Le chauffage est composé d'une Pompe à chaleur Air-Eau de type "Split" de marque Atlantic/Fujitsu modèle Extensa 6 KW Inverter monophasé alimentant un PC.
De deux soufflants électriques (un dans chaque salle de bain).
Sous ITOW le pseudo est Nelly30.
http://itow.fr/itow/index.php?r=synopti ... 1351359487
Situation Géographique :
-Département du Gard (30) , Altitude : 210 mètres .
-Orientation : Sud – Sud-Ouest.
-Données Locales : ( PVGIS Photovoltaic Geographical Information System)
Dju : base 18°C = 1712, base 20°C = 2124 pour 206 jours de chauffe (15 Octobre au 15 Mai)
-Température de base : -6°C
Descriptif de l'Habitation
- Maison plain-pied sur Vide Sanitaire de conception thermique BBC RT2012.
- Surface habitable : 143m², Volume chauffé : 358m3, Hauteur sous plafond : 2,50m
- Mur extérieur : briques multi-alvéolaires POROTHERM GF R20, épaisseur 20cm.
- Charpente fermettes traditionnelles.
- Tuiles Plein Sud de marque Gélis
- Fenêtres en Double vitrage Pvc 4/16/4 Uw= 1.5 (W.K) Baie coulissante en alu 4/16/4 Uw = 1.8 (W.K)
Baies fixes alu 4/16/4 Uw= 1.5 (W.K).
-Volets roulants pvc isolés commande centralisée.
Façade SUD:
Façade EST:
Plan : (Extrait Autocad)
Ventilation et Isolation RT2012 :
La VMC est assurée par une simple flux hygro B.
L’isolation :
Murs : Prégimax (produit Lafarge)120 mm+13 mm (0.0295 W/(m.K))
Plancher Duo : hourdis polystyrène 160 mm Up = 0.23+ EFFISOL TMS SI 80 mm (0.022 W/(m.K)) (produit Saint Gobain)
Plan coupe de l’isolation plancher :
Combles laine de verre soufflée (produit Saint Gobain ) isolène4 = 460 mm (5.5 Kg/m2)
(0.045 W/(m.K))
Bien souvent oubliées dans le calcul des déperditions, ici les 600 suspentes font chuter le R de 10 à 7.
Tableau des coefficients thermiques Nelly30/Effinergie:
Loin d’être une sphère, la villa possède une surface importante de mur directement en contact avec l’extérieur (185 m2) ce qui explique malgré une très bonne isolation :
Un UBat très moyen de 0.343.
Et un G de 0.573 juste passable. (G calculé par rapport aux déperditions de surface données par l’UBat + les déperditions de ventilation)
La RT2012 impose une surface vitrée au moins égale à 1/6 de la surface habitable soit 143/6 = 23.8 m2, nous sommes à 22.5m2 donc très proche.
Bilan énergétique:
On constate que la ventilation, les menuiseries et les murs sont les points « faibles » de la villa.
Caractéristiques du Plancher chauffant Rehau et de son alimentation.
Le but :
Essayer d’obtenir une température moyenne de l’émetteur (le PC) la plus basse possible.
Essayer d’obtenir un Delta T (sortie-entrée PC ) le plus faible possible.
Ne pas dépasser 28°C pour la température superficielle du sol.
Ceci afin d’optimiser au maximum le cout d’exploitation du chauffage.
Comment :
Surface totale:143m2
12 boucles : 2 boucles en 16/20 et 10 boucles en 13/16 (Rehau) Long. totale = 908m avec un pas qui varie entre :
5 cm sur la périphérie des murs extérieurs.
10 cm dans les salles de bains
15 cm pour toutes les autres pièces sauf les chambres où le pas est proche de 20.
Les calculs sont basés sur une température extérieure de: -6°C et une température intérieure de: 21.5° C
Pour réaliser le calepinage du PC et faire simple (ne pas rentrer dans des calculs complexes) je me suis basé sur un pas de 15 cm par défaut (qui donne environ 60 W/m2 pour la T°C ambiante de 21.5°C).
Donc 143 m2 donne une puissance de 143 x 60 = 8580 W.
Les déperditions à la température de base de -6°C étant proche de 5700W.
La surpuissance émissive supplémentaire de 2900W environ va permettre de passer avec une température moyenne plus faible dans le PC.
