DAIKIN - AIR/EAU - Altherma BT monobloc 11kw +fioul - Zeb66

[zeb66]

Bonjour,
Etant donné l'évolution du prix du fioul, il était temps de faire quelque chose...

Synthèse technique:

Emplacement sud Perpignan en zone abritée. NDJ:1380

Habitation: Volume chauffé: 393m3 plein pied sur cave, orientée plein sud. Construction traditionnelle 1970.
Murs blocs creux terre cuite 20 + vide sanitaire 5cm + cloison doublage brique creuse 7cm + plâtre. Vitrage à l'ancienne à petits bois.
Isolation laine de verre 30cm dans les combles.
Chauffage fioul et radiateurs fonte.
Consommation annuelle: moyenne 2005-2010 :1650L

Puissance de chauffe installée: 17.25Kw à DT50°

Volume d'eau en mode PAC: 200L + équivalent fonte(820kg /9.5 = 86L) = 286L
Pertes de charge totales : 4.7m H2O à 1600L/h (mesuré)

Objectif:
Garder la chaudière fioul(qui pourrait également fonctionner au charbon ou au bois) et mettre en place un fonctionnement
alternatif chaudière ou PAC, en renforçant la puissance de chauffe (ajout de 2 radiateurs acier Kermi + 1 fonte) afin de ne pas
dépasser 47° départ PAC par -3° (très rare ici)
Fonctionnement en loi d'eau avec thermostat d'ambiance. Le thermostat-programmateur électromécanique existant est conservé
et sert aux 2 modes de chauffage. Il est commuté automatiquement par sélection du mode de chauffage au tableau de commande.
L'hystérésis du thermostat a été augmentée, puis rediminué car inutile chez moi avec l'inertie de la construction.

Le compteur électrique dédié ainsi que le compteur de chaleur permettront de chiffrer le comportement quotidien de la PAC et
de calculer son COP saisonnier.

Par ailleurs la PAC est instrumentée pour avoir un suivi en temps réel:
Les temp. départ et retour sont mesurées par sonde PT1000. Les temp. intérieure et extérieure par des LM35
Comptage thermique 1 pulse/kWh
Comptage électrique 1 pulse/0.5Wh
2 capteurs de tension opto-isolés branchés dans la PAC pour l'obtention de son statut: Arrêt-Marche, chauffage-dégivrage.

Les signaux analogiques et TOR sont envoyés vers un datalogger piloté par un programme sur PC.
Les données du datalogger sont ensuite analysées par un second programme et transformées en graphes.

Capteurs, amplis de mise à niveau, datalogger et programmes sont faits maison.
Les modifications de l'existant: plomberie-maçonnerie-électricité ainsi que la mise en place et les réglages sur la PAC
sont effectués par moi-même.

Bilan financier

Machine:
Daikin Altherma BT monobloc 11kw 220v Modèle EDHQ011A6V3 + transport 4958€ TTC
Mise en service 430€ TTC

Pièces:
- ciment, plaques ondulées et bois de charpente.
- 5m tubage isolé Uponor ThermoTwin 2x32/175, 25m multicouches DN32, 15m multicouches DN16
- coudes et raccords multicouches, coudes Tés et raccords fonte noire, vannerie.
- vase d'expansion, 2 soupapes sécu avec mano, pot à boues Dirtcal, clapet-disconnecteur, 2 purgeurs d'air Caleffi Robocal
- 2 radiateurs acier Kermit X2 type 11 total: 2600w, 7 coudes de réglage
- tableau électrique, 2 disjoncteurs 16A, Inter diff 30mA, compteur d'énergie, 50m cable RO2V1000 3x2.5, 10m gaine EDF rouge.
- compteur de chaleur Actaris TH4 Intégral + option sortie d'impulsions débit et kW thermique.
- quincaillerie diverse, loctite 542, tubes mousse et laine de verre pour calorifugeage.
Total fournitures 1600€ TTC
C.I. sur machine 4958 x 0.22 -1091€


Cout total net: PAC + fournitures + Mise en service -C.I. 5997€ TTC


Hors bilan
valise Virax filières BSPT 5 peignes à droite et 2 peignes à gauche 293€ TTC

Retour sur investissement prévu: 4 ans 1/2

L'installation est sous pression depuis le début de juillet mais j'attends un temps un peu plus frisquet pour le démarrage (hier 34°).

