Choisir des composants d'installation adaptés aux pompes à chaleur

Les séparateurs d'air et d'impuretés sont particulièrement importants dans les installations de pompes à chaleur

Il n'est pas judicieux d'utiliser dans une installation de pompe à chaleur des composants d'installation prévus pour une installation de chaudière. Il est vrai qu'une pompe à chaleur doit également être protégée de la saleté ou de l'air, mais pour cela, il faut choisir des composants adaptés aux débits plus élevés et aux températures plus basses auxquels fonctionne une pompe à chaleur.

Adaptés aux pompes à chaleur

Tout comme une installation avec une chaudière, une installation de pompe à chaleur utilise également de l'eau ou un mélange eau-glycol comme fluide caloporteur. Pour transférer la chaleur et le froid de manière optimale et éviter d'endommager les composants du système, il est essentiel que le fluide de transfert soit de bonne qualité (absence d'air, de saletés, etc.) et que sa pression et son débit soient surveillés.

La principale différence entre une chaudière et une pompe à chaleur réside dans le fait qu'une pompe à chaleur:

• est essentiellement un générateur à basse température (bien qu'il existe aujourd'hui sur le marché des pompes à chaleur à haute température);
• est également utilisée pour le refroidissement;
• est plus efficace lorsque le delta T est faible (faible différence entre les températures de départ et de retour): en raison du faible delta T dans les installations de pompe à chaleur, un débit volumétrique relativement élevé est nécessaire. En raison des débits plus élevés (nombre de litres circulant par seconde), il est préférable d'utiliser des conduites de plus grand diamètre. Lorsque la pompe à chaleur assure également le refroidissement, le delta T devient encore plus petit et les débits sont encore plus élevés.

Le bon choix de composants

Il est important d'adapter le choix des composants en conséquence. Les composants adaptés aux installations de pompes à chaleur sont conçus pour supporter des débits plus élevés et des températures plus basses. D'autres paramètres importants dans le choix des composants sont:

• la plage de température et de pression (les températures sont plus basses, les pressions sont similaires à celles d'une chaudière)
• la résistance à la condensation (dans les systèmes refroidis à basse température (moins de 17 °C), la condensation peut se produire au niveau des conduites, des vannes, des filtres, etc.)
• la résistance au débit (des débits plus élevés peuvent également augmenter les pertes de pression dans les composants)
• la compatibilité avec le refroidissement actif
• la facilité d'entretien (possibilité de démontage et d'inspection)
• la durée de vie et le choix des matériaux (résistance à la corrosion)

Une sélection réfléchie des composants est importante pour:

• une plus grande efficacité (grâce à un fonctionnement optimal)
• une durée de vie plus longue (parce que les composants sont mieux protégés contre la saleté et la séparation de l'air, qu'ils ne sont pas surchargés ou mal utilisés)
• des coûts d'entretien réduits (en raison d'une diminution des pannes et de l'usure des composants).

Quel vase d'expansion?

Dans un système de pompe à chaleur, comme dans un système de chaudière, un vase d'expansion et une soupape de sécurité sont nécessaires pour contrôler la pression dans le système.

Les vases d'expansion et les soupapes de sécurité pour chaudières peuvent également être utilisés pour les installations de pompes à chaleur. En effet, la construction et les matériaux sont les mêmes. Toutefois, le dimensionnement doit être effectué correctement (car le delta T et le volume d'eau total diffèrent).

Pour les pompes à chaleur de grande capacité (réservoir tampon + système de distribution), la capacité du vase d'expansion est souvent trop faible si elle est simplement reprise d'une installation de chaudière.

Quel séparateur d'air?

La présence d'oxygène, un composant de l'air, dans une installation de chauffage est inévitable. Il y a toujours de l'air dissous dans l'eau. L'air pénètre également dans l'installation lors de la mise en service, du remplissage ou à cause de microfuites.