En théorie une puissance de 5700 W / 143 = 39.8 W/m2 est suffisante.
Volume d'eau du réseau PE : 133 Litres
Volume d’eau du réseau cuivre : 39 Litres soit un total de 172 Litres
Un Ballon tampon en série d'une capacité de 754 litres.
Un volume total d’eau de 926 Litres.
Les accessoires sont en diamètre 2’’ : Pot à boue, dégazeur et vanne manuelle 3 voies (uniquement pour voir l’influence du BT sur les court-cycles).
Un vase d’expansion de 35 litres est positionné sur le retour.
Réseau PE:
L’étude faite par le grossiste avec le logiciel REHAU était basé sur un seul double collecteur avec 9 circuits et une distribution commune pour certaines pièces.
Ne trouvant pas cette étude vraiment rationnelle, J’ai refait le calepinage avec deux zones :
Chaque pièce dispose d’un réglage indépendant.
-Un double collecteur à 5 circuits
-Un double collecteur à 7 circuits
Débitmètre permettant le réglage des différents débits ( Donc la température ambiante par pièce) sur les collecteurs REHAU :
Réseau cuivre::
Alimentation des quatre collecteurs REHAU par un réseau cuivre (en vide sanitaire) de diamètre 50 x 52 (pour limiter au maximum les pertes de charges) et d’une longueur totale de 20 mètres. Le réseau est sur-isolées avec de l’armaflex de 19 et noyées dans de la laine de verre.
Plan coupe de l’isolation du réseau cuivre:
Calepinage du PC : distribution en deux zones :
Tableau de répartition du réseau PE :
Synoptique.
Vue d’ensemble de l’Unité intérieure non isolée.
Vue d’ensemble de l’Unité intérieure isolée.
Vue de l’Unité extérieure.
Coulage de la Chape Liquide Lafarge Anhydrite Agilia de 5cm-6cm d'épaisseur.
Détails et caractéristiques de la Pompe à Chaleur Extensa 6 KW:
Comprenant :
- Module hydraulique intérieur de marque Atlantic sans appoint électrique. (une option que je n’ai pas prise)
- Une régulation Siemens Albatros avec :
Une centrale d’ambiance radio avec une sonde d’ambiance, une sonde extérieure.
Possibilité de fonctionner en ambiance pure, en loi d’eau pure sur le départ ou un mix ambiance / loi d’eau.
Le dégivrage par inversion de cycle est basé sur une mesure de la T° extérieure et la T° du fluide (évaporation). Quand la batterie est propre, les 2 courbes évoluent dans le temps de façon parallèles, dès qu'elles divergent, l'échange ne se fait plus correctement la PAC va dégivrer la batterie.
- Unité extérieur de marque Fujitsu , monophasé . (exposée Nord ouest),
Données CERTITA :
Puissance calorifique restituée de 6.0 kw à +7°C avec un régime eau 30/35°C
Puissance calorifique restituée de 5.03 kw à -7°C avec un régime eau 30/35°C
- 7 mètres de liaison frigo 1/2-1/4 avec son isolation d’origine + une isolation armaflex- laine de verre.
Mise au point de l’installation:
Partant du principe que :
- faire simple est toujours plus performant et fiable, « surtout ne pas faire une usine à gaz ».
- Pas de régulation modifiée.(bien incapable car ce n’est nullement mon domaine et la régulation Siemens d’origine fait très bien son « boulot » .)
Centrale d’ambiance T78 (radio) Siemens :
-Un seul circuit en série : Echangeur-BT-PC-Echangeur.
L’ ECS est assurée par un cumulus de 300 litres.
Respecter les fondamentaux de l’hydraulique et de la thermodynamique est un gage de performance, j’ai donc essayé de :
-Diminuer au maximum les pertes de charges permettant un bon débit nominal avec un diamètre du circuit d’alimentation cuivre conséquent.
-Réduire au strict minimum les coudes et les vannes.
-Fonctionner avec une T°C départ PAC la plus faible possible.
-Fonctionner avec un Delta T Sortie-Entrée échangeur le plus faible possible.
Savoir écouter les PRO .
-Une PAC inverter sera toujours plus performante avec des cycles très longs, donc privilégier la durée et une puissance modérée plutôt qu’une puissance plus grande et une durée plus courte.