Schéma des modifications nécessaires


Couplage_chaudière-pac_1
http://zebulon-02.pagesperso-orange.fr/ ... -pac_1.jpg

Couplage_chaudière-pac_2
http://zebulon-02.pagesperso-orange.fr/ ... -pac_2.jpg

Couplage_chaudière-pac_3
http://zebulon-02.pagesperso-orange.fr/ ... -pac_3.jpg

Sorties de PAC(eau-électricité)
http://zebulon-02.pagesperso-orange.fr/ ... rt-pac.jpg

Entrée dans la cave
http://zebulon-02.pagesperso-orange.fr/ ... e-cave.jpg

Vue AR de la PAC sous abri
http://zebulon-02.pagesperso-orange.fr/ ... s-abri.jpg

Vue AV de la PAC sous abri


Tableau électrique
http://zebulon-02.pagesperso-orange.fr/ ... ud-pac.jpg


Modélisation du comportement de la PAC et du réseau de chauffage.


C'est tout pour le moment, j'attends l'arrivée des mauvais jours de pied ferme

zeb66

[zeb66]

Mise en service de la PAC le 10 novembre 2011

Premiers résultats après 8 jours de fonctionnement.
temps très humide, températures de saison
COP moyen sur les derniers 8 jours : 4.14

Saison 2011-2012
Bilan Thermique mensuel:

Code : Tout sélectionner

 Date          Product. Therm.          Conso. Elec.           COP
10.11.11      mise en marche
30.11.11          918 kWh                 238.17 kWh         3.85
31.12.11          2377                        651.02                3.65
31.01.12          2724                        795.21                3.43
29.02.12          3258                        985.52                3.31
31.03.12          1556                        373.65                4.16
30.04.12          1129                        259.38                4.35
15.05.12            211                          50.10                4.21
Totaux:          12173                       3353.00                3.63 (SCOP)
  
Bilan saisonnier:
Conso thermique:		12173 kWh
Conso électrique:		 3353 kWh
COP saisonnier	:                     3.63

1/
Conso fioul des années passées moyennée sur 5 ans:	1700l
Conso électrique chaudière:								  ~ 120kWh
Prix fioul au cours actuel: 1700 x 1.03 = 1751€
Prix électricité:                120 x 0.12  =     14.4€
Coût total au fioul:                            =  1766€

2/
Coût total chauffage PAC:	3353 x 0.12 = 402€

Economie réalisée:	1766 - 402 = 1364€ ou encore une baisse de coût de 1766 / 402 = 4.39 fois

Conclusion: Opération très positive, conforme à mes simulations de départ, avec un COP légèrement plus bas que prévu étant donné que la région a subi une vague de froid la plus forte de ces dernières 20 années.
Amortissement en un peu plus de 4ans. Infiniment plus rentable que les assurances-vie.

Code : Tout sélectionner

Saison 2012-2013
 Date          Product. Therm.          Conso. Elec.           COP
31.10.12              690                      160.35                4.30
30.11.12             1912                     446.39                4.28
31.12.12             2898                     786.32                3.69
31.01.13             2937                     805.39                3.65
28.02.13             2828                     791.76                3.57
31.03.13             2294                     555.88                4.13
30.04.13             1541                     362.90                4.25
31.05.13               877                     195.91                4.48

Bilan saisonnier 12-13
Conso thermique:		15978 kWh
Conso électrique:		  4105 kWh
COP saisonnier (SCOP]:             3.89
Coût chauffage: 4105 x 0.132 = 542€
Remarque: Saison de chauffe nettement plus longue que la moyenne des années passées. Cependant les réglages ont été optimisé sur la base des résultats de la première année et le COP est nettement amélioré. 
                                 ---------------------------------------