L'air n'est pas souhaitable dans une installation de chauffage. L'oxygène oxyde le métal, ce qui entraîne de la rouille qui endommage les tuyaux, les composants et les radiateurs, mais aussi des particules métalliques qui se déplacent dans l'installation, ce qui peut causer des problèmes au niveau des pompes, des vannes et des vannes de régulation.

L'air isole également et agit comme un frein au transfert de chaleur et donc à l'efficacité de l'installation. L'air peut également être à l'origine de bruits gênants (par exemple, en raison de la cavitation). Il y a donc de nombreuses raisons d'éviter la présence d'air dans l'installation.

Il est très important que votre installation soit équipée de bons purgeurs et séparateurs, tant à la source qu'au niveau de l'évacuation.

Purgeur à flotteur: la fonction principale du purgeur à flotteur est d'évacuer l'air pendant le remplissage de l'installation. Une fois l'installation remplie, le purgeur élimine les bulles d'air flottant dans l'installation.

Séparateurs de microbulles: dans une installation de chaudière, un séparateur de microbulles d'air fait ce que le purgeur à flotteur ne peut pas faire, à savoir éliminer les microbulles de l'installation. Celles-ci sont beaucoup plus petites et plus difficiles à attraper que les bulles flottantes. Le problème avec un générateur à basse température tel qu'une pompe à chaleur est que les séparateurs de microbulles conventionnels ne fonctionnent pas aussi bien à basse température. En effet, les microbulles ne se libèrent pas aussi bien à basse température. La solution consiste à utiliser un séparateur d'air qui élimine les microbulles de l'eau en réduisant la pression. Il existe plusieurs solutions pour cela, comme un dégazeur à haut rendement ou un dégazeur à étages sous pression.

Quel séparateur d'impuretés?

En raison de l'utilisation d'échangeurs de chaleur à petits canaux, de débits plus élevés et de températures plus basses, les installations de pompes à chaleur sont plus vulnérables aux salissures. Ainsi, les pertes d'efficacité peuvent facilement atteindre 30% en cas de formation de boues dans l'installation de pompe à chaleur en raison de l'encrassement.

En outre, les particules de saleté, telles que la magnétite, le sable ou le ciment, peuvent causer des dommages importants dans une installation de chauffage central. Il suffit de penser aux passages étroits des échangeurs de chaleur qui se bouchent. Et à la corrosion des tuyaux, de la pompe à chaleur et d'autres accessoires. L'installation d'un séparateur d'impuretés est donc essentielle pour le fonctionnement et la durée de vie de l'installation.

En soi, les séparateurs d'impuretés pour les pompes à chaleur ont la même conception que ceux pour les chaudières. Toutefois, nous constatons que les fabricants ont apporté des modifications à leur gamme de séparateurs d'impuretés afin de minimiser la résistance interne des séparateurs d'impuretés.

En effet, les débits d'eau plus élevés dans les systèmes de pompe à chaleur peuvent augmenter la résistance des conduites et des composants par rapport aux installations de chauffage traditionnelles. Moins la pompe de circulation doit surmonter de résistance, moins l'installation consomme d'énergie.

Il est recommandé de choisir des séparateurs magnétiques de saletés avec un filtre à saletés, car ce sont eux qui effectuent le mieux leur travail de nettoyage.

Comment protéger du gel?

Les pompes à chaleur monobloc doivent être protégées contre le gel, car l'eau du système passe par l'unité extérieure. En cas de panne technique ou de coupure de courant, cette eau peut geler et endommager l'unité extérieure.

Il est possible d'éviter ce problème en ajoutant du glycol à l'eau du système. Les mélanges de glycol appropriés pour les pompes à chaleur contiennent une combinaison de tampons de pH et d'inhibiteurs de corrosion, et ont un certificat Belgaqua de catégorie 3 conformément à la NBN1717. Il convient de noter que tous les composants de l'installation de chauffage ne sont pas adaptés au glycol. Pour protéger et séparer ces composants du circuit de glycol, un échangeur de séparation est utilisé.

