depuis 1974 que l'on peut consulter sur internet.Cette profondeur varie en fonction de la pluviométrie annuelle.
J'avais décidé de prendre cette option de captage , plutôt que la solution de puits vertical pour éviter le fluide glycolé intermédiaire qui est en échange de chaleur avec les paroies des puits , et donc diminue le rendement du système .
Je connaissais cette prescription des 15 m de profondeur et j'avoue que je n'en ai pas tenu -compte.
la pompe immergée est dimensionnée juste , elle absorbe 5.7 A
le compresseur absorbe 14.4 A
les circulateurs de chauffage 1.3 A
soit une consommation totale de 21.4 A
une pompe immergée pour une hauteur piézométrique de 15 m ,j'aurai consommé 3.4 A ; les 2.3 A supplémentaires de consommation de pompe me pénalisent effectivement de 10% sur le rendement du système .
D'autre-part et bien que je ne l'ai pas relevé lors de mon étude préalable ( je connaissais aussi la coupe géologique du piézomètre) , la nappe phréatique se trouve dans les sables de fontainebleau (du sablon très fin du 1/10è mm) .
Cela m'a valu une sacrée plus-value sur les 2 forages de 32 m et 25m car il a fallu les tuber . Il m'aurait fallait 3 puits de 75 m de profondeur pour la solution capteurs verticaux .Mais je le répète ce n'est pas cela qui a motivé ma décision .
Jean-Louis 28
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Message par Jean-Louis 28 »

Bonjour ,

Comme promis les photos et schémas de mon installation
-vue d'ensemble , à gauche le ballon de décantation 700 litres pour décanter le sablon -ballon calorifugé anti-condensation avec trou d'homme pour nettoyage et récupération du sablon (6 litres 1è année-3l 2è -2l 3é année) .Derrière la PAC -Au centre le ballon de stockage d'eau chaude 300 litres- à droite la chaudière fuel avec son ballon ECS intégré.
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-vue de la PAC - à sa droite la vanne 4 voies en mélange quand la PAC et la chaudière fonctionnent simultanément - en dessous le circulateur de chauffage et le vase d'expansion
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-vue distribution côté chaudière - au centre vanne 3 voies retour chaudière - au dessus vanne 3 voies , compteur d'eau chaude chauffage
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-vue ballon de décantation - au fonds sur le mur coffret de commande pompe immergée
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-vue armoire électrique - à gauche la partie courant fort - à droite la partie courant faible avec l'automate et le module de connexion des sondes de température
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Je vous joins également le schéma correspondant au processus de fonctionnement le plus courant de l'ensemble PAC-Chaudière (j'ai 5 schémas différents pour m'assurer que chaque processus fonctionne correctement) .
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Message par vile-coyote »

bonjour a tous,

personnellement, je suis comme rv45, je ne monitor rien..

mais je suis surpris des modes de fonctionnement de ton installation,

2 cycles par heures en moyenne quelquesoit la température extérieure :?:
2 cycles par heures c'est trop :!:
une pompe de puit qui consomme 5,7 Amp ( 40% de la puissance de la PAC :!: )
et avec 2500L/H sur le puits le delta T du puits est de 7°C :wink: c'est trop.
et une chaudière qui sert a évacuer le trop plein de chaleur restant sur le retour,
ca fait un jolie radiateur une chaudière de cette taille, et d'énormes pertes.

je suis plus de l'avis de rv45, j'essayerais de réfléchir a comment faire évoluer la situation.
pourquoi une pompe si puissante, alors que le puits de rejet doit etre aussi profond que celui d'aspiration... une pompe 500w devrait suffire, réduisant la consommation pompe de puits par 2 !
mais surtout il te faut a tout prix augmenter le débit sur le Puits, plus ca coule, et meilleurs est le COP :idea: ( quelle idée de mettre une vanne TA sur le puit !)

pourquoi ne pas rallonger les cycles et diminuer ainsi le nombre de cycle, au profit de cycle plus long, donc plus rentable. :idea:

et enfin, pourrais tu nous en dire plus sur le réglage de ta PAC,
le point final et l'hystérésis, et le mode de régul, certainement température extérieure.. sans compensation intérieure ?

d'avance merci de ton retour,
je pense que tu es en mesure d'améliorer ton COP de 20%
bientôt une nouvelle installation
PAC couplée solaire + PV,
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Message par Jean-Louis 28 »

Bonjour ,

pour répondre aux questions de vile-coyote ;

-concernant le nb de cycles marche-arrêt PAC par jour , en fonction de la T° extérieure j'ai entre 15 à 28 cycles par jour . Par exemple le 16 mars où j'ai eu une T° ext moyenne de 12°C ,j'ai eu 15 cycles soit 1 cycle par 1h et demi avec une durée marche PAC de 15 minutes environ. Inversement le 28 février où j'avais une T° ext moyenne de +3.1°C , j'ai eu 28 cycles et une durée moyenne marche PAC de 25 minutes environ . Le 30 novembre où il a fait très froid ; T° ext moyenne de - 5.3°C j'ai eu 24 cycles , par contre le temps de marche PAC dans un cycle s'est allongé à 42 minutes .

