Une bonne gestion de la qualité de l'eau également pour les pompes à chaleur

Quels critères contrôler dans les chaudières à pompe à chaleur?

Vous voulez vous assurer que la pompe à chaleur que vous installez atteindra l'efficacité promise? Dans ce cas, prêtez attention à la pression de l'installation, à la qualité et au débit de l'eau du circuit. Étant donné qu'une pompe à chaleur est essentiellement un générateur à basse température, elle nécessite parfois des composants différents de ceux d'une chaudière.

Spécificités des pompes à chaleur

Pour garantir une efficacité maximale de la pompe à chaleur, tous les composants de l'installation doivent fonctionner parfaitement ensemble.

Comme une chaudière, une pompe à chaleur utilise l'eau comme fluide caloporteur. Dans un système de pompe à chaleur air-eau, il y a un circuit d'eau fermé entre le générateur de chaleur et le système de distribution. Dans le cas des pompes à chaleur eau-eau, il existe un circuit d'eau fermé supplémentaire entre la source (par exemple, le champ BEO) et le générateur de chaleur.

Il est très important de surveiller la pression de l'installation, ainsi que la qualité et le débit de l'eau dans le système.

Il en va de même pour une chaudière à gaz ou à mazout, à la différence près 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 plus efficace lorsque le delta T est faible (faible différence entre les températures d'alimentation et de retour).

En raison du faible delta T dans les systèmes de pompe à chaleur, un débit volumétrique relativement élevé est nécessaire (débit = puissance/delta T). En raison des débits plus élevés (nombre de litres circulant par seconde), il est préférable d'utiliser des tuyaux de plus grand diamètre.

Cela influe sur le choix des composants.

Comment maintenir la pression de l'installation?

Prévoir un vase d'expansion et une soupape de sécurité

Les augmentations de température dans les installations provoquent une expansion du volume d'eau, tandis que les diminutions provoquent une contraction. Ces variations entraînent des différences de volume dans l'installation et doivent être prises en compte.

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.

Le vase d'expansion, rempli de gaz, fournit un volume d'expansion supplémentaire. Si l'expansion dépasse le volume d'expansion que le vase d'expansion peut recevoir, la pression excédentaire est libérée en dernier recours par la soupape de sécurité.

Le vase d'expansion et la soupape de sécurité sont placés à proximité du générateur de chaleur. L'emplacement correct du vase d'expansion est dans la ligne de retour de l'installation, du côté de l'aspiration de la pompe de circulation, tandis que la soupape de sécurité est installée sur la ligne de départ.

Il est important que le vase d'expansion (également pour le côté source de la pompe à chaleur) soit toujours placé à l'intérieur, car il n'est pas étanche.

Quel vase d'expansion?

Les vases d'expansion et les soupapes de sécurité pour les chaudières peuvent également être utilisés pour les systèmes de pompes à chaleur. La conception et les matériaux sont les mêmes.

Pour calculer correctement le vase d'expansion, un certain nombre de données sont nécessaires:

• le contenu total en eau de l'installation: la somme des contenus en eau des tuyaux, des convecteurs, du réservoir tampon ... après avoir été complètement remplis et purgés: par exemple 340 litres;
• le régime de température: par exemple 40/30 °C;
• la pression de réglage de la soupape de sécurité: par exemple 3 bar;
• la hauteur statique: la hauteur de l'installation, entre le point de raccordement du vase d'expansion et le point le plus élevé, mesurée en mètres de colonne d'eau (1 mètre w.k. = 0,1 bar): par exemple 8 mètres.

Sur cette base, le volume d'expansion du fluide caloporteur est calculé. Par exemple, le volume de l'eau augmente de 0,79% pour une augmentation de température de 40 °C. Pour l'eau contenant de l'antigel, l'augmentation de volume est encore plus importante, mais cela doit être vérifié sur la fiche technique du mélange eau/glycol.

Ainsi, pour un régime de température de 40 °C, 2,69 litres supplémentaires sont nécessaires pour faire face à l'augmentation de température (340 x 0,79 / 100). Selon la norme EN 12828, une autre marge de sécurité de 0,5% de la teneur totale en eau (avec un minimum de 3 litres) est ajoutée pour compenser les petites pertes d'eau. Au total, on obtient donc un volume net de 5,69 litres.