Saison 2013-2014
kWh 2013-2014: 0.142; Panne du circulateur Wilo fin novembre, remplacé par Salmson Priux-Home le:06.01.14
 Date              Index-Th         Index-el            Th           El            COP
31.05.13            28628           7461.45
20.01.14            35371           9372.44          6748       1911          3.53
31.01.14            36353           9629.00            982         256.56     3.83
28.02.14            38581          10189.59          2228        560.59     3.97
31.03.14            40322          10593.36          1741        403.77     4.31
30.04.14            41068          10748.06            746        154.70     4.82
31.05.14            41350          10801.47            282          53.41     5.28

Bilan saisonnier:
Product. thermique PAC:  12722 kWh
Conso électrique:               3340 kWh
COP moyen (SCOP]:            3.81
Coût chauffage: 3340 x 0.142 = 474€
Remarque: la défaillance du circulateur Wilo a impacté sensiblement le COP d'octobre à janvier, période
la plus froide de la saison, ensuite la mise en place du Priux a augmenté notablement le COP.
La saison prochaine bénéficiera à plein de l'économie de courant.
Le COP moyen sur 3 saisons complètes est de 41350 / 10801 = 3.83
Résultat très satisfaisant hormis la défaillance du Wilo déjà en panne intermittente à la livraison de la PAC.
Pas d'utilisation de la chaudière fioul en 3 ans, comme prévu au départ, elle reste cependant comme secours, en cas de rupture EDF, voir une panne de PAC.
Le groupe diésel de 3.3 kW au fioul assure l'appoint électrique de secours ainsi qu'éventuellement en hiver, l'alimentation de la chaudière fioul.

Graphique ci-dessous:
Graphe de 24h de fonctionnement du 17 au 18.11.11
COPmoy= COP moyen calculé sur la session de mesure.
Qth= production thermique en kWh sur la session.
Qel= consommation électrique sur la session.
Qstdby= Consommation électrique en standby.
DJ= Nombre de degrés de différence entre la température extérieure et intérieure (nominale 20.5°) intégrée sur 24h moins 3°
20.5 - 3 = 17.5° Soit la température d'équilibre de la maison tenue à 20.5° pour une température moyenne sur 24h de 17.5° par temps normal,
c-à-d: vent faible, journée partiellement ensoleillée et hygrométrie de 50%.
Cet indice, calculé à partir d'enregistrements de février-mars et novembre-décembre 2011 permet une bonne comparaison
des différents graphes obtenus.
Il est bien entendu spécifique à cette construction, sa localisation et son orientation.

à noter qu'il n'y a pas eu de dégivrages au cours de la session, seulement 3 tests de moins d'une minute.

[givermac]

Bonjour,
Je suis en train d'installer le même système que vous pac/chaudière.
Comment faites vous pour couper la pac et basculer sur la chaudière, quel(s) fil(s) couper ?
pac : daikin 11kw

Merci pour l'info.

Cordialement,
JP Bonnefoy

[zeb66]

Bonjour,
- Le thermostat, un Theben électromécanique est commun aux 2 chauffages et vient en complément de la loi d'eau.
- Un commutateur à came tripolaire 35A 380V à trois positions commute phase, neutre ainsi que le contact du thermostat vers la
machine sélectionnée(visible sur la photo du tableau électrique) Il est monté dans un boitier séparé à gauche du tableau.
Le thermostat est toujours alimenté, seul le contact est commuté.
Normalement il n'y a pas de modifs à faire sur les machines, il faut prendre la borne prévue pour le contact du thermostat sur la chaudière.
Attention à la phase!
Chez moi, la chaudière se commande par la phase et la Daikin par le neutre, j'ai donc placé en intermédiaire, un contacteur modulaire bipolaire
dans le tableau, ce contacteur est commandé par le thermostat et chacun des contacts fournit la bonne phase à chaque machine.

[zeb66]

Enregistrement sur Décembre 2011

[zeb66]

Démarrage à froid + backup
Le COP en prend un coup!

