Une pompe à chaleur au CO₂ pour un ensemble résidentiel de 28 logements

Appuyée par une pompe à chaleur à l’isobutane, une pompe à chaleur air/eau au CO2 moderne assure avec fiabilité le chauffage de trois bâtiments ainsi que leur production d’eau chaude. Ces bâtiments qui comptent 28 logements au total sont situés à Bassersdorf dans l’ensemble résidentiel «InSite». Cette installation montre comment les systèmes de chauffage fossiles peuvent être remplacés avec efficacité et durabilité, même dans des complexes résidentiels d’envergure.

Les 28 logements de ces trois immeubles d’habitation ne sont désormais plus chauffés au mazout, mais à l’énergie renouvelable.

Le CO₂ comme solution de rénovation

Grâce à une technologie moderne, deux pompes à chaleur utilisant des réfrigérants naturels sont utilisées dans l’ensemble résidentiel «InSite». Elles constituent une solution efficace et entièrement renouvelable venant remplacer le système de chauffage fossile utilisé jusqu’à présent, également parce que le chauffage urbain, le stockage du bois ou l’utilisation de la chaleur géothermique et souterraine ne sont pas possibles sur le site.Dans le cadre d’une offre de contracting, les services électriques du canton de Zurich (Elektrizitätswerke des Kantons Zürich EKZ) fournissent aux trois bâtiments de la chaleur pour le chauffage et l’eau chaude. Ces bâtiments comptent au total 28 appartements en propriété. Assistée par une pompe à chaleur à l’isobutane compacte, une pompe à chaleur au CO₂ d’une puissance d’environ 120 kW constitue l’élément central de l’installation.

Chauffage par pompe à chaleur utilisé

1× pompe à chaleur air/eau au CO2 d’une puissance de chauffage de 120 kW

1× pompe à chaleur eau/eau à transfert d’isobutane d’une puissance de 10 kW

3× production d’eau chaude décentralisée avec modules d’eau fraîche

Des températures de dégagement de chaleur élevées possibles

Les installations au CO₂ transcritiques ont fait leurs preuves dans l’industrie et le commerce et offrent aussi des avantages dans le secteur du logement: elles permettent d’obtenir des températures de dégagement de chaleur élevées et sont donc très bien adaptées pour alimenter en eau chaude plusieurs bâtiments. Par rapport à d’autres réfrigérants naturels, le CO₂ a en outre l’avantage de n’être ni combustible, ni explosif et, en petites quantités, d’être non toxique. Il peut cependant également présenter un risque d’asphyxie s’il est présent en concentration trop élevée. La pompe à chaleur de l’ensemble résidentiel «InSite» est donc installée dans une salle des machines séparée et dispose de détecteurs de gaz et d’une ventilation tempête qui, en cas d’incidents, évacue vers l’extérieur le gaz réfrigérant qui s’est échappé.

Une technologie robuste pour des pressions de système élevées

Les pompes à chaleur au CO₂ fonctionnent avec une pression de système très élevée (entre 80 et 130 bars). Les exigences liées à la fabrication de la machine sont donc très strictes. Grâce à une optimisation ciblée de différents composants et processus (p. ex. éjecteurs et évaporateurs partiellement inondés), les développeurs de CTA ont optimisé la pompe à chaleur au CO₂ pour des lotissements résidentiels d’envergure. Le résultat: une installation au CO₂ rentable pendant toute la durée d’utilisation.

Denis Vres (à droite),directeur Rénovations EKZ

Ensemble pour une bonne solution

«De tels projets montrent de manière impressionnante ce que la technologie permet de réaliser quand tout le monde tire à la même corde.» → En savoir plus sur le contracting d’énergie d’EKZ

L’eau chaude au centre de l’attention

Un refroidisseur extrait la chaleur de l’air ambiant pour la production de chaleur. La pompe à chaleur au CO₂ a besoin de cette chaleur pour évaporer et chauffer le réfrigérant à plus de 100 °C. Contrairement à d’autres réfrigérants, les installations au CO₂ transcritiques n’ont aucun condenseur, mais un refroidisseur de gaz. Celui-ci refroidit le CO₂ surchauffé de 110 °C à 32 °C sans qu’il ne se condense. La chaleur est alors transférée à 70 °C vers un ballon tampon et vers le réseau de chauffage de proximité pour les autres bâtiments.

Une chaleur distribuée dans les bâtiments

Dans chaque bâtiment, des accumulateurs de chauffage de deux fois 700 litres fournissent la chaleur destinée au chauffage et à la production d’eau chaude. Des stations d’eau fraîche sont utilisées pour l’eau potable. Ces stations chauffent l’eau chaude sanitaire via un échangeur de chaleur avec de l’eau chaude à 70 °C provenant de l’accumulateur, et ce, dès qu’elle est réellement nécessaire. L’énergie thermique est donc utilisée de manière optimale et représente aussi un bon choix sur le plan hygiénique. En hiver, le chauffage utilise également cet accumulateur. Les chauffages au sol fonctionnent ici avec une température de départ de 35 °C.

Une pompe à chaleur à l’isobutane comme «joker»

Une grande plage de température est nécessaire pour que la pompe à chaleur au CO₂ travaille de manière optimale. La température de retour doit être inférieure à 32 °C. Plus la température de retour est basse, plus la pompe à chaleur fonctionne efficacement. C’est ici qu’entre en jeu la pompe à chaleur à transfert d’isobutane, pour ainsi dire en tant que joker: lorsque la température de retour des maisons dépasse 30 °C, elle garantit que le retour pour la machine à CO₂ ne continue pas d’augmenter et que la plage d’utilisation reste inférieure à 45 °C. Le circuit de réfrigérant de la pompe à chaleur ne contient que 600 grammes d’isobutane, mais la pompe à chaleur atteint quand même une puissance de 10 kW pour le refroidissement du retour. La chaleur ainsi extraite est transmise à l’accumulateur de chauffage. Les jours où la température de retour des maisons est inférieure à 30 °C, la pompe à chaleur à l’isobutane n’est pas nécessaire et le retour est directement acheminé du ballon de retour à la pompe à chaleur au CO₂.

Une centrale de chauffage et des sous-stations dans les immeubles d’habitation: en cas de température de retour trop élevée, la pompe à chaleur à l’isobutane garantit que la température de retour au niveau du refroidisseur de gaz de la pompe à chaleur au CO₂ est toujours inférieure à 45 °C.

Des expériences positives

Les premières expériences faites à Bassersdorf en matière de production de chaleur sont prometteuses. L’emploi du CO₂ comme réfrigérant et son utilisation transcritique pour les pompes à chaleur est un cas d’utilisation porteur d’avenir lorsque des chauffages et des dispositifs de production d’eau chaude fonctionnant aux énergies fossiles sont remplacés dans des lotissements résidentiels. Le concept de l’installation qui repose à 100% sur l’énergie renouvelable est très efficace et économique.

Participation

Planification et installation: EKZ Contracting SA
Fournisseur de pompes à chaleur et de systèmes: CTA SA

Une offre de service globale

Une fois que les groupes frigorifiques, les climatiseurs et les pompes à chaleur industrielles de CTA ont été installés et mis en service, notre équipe de service veille à ce qu’ils fonctionnent parfaitement et de façon optimale année après année. Vous trouverez ici de plus amples informations sur nos contrats de service: du contrat de maintenance en régie à la protection complète CTAprotect avec prolongation de garantie, en passant par le contrat de maintenance forfaitaire.

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