Voici le détail des cycles marche -arrêt PAC d'hier

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En ce qui concerne la consommation électrique de la pompe immergée . J'avais récupéré la plaque signalétique de la pompe qui m'indique 5.7 Ampères en 230 V . Par acquis de conscience j'ai relevé ce matin la consommation à la pince ampèremétrique ; j'ai relevé 5.4 Ampères .
Avant l'installation , j'avais déterminé par calcul cette pompe ; colonne d'eau 28 m , 8m pertes de charges dans les canalisations , 1 m perte de charge dans l'évaporateur de la PAC + les diférents appareils ( vanne TA , compteur d'eau) . J'estimais à 40 m la HM et un débit de 3 m3/h définissant les caractéristiques de la pompe . J'ai choisi une pompe Jetly CS4 C-13 M ayant une puissance nominale de 750 W .J'avais regardé aussi chez Grundfos (conseillé par Dimplex) ; les caractéristiques électriques étaient sensiblement les mêmes .
D'autre-part , j'ai installé un manomètre en sortie de PAC sur le retour nappe , et j'ai une pression résiduelle de 0.35 bars .
Au démarrage de l'installation en 2007 , j'ai eu des problèmes de débit . Le tuyau de rejet plongeant à 25 m de profondeur dans le 2è puits , j'ai pensé à un phénomène de cavitation due à l'aspiration de la colonne d'eau de rejet .J'ai réalisé une mise à l'ai libre en tête de rejet , mais ce n'était pas le pb. En fait je me suis aperçu que le tuyau PVC PHI 100 mm qui constitue la paroie du 2è puits se mettait en charge sur 8 ml de hauteur quand je rejetais l'eau de la nappe . Cette contre-pression me bloquait le débit de la pompe .Il a suffit que je remonte le tuyau phi 30 mm de rejet de 10 ml pour résoudre le pb .
En imaginant la pompe puisant dans la nappe et rejetant dans cette même nappe , on pourrait imaginer un circuit fermé et donc ne tenir compte que des pertes de charge des tuyaux et des appareils , malheureusement à mon avis , la nappe ne constitue pas un circuit fermé et nous sommes obligés de prendre en compte la colonne d'eau de captage .

-Le delta T°C entre l'aller et le retour nappe est de 4.5 °C ( 12.5 °C aller - 8 °C retour ) Les relevés du delta T°C sont constants , je suis toujours sur cette valeur .

-Le retour chaudière ne fonctionne qu'exceptionnellement ( quand je suis en relève par la chaudière et que celle-ci n'est plus en demande de chauffage ) ; En fait toute la partie production chauffage chaudière est isolée par la vanne 4 voies ,car je fonctionne pratiquement exclusivement sur la PAC seule ( cet hiver j'ai fonctionné un jour en relève) .

-La vanne TA m'a été proposée par mon chauffagiste , et elle est nécessaire , car la capacité en terme de débit de la nappe est liée au forage que nous avons réalisé . Une fois le forage réalisé les tests de débit m'ont donné 2.5 m3/h et il me fallait cette vanne pour règler le débit en conséquence . Je peux aller au delà des 2.5 m3/h mais j'ai un manque d'eau qui apparait , et la pompe s'arrête .

-L'hystérésis que j'ai paramétré est de 2 °C ( +- 1 °C ) car je ne souhaitais pas avoir des durées marche PAC par cycle trop longues ( de 1/4 h à 1/2 h me semblait correcte) . D'autre-part la régulation Dimplex pour la mise en marche de la chaudière s'appuie sur 2 critères ; le 1er une durée marche PAC d'une heure et le 2 è critère un seuil inférieur de T° extérieure ( j'ai pris - 7 ° qui correspond d'ailleurs à cette durée d'1 h ) . Donc j'en ai déduit que si j'augmentais l'hytérésis , j'augmenterais les durées marche PAC et me rapprocherais de l'heure de fonctionnement pour des T° extérieures plus courantes (de l'ordre de 0 °C ) que je rencontre régulièrement dans la saison de chauffe .