Au lieu d'utiliser des mélanges de glycol, l'unité extérieure peut également être protégée par des soupapes antigel (ou, en d'autres termes, des soupapes de protection contre le gel). Une soupape antigel est équipée d'un capteur immergé dans l'eau du système et mesure la température de l'eau du système. Normalement, les soupapes s'ouvrent en goutte à goutte à une température de 2 à 3 °C. La soupape intervient donc automatiquement pour permettre la dilatation de l'eau gelée (en veillant à ce que l'eau soit en mouvement et ne gèle pas), protégeant ainsi la pompe à chaleur contre les dommages.

Une soupape antigel est installée sur les conduites d'alimentation et de retour afin d'éviter le gel de l'eau résiduelle dans la conduite.

Vanne à sphère à trois voies adaptée

Dans les chaudières murales à gaz, la vanne à trois voies sert à commuter entre le chauffage et l'eau chaude sanitaire. Dans les pompes à chaleur, elle peut également servir à commuter entre le chauffage et le refroidissement.

Les caractéristiques de débit et le matériau de la vanne à trois voies doivent être adaptés aux différences de température plus faibles et au débit volumétrique éventuellement plus élevé dans les pompes à chaleur.

Il est préférable de choisir une vanne à trois voies motorisée avec sphère qui n'affecte pas le débit de la pompe à chaleur. Le moteur assure une commutation rapide et précise, ce qui perturbe le moins possible le système hydraulique. Les vannes à sphère sont pratiquement fermées à 100% lorsqu'elles sont fermées. Il n'y a donc pas de transfert de chaleur inutile ou de fuite retour, ce qui préserve l'efficacité de la pompe à chaleur. D'autre part, les vannes à sphère ont un grand passage libre, ce qui se traduit par une très faible résistance à l'écoulement lorsqu'elles sont ouvertes.

Besoin d'un régulateur de pression différentielle?

Les pompes à chaleur exigent un débit minimum pour éviter le gel de l'évaporateur (dans le cas d'un système air-eau), pour garantir des températures de transfert et de retour de chaleur correctes, et pour éviter les temps d'arrêt dus à un faible débit.

Lorsque les vannes se ferment (par exemple, les robinets thermostatiques des radiateurs), le débit diminue et la pression différentielle augmente. Un régulateur de pression différentielle - par exemple réglé à 0,3 bar - ouvre une dérivation entre l'alimentation et le retour dès que la pression différentielle augmente.

La chaudière étant moins sensible aux fluctuations ou aux perturbations du débit, le contrôle de la pression différentielle y est moins essentiel.

Choix réfléchi des conduites

Il est judicieux de choisir des conduites spécialement conçues pour les applications de pompes à chaleur. Ces conduites tiennent compte, entre autres, des basses températures, des débits élevés, de la longue durée de vie et, dans certains cas, de la résistance aux produits chimiques (glycol, réfrigérant).

Pour les systèmes split, il faut prévoir des conduites de réfrigérant, selon les prescriptions du fabricant, et les faire installer par un technicien frigoriste certifié. S'il s'agit d'un système monobloc, les conduites extérieures doivent être pré-isolées et résistantes aux UV et aux intempéries. Les vibrations mécaniques entre la pompe à chaleur et l'installation doivent être évitées, et les pertes de pression dans le système (dues à des rétrécissements) ne sont pas non plus souhaitables.

N'oubliez pas l'entretien

Il est également important d'entretenir correctement les composants. Pensez à un contrôle annuel de la pression dans le vase d'expansion (cela permet d'éviter les problèmes liés aux variations de pression), au nettoyage du filtre (les chutes de pression dans les composants peuvent entraîner des problèmes de circulation) et au contrôle de l'eau de remplissage des systèmes de chauffage conformément à la norme TV 278.

En collaboration avec Caleffi, Eurotis, Fernox, RBM Benelux et Watts.