[rod95]

peux tu me dire comment a tu installé ta "télé info" pour avoir autant d' information sur fonctionnement de ta PAC?
tu utilises quoi comme appli ? branchement ? cout?
merci pour ton retour

[zeb66]

peux tu me dire comment a tu installé ta "télé info" pour avoir autant d' information sur fonctionnement de ta PAC?
tu utilises quoi comme appli ? branchement ? cout?
merci pour ton retour

Regarde mon premier post au début je donne toutes les infos.
Pour résumer j'ai tout fait moi-même, matos et programmes, et j'ai branché 2 points de mesure dans la PAC.
Au total ça m'a couté ~ 60€
le datalogger: 6 entrée analogiques, 2 entrées de comptage, 1 entrée "latchée", 2 entrée TOR et 8 sorties TOR
- 4 capteurs de température, 2 PT1000 et 2 LM35 assemblés et calibrés par mes soins au "petit oignons", je dispose pour cela d'un Th au mercure de lecture à 0.05°
- 2 capteurs de tension isolés opto également maison
Plus un certain nombre d'heures, pour concept,élaboration des schémas, montages, test et calibrations.
Achat d'un compteur d'énergie sortie opto 1pulse/0.5W
Pour la mesure du débit et de la production thermique j'ai installé un compteur d'énergie thermique Actaris avec sorties opto pour débit d'eau et débit thermique.
Débit eau: 1 pulse/10l
Débit thermique 1 pulse/kWh
Mais ça n'est guère transposable, tout fonctionne sous Linux, le datalogger et naturellement mes programmes.
ça doit bien faire 8 ans maintenant que j'ai abandonné Windows

[zeb66]

Bonjour zeb66,

Bravo pour ta démarche et ta présentation.

Bonjour RV45,
Je te remercie pour ton appréciation.
Bah, il faut bien occuper les longues journées de retraite et comme je ne suis ni foot, ni télé, ni journaux!
Il y a encore quelques années j'avais un grand voilier pour occuper mon temps, d'ailleurs ça occupe presque autant à la mer qu'au port mais mon grand age ne me le permet plus hélas.
Mais bon, il me reste encore, le bricolage, l'électronique, la lecture, la musique et la marche à pied!...

[zeb66]

Le graphe du mois de Fevrier:
Mise en service du détecteur de givrage en service.
Détecte aussi le vent!
Très froid mais pas de givre, hygro à ~20


Le graphe du mois de Février, avec le détecteur de givrage en action, mais avec la commande de dégivrage débranchée pour observation du dégivrage selon Daikin:


Le graphe du mois de Avril:

[/img]

[zeb66]

Voici donc ci-dessous les renseignements demandés.
Pour le C.I. j'ai utilisé un circuit simple face pastillée pour prototypage (verre-époxy de préférence).
Avant montage dans le boîtier, les 2 faces ont été tropicalisées puis passées au four à 50° 1h.
Le réglage du niveau de dégivrage a été réalisé sur place pendant une phase de givrage.
Pour d'éventuelles questions, SVP reportez-vous sur ce fil; merci:
http://www.chaleurterre.com/forum/viewtopic.php?t=13946

Le boîtier:


Le schéma:


Implantation:


Vue coté composants:


Le capteur différentiel est relié à l'extérieur de la PAC pour la référence de pression, l'autre tuyau débouche à l'arrière des ventilos et entre les deux. Tuyaux en silicone de diam: 4mm vendu chez les marchands d'aquariums.

[zeb66]

Modification sur le circulateur

Le problème:
Le débit en vitesse 2 est encore excessif, dépassant largement le calibre du compteur de chaleur et d'autre part inutile au regard de la puissance
maximum délivrable en dessous de zéro.
Pour la première saison de chauffe, je me suis contenté de brider le départ pour obtenir les 1500l/h(**) voulus, mais cette solution simple a comme
inconvénient de rendre problématique le redémarrage du circulateur après une longue période d'arrêt par manque de puissance pour palier le "collage"
du circulateur (redémarrage d'automne par exemple).