Enfin, il faut également tenir compte de la prépression dans le vase d'expansion (par exemple 1,0 bar), de la pression maximale de l'installation (par exemple 2,5 bar) et de la pression atmosphérique (1 bar). En utilisant la formule ((pression maximale de l'installation + 1) - (prépression + 1))/(pression maximale de l'installation + 1), l'efficacité volumétrique est calculée: ((2,5+1) - (1,0+1)) / (2,5+1) = 0,43.

Pour calculer le volume du vase d'expansion nécessaire, divisez le volume d'expansion calculé (5,69 litres) par le rendement volumétrique (0,43). En d'autres termes, un vase d'expansion d'au moins 13,23 litres est nécessaire.

Comment maintenir la qualité de l'eau?

Une eau de remplissage appropriée

Le manuel d'une pompe à chaleur indique les exigences auxquelles l'eau de remplissage doit répondre. Des restrictions sont souvent imposées en matière de dureté, de conductivité, de clarté et d'acidité. En fonction de celles-ci, différentes solutions de traitement de l'eau peuvent être choisies, telles que l'utilisation d'additifs chimiques, l'adoucissement suivi de l'ajout d'un tampon pH, la déminéralisation complète...

Présence d'air

La présence d'oxygène, ou d'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 un système de chauffage. L'air 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 freine le transfert de chaleur et donc l'efficacité de l'installation (ce qui est pernicieux dans les installations de chauffage par le sol). L'air peut également être à l'origine de bruits gênants (par exemple, en raison de la cavitation). Des raisons suffisantes pour éviter la présence d'air dans l'installation.

Il est très important que votre installation soit équipée de bons évents et séparateurs, tant du côté de la source que du côté de la sortie.

Évent à flotteur

La fonction principale de l'évent à flotteur est d'évacuer l'air pendant le remplissage de l'installation. L'évent est monté au point le plus haut de l'installation, sachant que l'air monte. L'air présent est automatiquement évacué par la pression dans l'installation. Une fois l'installation remplie, l'évent élimine les bulles d'air flottant dans l'installation.

Du côté de la source avec un circuit eau-glycol, on installe en général un purgeur d'air à commande manuelle. En effet, le glycol peut se cristalliser dans l'aiguille du purgeur d'air automatique et provoquer des fuites. Si le circuit ne contient pas de glycol, il est préférable d'utiliser un purgeur d'air automatique.

Dégazeur à paliers

Un dégazeur à microbulles fait ce que le dégazeur 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 d'air conventionnels ne fonctionnent pas aussi bien à basse température. En effet, les microbulles ne se libèrent pas aussi bien à basse température.

Le dégazeur à pression, également connu sous le nom de dégazeur à vide, est une solution qui crée un vide. La pression de l'eau de l'installation est ainsi abaissée bien en dessous de la pression atmosphérique, ce qui permet aux gaz dissous d'être libérés et évacués.

Les évents de microbulles doivent de préférence être placés à l'endroit le plus chaud du circuit. Dans un réchauffeur, il s'agit du point où l'eau de l'installation quitte le générateur de chaleur, mais comme un dégazeur sous vide utilise le vide pour éliminer les gaz dissous, la position est moins importante. En général, les dégazeurs sous vide sont placés sur le retour.

Le type de dégazeur dépend, entre autres, de la pression de l'installation (par exemple, dégazeur pour les systèmes jusqu'à 3 bars) et de la teneur en eau de l'installation (par exemple, dégazeur pour les systèmes jusqu'à 500 litres).

Encrassement contrôlé

Les particules de saleté, telles que la magnétite, le sable ou le ciment, présentes dans un système de chauffage central peuvent causer des dommages importants. 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. C'est pourquoi l'installation d'un séparateur d'impuretés est essentielle pour le fonctionnement et la durée de vie de l'installation.

L'eau de l'installation est déviée vers le séparateur d'impuretés, qui élimine les impuretés selon le principe de la sédimentation. Dans certaines versions, il y a également un aimant qui retire les particules de saleté ferreuses de l'eau et les retient dans le séparateur d'impuretés. En outre, des filtres à impuretés sont parfois placés sur la conduite après le séparateur d'impuretés afin de retenir les plus grosses particules de saleté provenant de la première circulation.