-Avec un PC, éviter d’utiliser les plages « économie » (régime réduit), elles n’ont d’économie que l’appellation.
-Ne pas avoir peur de sur- isoler les réseaux hydrauliques et Gaz. (Le refoulement compresseur atteint parfois 80-90°C.)
L’idée.
-Faire fonctionner correctement la technologie inverter en Loi d’eau sur le départ (sans réglage d’hystérésis, même si ces machines sont prévues à l’origine pour travailler en Loi d’air), avec un PC très basse Température. (T°C moyenne < à 28°C)
Le problème rencontré est le court-cycle.
En mi saison avec l'augmentation de la T°C extérieure (10-15°C), les déperditions diminuent fortement.
La PAC se retrouve en surpuissance dans la dans la zone 0-30% et ne régule plus par la variation de fréquence mais travaille avec une puissance constante TOR) le PC n'aura pas le temps d'absorber l'énergie fournie par la PAC et l'eau du PC va atteindre trop rapidement la loi d'eau.
Pour s'en convaincre, il suffit de consulter ITOW où une grande majorité de PAC inverter ne régulent pas en modulation de fréquence et font des courts-cycles assez impressionnants. (Attention les compresseurs n'en sont pas friands)
Les rares qui régulent correctement sont bien souvent en loi d'air.
Les temps de fonctionnement sont fortement réduits : l'inertie, de la chape anhydrite de 5 à 6 cm, devient alors un inconvénient.
Une................. des solutions :
Augmenter la capacité totale en eau à l'aide d’un BT de volume conséquent..
Le mettre en série sur le départ PAC pour mieux « tamponner » les dégivrages et ainsi avoir une progression linéaire de la température retour PC qui ne subit aucune baisse.
Pour exemple, avec un volume total de 926 litres (PC +BT+ Réseau) une baisse de 1.5°c de la T°C d'eau à 10°C extérieur (les déperditions de la villa étant de 2.5Kw environ), représente une quarantaine de minutes de temps de réserve avant un éventuel redémarrage. (qui ne devrait pas se produire car ces quarante minutes vont permettre au PC d'absorber lentement l'énergie et ainsi diffuser dans la villa la chaleur nécessaire pour obtenir la T°C ambiante désirée et atteindre le point de consigne qui donnera l’ordre à la PAC de s’arrêter).
Pour résumer.
Le plancher Chauffant ne permet pas de stocker l'énergie rapidement (seulement une bonne centaine de litres d’eau) du fait de son inertie, par contre le volume d’eau important du BT va le permettre.
J’ai testé les trois régulations toujours avec le BT : (en mi saison je testerai sans BT pour confirmer son utilité)
1 Ambiance pure
2 Loi d’eau pure sur le départ
3 Un combiné loi d’eau / sonde d’ambiance. C’est en fait une loi d’eau auto-adaptative en fonction de la T°C d’ambiance (Un réglable de 0 à 100% module le déplacement de la loi d’eau.)
Toutes les trois fonctionnent, cependant j’ai choisi la régulation sur Loi d’eau couplée à la compensation de la T°C ambiante avec un effet de 25% sur celle-ci.
Une solution qui tient compte de :
- la température extérieure,
- de la température intérieure ambiante
- des apports annexes. (Humain, baie vitrée, poêle, cheminée etc)
Loi d’eau (au 24/01/2013):
Comment est calculée la compensation :
Exemple, J’ai une consigne de 21.5°C, la température mesurée est de 20°C, le déficit en degré est de 1.5°C, l’effet est réglé sur 25%, la loi d’eau va être augmentée de 0.25 X 1.5 = 0.375°C.
COURBE BLEU :
COURBE ROUGE = LOI D’EAU ACTUELLE:
Pente = 0.58
Translation = -4.50°C
Compensation d’ambiance = 25%
On voit que cette Loi d’eau avec une pente de 0.58 et une translation de -4.5°C correspond à une loi d’eau de pente 0.42 sans translation COURBE NOIRE à la température de -7°C -8°C.