** 1.5M3/h avec un delta de 5° donnent un transfert de 8.7kW et c'est le maximum que la PAC peut délivrer entre -2 et -7°

Le Circulateur:
Marque: Wilo
Genre: 2 vitesses
230V 50Hz
V1 210W 1A
V2 175W 0.9A

Solution:
Techniquement, la solution consiste à piloter le circulateur avec un variateur de vitesse.
Les avantages sont nombreux:
- Réglage exact du débit voulu.
- Démarrage et arrêt en douceur, ménageant la pompe et les circuits hydrauliques.
- Possibilité de "booster" le circulateur au démarrage pendant un bref instant, c'est-à-dire passer en 2-3s de 10% à 100% de la puissance nominale,
puis redescendre progressivement à la puissance de travail. Le "boost" permet de débloquer un circulateur "collé".
- Économie d'énergie.
- Excellente protection du circulateur par le variateur.
- Pas de problème de délai en maintenance, tous les circulateurs du marché sont utilisables,
y compris les mono-vitesse, il suffit de sélectionner une pompe ayant la courbe débit-pression adéquate voire même dans une puissance légèrement supérieure.

Inconvénient:
Le prix ~160€

J'ai utilisé un variateur que par bonheur j'avais dans mes tiroirs, utilisé il y a quelques années sur une pompe de jardin.

Il s'agit d'un variateur de marque Invertek(anglais) pour moteur asynchrone monophasé. Ce type de variateur est rare, électroniquement pas évident à réaliser
et pas vraiment idéal par rapport au pilotage d'un moteur asynchrone triphasé; mais quand on n’a pas le choix ou qu'il faut faire avec ce qui est en place,
l'inverter monophasé est utile.

Caractéristiques de l'Invertek:
Puissance maxi du moteur: 370W (1/2CV)
Sortie nominale: 2.3A maxi 3.45A(60s)
Tension de sortie: 0 à 230V
Fréquence: maxi 120Hz

Le variateur est donc largement dimensionné par rapport à la charge du circulateur, mais comme je l'ai...

Réalisation:
- Mise en place du variateur dans le compartiment hydraulique et modification du câblage.
La mise sous tension du variateur démarre le circulateur.
- Programmation du variateur, courbe de "boost", durée et fréquence de travail.

Résultats:
Après une légère retouche de la fréquence de travail, le débit s'établit à 1530l/h pour 40Hz et reste très stable.
Le démarrage s'effectue en douceur et en silence.
Les consommations:
Tension de fonctionnement: 184V RMS
Intensité: 0.7A
La consommation du variateur est de 3% de la charge.
Température interne du variateur: 32° (externe 16.5°)
Fréquence de commutation: 8Khz semble un bon choix, 16 et 32kHz augmentent légèrement la conso. du variateur sans bénéfice pour le circulateur.

Rendement:
184V x 0.7A = 129VA en sortie de variateur.
La consommation en entrée du variateur est de ~75W et le Cos φ = 1
Adopté !

Photo du variateur en place dans le bloc hydraulique
[img]http://zebulon-02.pagesperso-orange.fr/ ... allé_2.jpg[/img]

[zeb66]

Un graphe de 36h fin février 2013 dans une période fraiche.
Le COP pour février(le plus froid) s'établit à 3.57, ce qui devrait donner un COP saisonnier de ~3.8
Le dégivreur fonctionne au poil!, jamais de colmatage ni glace.

[zeb66]