Dans les installations domestiques, on constate qu'il n'y a souvent pas de place pour un séparateur d'impuretés traditionnel. C'est pourquoi il existe des séparateurs d'impuretés magnétiques compacts qui peuvent être montés directement sous la chaudière.

En soi, les séparateurs d'impuretés pour les pompes à chaleur sont conçus de la même manière que ceux pour les chaudières. On constate toutefois que les fabricants ont modifié 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 pompes à chaleur augmentent la résistance des tuyaux et des composants par rapport aux systèmes de chauffage traditionnels. 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. En effet, en raison du débit plus élevé et de la température plus basse de l'installation, les systèmes de pompes à chaleur sont plus vulnérables à la saleté.

Les séparateurs d'impuretés sont de préférence placés à l'endroit où l'eau de l'installation entre dans l'unité de chauffage ou de refroidissement (retour) afin que les impuretés soient capturées avant qu'elles ne pénètrent dans les composants (sensibles) de l'installation.

Le séparateur d'impuretés approprié est choisi en fonction du diamètre du raccordement, du débit souhaité et de la pression de fonctionnement maximale.

Comment garantir un débit correct?

Si plusieurs circuits sont raccordés à la pompe à chaleur, compte tenu du débit élevé (jusqu'à quatre fois supérieur à celui d'une chaudière) d'une pompe à chaleur, il convient de:

• prévoir un groupe de pompes sur chaque circuit (ou au moins prévoir un groupe de pompes distinct pour chaque étage): on peut ainsi régler précisément le débit souhaité par circuit, et on est sûr d'avoir la meilleure répartition de l'énergie;
• Contrôle statique ou dynamique de chaque élément de distribution: par exemple, via des vannes d'équilibrage, des régulateurs de pression différentielle.

Nécessité d'un réservoir tampon?

Un réservoir tampon est un réservoir de stockage qui contient l'eau de l'installation. Il est relié à la pompe à chaleur. Lorsque la pompe à chaleur produit de la chaleur, celle-ci peut être stockée dans le réservoir tampon jusqu'à ce que le bâtiment ait besoin de chaleur. Le réservoir tampon peut également stocker la chaleur produite par le bâtiment, de sorte que la pompe à chaleur n'a pas besoin de se mettre en marche aussi rapidement.

L'utilisation d'un réservoir tampon augmente l'efficacité de la pompe à chaleur. Le réservoir tampon permet à la pompe à chaleur d'effectuer moins de commutations (moins il y a de commutations, plus l'unité dure longtemps) et, dans certaines pompes à chaleur air-eau, il peut servir de réservoir d'énergie pour la fonction de dégivrage.

La taille du réservoir tampon dépend de la capacité de la pompe à chaleur. Il est essentiel de suivre les instructions du fabricant.

N'oubliez pas la protection contre le gel

Les pompes à chaleur monobloc doivent être protégées contre le gel car l'eau de l'installation circule dans 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 de l'installation. Les mélanges de glycol adaptés aux pompes à chaleur contiennent une combinaison de tampons de pH et d'inhibiteurs de corrosion.

Au lieu d'utiliser des mélanges de glycol, l'unité extérieure peut également être protégée par des vannes antigel (ou, en d'autres termes, des vannes de protection contre le gel).

Une vanne antigel est équipée d'un capteur immergé dans l'eau de l'installation et qui mesure la température de l'eau de cette installation. Normalement, les vannes s'ouvrent goutte à goutte à 4 °C. Si la température continue à baisser jusqu'à 3 °C, les conduites se vident complètement. La vanne intervient donc automatiquement pour compenser la dilatation de l'eau gelée et protège ainsi la pompe à chaleur contre les dommages.

La soupape de protection contre le gel doit être installée à l'extérieur, là où la température la plus basse est atteinte en cas de blocage de la pompe à chaleur. Elle doit être placée loin des sources de chaleur pour garantir un fonctionnement correct.

Une vanne de protection contre le gel est placée sur les tuyaux d'arrivée et de retour afin d'éviter que de l'eau résiduelle ne stagne dans le tuyau et ne gèle.

En collaboration avec Aalberts hydronic flow control, Caleffi, Fernox, RBM et Spirotech