Les résultats basées sur 3 MOIS de données Itow:
Une »invertérisation » en loi d’eau très correcte avec parfois une stabilisation de la T°C de refoulement un peu longue à se mettre en place surtout après chaque modulation de fréquence du compresseur.(normal d’après Atlantic)
Extrait graphique compteur itow du 29/01/2013 montrant parfaitement "l'invertérisation"
La température moyenne de l’eau (à la température extérieure de base de -6°C) est de l’ordre de 28°C au lieu des 31 – 33°C couramment constatée.
Le 18/01/2012 (Température la plus basse observée à ce jour de -4.1°C proche de la température de base de -6°C)
Avec seulement une T°C sortie PAC maxi autour de 29.2°C,une entrée PAC de 26.2°C soit un Delta T de 3.0°C (une température moyenne 27.7°C) le rendement du système obtenu est satisfaisant.
La température au sol mesurée avec un thermomètre à contact étant de 26°C environ, si l’on prend comme coefficient d’échange 11W/m2 .°C (pour une T°C ambiante de 22°C)
Cela donne une puissance de chauffage du PC de :
P = 11 X 1 X (26-22 )= 44W/m2 assez proche des 39.8W/m2 calculés pour -6°C
La réalité du terrain semble bien confirmer la théorie.
TABLEAU MENSUEL des :
- DeltaT moyen, T°C Moyennes Extérieures et Ambiantes.
- KWh Moyen/jour consommés et cout Euros.
-Une extrapolation sur l’année de chauffe pour évaluer la consommation sur la saison.
L’extrapolation du cout annuel du chauffage de 202 Euros confirme le bon rendement de l’association :
PAC inverter Air/eau -PC sur une villa RT2012 sous un climat tempéré.
COUT TOTAL en AUTO-INSTALLATION :
EN CONCLUSION:
Le but est largement atteint :
-sur le plan performance. Environ 200 Euros par an pour chauffer 143 m2 à 22°C, c’est vraiment peu.
-sur le plan confort, je ne crois pas qu’il existe plus performant.
Pour la fiabilité du matériel et le mode de fonctionnement j’ai fait confiance à Atlantic qui préconise :
-De longues périodes de fonctionnement (pouvant aller jusqu’à du « non stop » par température très basse.) avec une puissance absorbée limitée.
-Plutôt que des périodes plus courtes, plus nombreuses et une puissance absorbée plus importante.
Cela parait assez évident pour le rendement, mais peut- être un peu moins pour l’usure du matériel, seul l’avenir nous dira ?
le RSI ::
C’est là où cela se « gatte » si l’on néglige le côté confort du Plancher Chauffant.
Une comparaison in situ avec du air/air – consoles basses.
Villa Nelly30 sur PC: en auto installation12350 Euros.
Villa similaire RT2012 : Une PAC air/air de même puissance : avec une unité extérieure Fujitsu de 6 Kw couplée à deux consoles basses Fujitsu + 3 grilles pain dans les chambres. 3000 Euros.
-Même surface chauffée.
-Une T°C ambiante comparable.(un peu moins homogène toutefois)
-Une exposition identique.
-Dans la même situation géographique (à seulement 800 mètres de Nelly30)
-une isolation pratiquement identique hors mis l’isolation du plancher qui est une isolation classique par hourdis polystyrène. (Pas de plancher duo avec dalle flottante)
Cette installation n’a pas de compteur attribué au chauffage seul, je ne peux donc connaître la consommation réelle mais même avec un COP inférieur, l’écart est tellement important (9350 Euros),et avec en plus la possibilité de climatiser l’été que la comparaison devient vraiment disproportionnée.
Sur des villas de plain-pied aux normes thermiques RT2012 dans des zones tempérées, il parait évident que la solution air/air avec console basse est un choix nettement plus judicieux que la solution air/eau - PC.
Au tarif actuel du KWh, sur 20 ans il faudrait que le Système air/air consomme 467 Euros/an de plus que le système air/eau-PC. (soit 667 euros/an au lieu de 200 euros) pour amortir le système air/eau-PC par rapport au système air/air.
Une consommation supérieure de 233% par an : impossible évidemment.
Sur un plan confort j'ai fait un excellent choix.
Sur un plan Retour Sur Investissement j’ai fait un très très mauvais choix..
qui n'est pas mauvais du tout dans ce type de villa, même si l'on n'atteint pas la référence du PC.
(je comprends un peu plus a chaque fois), j'ai quelques petites questions pour toi...
surtout quand l'on veux optimiser la puissance au maximum.
