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PAC - performance saisonnière

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Par Open DPE
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PAC - performance saisonnière

COP et SCOP

Le COP, coefficient de performance, est le ratio entre la puissance thermique produite par la pompe à chaleur et sa consommation électrique. Un COP de 3 signifie que la pompe à chaleur produit 3 kWh de chaleur pour 1 kWh d’électricité consommé.

Le SCOP, Seasonal Coefficient of Performance, est le rendement énergétique d’une pompe à chaleur sur une saison entière. De la même manière, un SCOP de 3, signifie, qu’en moyenne sur la saison, la pompe à chaleur produit 3 kWh de chaleur pour 1 kWh d’électricité consommé.

Une pompe à chaleur air/eau récente, offre des performances saisonnières (SCOP) > 3 en régime moyenne température et > 4 en régime basse température.

La norme qui décrit comment calculer le SCOP est l’EN14825.

EN14825

Points de test

Dans le cadre de la norme, une pompe à chaleur est testée en laboratoire à 7 points de fonctionnement. Le besoin en puissance est supposé proportionnel en fonction de la température extérieure (0% à 16°C et 100% à -10°C).

Les pompes à chaleur peuvent être testée selon un régime d’eau :

  • basse température (BT) : sortie d’eau à 35°C pour une température extérieure de -10°C. (application plancher chauffant)
  • moyenne température (MT) : sortie d’eau à 55°C pour une température extérieure de -10°C. (application radiateurs)
ConditionTempérature extérieureRatio puissance (%)Température d’eau (BT)Température d’eau (MT)
A-7883452
B2543042
C7352736
D12152430
E(Tdesign)-101003555
F(Tbiv)-7883452

Point E (Temperature de design) : température extérieure à laquelle la pompe à chaleur est dimensionnée (souvent -10°C).

Point F (Tbiv​ - Température Bivalente) : température extérieure limite où la puissance de la PAC seule suffit exactement à chauffer la maison. En dessous de ce point, l’appoint électrique (ou chaudière) doit s’enclencher (souvent -7°C).

Exemple : PAC 10KW R32 - moyenne température - puissance de design de 9.09KW à -10°C

ConditionTempérature extérieurePuissance (kW)Température sortie d’eauPuissance déclarée (kW)COP déclaré\(C_{dh}\)CR\(COP_{bin}\)
A-78,04528,041,970,91,001,97
B24,89424,743,250,91,003,25
C73,15363,555,010,90,894,95
D121,40303,967,000,90,355,92
E-109,09557,551,700,91,001,70
F-78,04528,041,970,91,001,97
  • CR (Capacity ratio - taux de charge) est le ratio entre le besoin de chauffage de la maison (3e colonne) et la puissance de la pompe à chaleur au point en question (5e colonne).
  • \(C_{dh}\) est le coefficient de dégradation de performance lorsque la pompe à chaleur réalise des cycles marche/arrêt
  • COPbin est le résultat final : le COP effectif de la machine pour une température extérieure donnée (un “bin”), une fois qu’on a pris en compte la pénalité des cycles. \(COP_{bin}(T_j) = COP_{d}(T_j) \times \frac{CR}{C_{dh} \times CR + (1 - C_{dh})}\)

Performance annuelle

Afin de calculer la performance annuelle, le fonctionnement de la pompe à chaleur est simulée sur tout l’hiver avec un climat de référence. Les villes de référence prises en compte pour le calcul sont Athènes (climat chaud), Strasbourg (climat tempéré), et Helsinki (climat froid).

Ensuite, pour chaque température extérieure, variant entre -10°C et 15°C pour le climat moyen, le besoin en puissance est calculé. Si la température extérieure est inférieur au point bivalent (-7°C dans l’exemple), alors un appoint électrique est mis en fonctionnement afin de compensé les besoins thermique.

Température extérieureHeuresRatio (%)Besoin puissance (KW)PAC – puissance (KW)PAC – COPAppoint électriqueProduction chaleur annuelle (kWh)Consommation annuelle (kWh)COPnet
-1011009,097,551,701,54961,5
-925968,747,711,791,032191331,6
-823928,397,881,880,511931081,8
-724888,048,041,970,00193982,0
-627857,697,692,110,00208982,1
-568817,347,342,250,004992212,3
-491776,996,992,400,006362652,4
-389736,646,642,540,005912332,5
-2165696,296,292,680,0010383872,7
-1173655,945,942,820,0010283642,8
0240625,595,592,970,0013434533,0
1280585,245,243,110,0014684723,1
2320544,894,893,250,0015664823,2
3357504,554,633,590,0016234523,6
4356464,204,363,930,0014943803,9
5303423,854,094,270,0011652734,3
6330383,503,824,610,0011542504,6
7326353,153,554,950,0010262074,9
8348312,803,635,140,009731895,1
9335272,453,715,330,008201545,3
10315232,103,805,530,006611205,5
11215191,753,885,720,00376665,7
12169151,403,965,920,00236405,9
13151121,054,046,110,00158266,1
1410580,704,126,300,0073126,3
157440,354,216,500,002646,5
       1877654953,42

Lire : à -8°C extérieur :

  • en moyenne, à Strasbourg (climat moyen), la température extérieure est de -8°C pendant 23h par an
  • la demande de chauffage de la maison est de 8.39 KW (9.09 * 92%)
  • la PAC ne peut fournir que 7.88 KW, avec un COP de 1.88
  • l’appoint électrique fournis 0.51 KW (8.39-7.88)
  • le besoin de chaud annuel est de 193 kWh (29h * 8.39KW)
  • la consommation électrique est de 108 kWh (7.88/1.88 + 0.51)*23h
  • le COP net est de 1.8 (193/108)

La somme de la production de chaud et de la consommation électrique est réalisée, afin de calculer le SCOP :

  • besoin de chauffage de 18 776 kWh
  • consommation électrique de 5 495 kWh
  • SCOP de 3.42

Il s’agit du \(SCOP_{on}\), c’est à dire lorsque la pompe à chaleur produit de la chaleur. La consommation d’électricité lorsque la pompe à chaleur est en standy-by ou en arrêt par thermostat est additionnée (56 kWh dans la PAC prise en exemple). Le \(SCOP_{net}\) est alors calculé. (3.38 dans l’exemple)

Le rendement annuel est calculé suivant la formule \(\eta_s = SCOP_{net} * 100 / 2.5 - 3\) (132% dans l’exemple).

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