Objet: Modification
Le circulateur d'origine: Wilo TOP 25RL 210W, auparavant piloté par un variateur de vitesse est
remplacé par le circulateur Salmson modèle Priux-Home ref: 80-25/180mm.
Remplacement très facile, juste le moteur à tourner de 180° pour avoir le panneau de lecture dans le bon sens.
Temps nécessaire: ~ 1H 1/4 pour le remplacement et le réglage du débit correct, l'isolation d'origine du
circulateur est encore utilisable.
Coût de l'opération: 198€ port compris.
Réglage à puissance constante, bouton positionné entre II et III, consommation= 40W au lieu de 155W
avec le Wilo, pour un même débit.
Le COP a pris un coup de chaud, je relève aujourd'hui:
Temp. ext: ~ 12.5° Temps départ: 36° Delta T: 3.25° Hygrométrie: 80% et machine en position faible bruit.
COP moyen sur 10kWh (thermique) = 5.17
Dans ces conditions de fonctionnement, la machine tourne à sa puissance minimum, la conso. électrique
globale est de ~930W, le mini-minimorum est à ~ 870W.
Évidemment, ces conditions sont très favorables à l'accroissement du COP:
ventilos en basse vitesse et conso. très faible du circulateur, la conjonction de ces 2 facteurs "booste"
le COP de près de 20% ,soit dans ces conditions, un passage de ~4.3 à ~5.17
Pour une PAC monobloc, dans des régions plutôt clémentes, le gain escomptable sur le COP global annuel
devrait dépasser 12 à 13% et le cout du circulateur remboursé en 3 ans par l'économie d'électricité.
Pour mémo, sur ces machines le circulateur tourne en permanence lorsque la température externe
passe en dessous de 4-5° en prévention du gel du bloc hydro et des tuyauteries externes.
De ce fait, du courant est consommé même hors demande de chauffage, un facteur également négatif
sur le COP.
Le COP global de la saison 2012-2013 a été de 3.89, il devrait donc passer à 3.89 x 1.12 = ~4.40,
pour une saison équivalente; ça me paraît un peu optimiste, mais ~4.25, ça peut le faire...
Voici la doc du circulateur:
http://zebulon-02.pagesperso-orange.fr/ ... E_50Hz.pdf
et ou l'on peut le trouver:
http://www.prosynergie.fr
À suivre...

Photo du circulateur en place, avant remontage de l'isolation, on peut remarquer l'encombrement nettement
plus réduit de ces nouveaux circulateurs.

[zeb66]

Pour comparaison: voici 2 enregistrements effectués dans les mêmes conditions climatiques.
Le premier relevé effectué le 18.11.2013 et le second le 07.01.2014
- Hygrométrie élevée ~ 90% HR
- Vent faible < 10 km/h
- Temp. interne 21°
- Écart des températures intégrées sur 24h soit un NDJ de 7.84° pour le premier et 6.5° pour le second.

Ce qui diffère dans les 2 cas:
1/ graphe du 18.11.13
- Mode de fonctionnement: normal (pas de réduction de bruit).
- Pompe d'origine Wilo TOP RL25/ 8.5

2/ graphe du 07.01.14
- Mode de fonctionnement: Réduction de bruit.
- Pompe de remplacement Salmson Priux 25-80/180mm

Le COP moyen sur 24h est de 3.78 pour le premier cas et de 4.83 dans le second soit 4.83 / 3.78 = 1.28 de gain ou 28%.
Mais comme l'écart en degrés-jour est de 7.84 - 6.13 = + 1.7 degré-jour, il convient de minoriser ce gain afin d'égaliser les conditions.
On admet une diminution du COP de -3% par degré d'écart interne/externe, soit donc 1.7 x 3 = 5.1%
Le gain réel, toutes conditions climatiques égales est donc de: 1.28 / 1.051 = 1.22 soit 22% de gain réel sur le COP,
ce qui est très visible en comparant les 2 graphes; les carrés pointés représentent le COP calculé sur le dernier kWh thermique produit.
Sur le graphique 1, les carrés sont nettement en dessous de la ligne 5 (COP=5), alors qu'ils sont plutôt au-dessus dans le graphe 2.

Par ailleurs, contrairement à ce qui se dit sur le forum, la réduction de bruit appliquée pour des températures externes positives
ne réduit pas la performance, la machine inhibe le mode réduction lorsque c'est nécessaire, c'est à dire lors d'une demande
accrue de puissance de chauffe.
Cela se voit très bien sur le second graphe, aux reprises de 01h15 et 04h45:
- Tracé jaune = puissance électrique
- Tracé vert = dépression derrière les ventilos(la dépression augmente vers le négatif).
Dépression moyenne de -30 Pa en mode réduction et de -75-90 Pa réduction inhibée.
-90 Pa est la valeur de la dépression en marche normale.

ENR du 2013.11.18 - graphe 1

ENR du 2014.01.07 - graphe 2