- Le mode de régulation est basique , c'est la courbe d'eau qui en fonction de la température extérieure me donne la T° de consigne de l'eau de chauffage retour . Je regrette la régulation de la chaudière à 2 étages avec un thermostat d'ambiance qui asservit la vanne 3 voies et renvoie tout ou partie du retour chauffage vers l'aller chauffage sans passer par la chaudière . Quand je mettais 20.5 °C au thermostat en T° de consigne d'ambiance , j'avais 20.5 °C qu'il y ait du vent ou qu'il fasse soleil . Aujourd'hui je subi une variation d'1 °C quand il y a vent ou soleil .
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Message par vile-coyote »

8) super des infos en plus,

bon, il semble que tu sois parti sur des préjugés qui aurait pu se discuter,

pourquoi vouloir limiter a 1h le cycle PAC ?
pourquoi ne pas réutiliser la V3V de la chaudière ?

tout ceci aurait été possible,

je reviens sur le systeme de puits,
en fait, la pompe va devoir fournir l'effort maximum pour " charger la ligne " ensuite, le puits de rejet crée une aspiration qui diminue fortement la consommation de la pompe en temps normal dans une installation sans bridage

une pompe n'est pas un radiateur,
si la pompe ne force pas, elle ne consomme pas...

pour ce qui est de la longueur des cycles,
les premières minutes d'un cycles le rendement frigorifique n'est pas bon,
l'on doit toujours attendre le régime établi pour tirer une conclusion en frigorie !

bref, on ne peut se réjouir de cycle court,
c'est une usure prématurée du compresseur, et une utilisation du sytème dans en dehors de ses performances optimales..

il serait plus judicieux d'avoir des cycles long, très long, et des périodes de repos aussi plus longues.

avoir mis en place une installation géopthermique sur nappe avec le prix des forages, etc... et sortir un malheureux COP de 2,5 c'est dommage :roll:

s i tous les chiffres osnt corrects, c'est vraiment dommage.... une aérothermie aurait fait mieux ! :idea:
bientôt une nouvelle installation
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Message par Jean-Louis 28 »

Bonjour ,

Je vais faire un essai en paramètrant l'hystérésis à 2 K , la régulation Dimplex m'offre une plage de réglage de 0.5 K à 5 k . et je vais vérifier l'évolution du COP global .Je vous tiens au courant .
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Message par Jean-Louis 28 »

Depuis le 22 mars , j'ai paramétré la fourchette de variation de la température de consigne du circuit chauffage sur le retour à 2K ( + et - 2 K) .
J'ai donc allongé mes durées de marche et d'arrêt de la PAC lors d'un cycle marche-arrêt et diminué le nombre de cycles marche -arrêt dans une journée .
Les 23 et 24 mars le COP est passé à 2.70 (pour 2.5 en moyenne antérieurement avec l'hystérésis de 1 K) .
Par contre les 25 ,26 , 27 ,28 mars je retombe avec un COP de 2.50 . En fait j'explique cela par les T° extérieures qui sont très douces ces 4 derniers jours . La PAC n'a fonctionné que 2 à 3 heures par jour alors que les circulateurs de chauffage ont continué à tourner pendant 8 heures (même si la consommation des circulateurs est faible ; 1.3 A , elle me fait descendre le COP ) . Je précise que j'ai paramétré les circulateurs sur un fonctionnement discontinu et non continu (marche circulateur 30 minutes après arrêt PAC , et si PAC à l'arrêt pendant plus de 45 minutes , marche circulateur pendant 7 minutes ) .
D'autre part , le fait de diminuer le nombre de cycles marche - arrêt PAC dans la journée , me diminue le nb de démarrages anticipés et d'arrêts prolongés de la pompe immergée lors du cycle marche PAC (soit 2 minutes pendant lesquelles le compresseur ne fonctionne pas et nuit donc au rendement global de l'installation ) . Je n'ai pas accès à ces 2 minutes , je ne peux pas les modifier .
Je vous joins le relevé mensuel de mars actualisé au 28 mars .

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Message par Jean-Louis 28 »

Bonjour ,

J'arrive à la fin de la saison de chauffe 2010 - 2011 , et j'ai calculé le bilan énergétique de la maison en extrapolant sur le mois d'avril .
Ci-joint la consommation électrique et la production d'énergie pour cet hiver avec le COP global correspondant , ainsi que le ratio de consommation d'énergie ( pour tous les besoins de la maison ) en KWh par M2 habitable et par an .
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