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La Pompe à Chaleur Piscine (PAC)

La Pompe à Chaleur Piscine (PAC)

 

AQUINEA vous propose ses solutions de chauffage avec sa gamme de pompe à chaleur piscine (ou PAC) :
– Les PAC chauffage piscine GECKO

– Nous continuons d’entretenir notre précédent modèle, la pompe à chaleur piscine WPH. Contactez-nous.

 

Pourquoi chauffer votre bassin avec une PAC ?

 

La température de confort d’une piscine est comprise entre 26° et 28°. Pourquoi chauffer votre bassin avec une pompe à chaleur piscine ?

La pompe à chaleur piscine vous permettra de maintenir votre bassin dans cette plage de températures entre 4 et 8 mois par an, selon votre région et de façon très économique.

Savez-vous que les conditions climatiques françaises ne permettent de maintenir la température d’une piscine à 24°, qu’au mieux 5 semaines par an? …et beaucoup moins quand l’été est médiocre. Le chauffage bassin et piscine est LA solution.

En revanche, il faut savoir que plus dpompe à chaleur piscine 1e 50% des déperditions thermiques d’un bassin se font par évaporation. La couverture thermique est donc indispensable pendant la nuit. Chauffer une piscine sans couverture revient à chauffer une maison sans toit.

Il existe de nombreux systèmes de chauffage : à gaz, solaire, résistances électriques et même poêles à bois immergés mais seule la pompe à chaleur piscine permet d’amplifier de récupérer plus d’énergie qu’elle n’en consomme…  en fait jusqu’à 6 fois plus !

 

Principe d’une pompe à chaleur piscine

 

La pompe à chaleur est actuellement le moyen le plus efficace pour chauffer ou refroidir dans des applications très variées et pas uniquement le chauffage des piscines : logements, installations industrielles… Il faut savoir que même lorsque l’air est frais, voire froid, il contient de l’énergie qu’il est possible de capter.

Un système thermique, comme une pompe à chaleur piscine, ne peut fonctionner que si l’on dispose de deux sources d’énergie : une source froide et une source chaude.

Dans le cas d’une pompe à chaleur piscine, la source chaude est utilisée pour réchauffer la source froide. Dans d’autres cas, la source froide peut servir à refroidir la source chaude. Tout dépend de ce que l’on souhaite faire : chauffer ou refroidir.

La pompe à chaleur piscine idéale ne crée pas de chaleur, elle transfère la chaleur de l’atmosphère vers l’eau de la piscine. L’énergie électrique qu’elle consomme sert uniquement à déplacer cette énergie. Dans la pratique, 90% de cette énergie alimente un compresseur qui crée aussi de la chaleur… la quantité d’énergie restituée par une pompe à chaleur est donc la somme de sa consommation électrique et de l’énergie gratuite prélevée dans l’atmosphère.

Une pompe à chaleur piscine consomme moins d’énergie primaire (électricité) que les systèmes traditionnels de chauffage piscine, elle constitue une technologie de premier plan dans le cadre de la prévention des émissions telles que le dioxyde de carbone (CO2), les monoxydes d’azote (NOx) et le dioxyde de soufre (SO2).

L’impact écologique d’une PAC est extrêmement faible.

La pompe à chaleur piscine et le chauffage domestique fonctionnent selon le même principe et selon un cycle dit « à compression de vapeur » = chauffage piscine.

 

Fonctionnement d’une Pompe

 

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur piscine s’apparente à celui d’un réfrigérateur ou d’une climatisation, mais à l’inverse de ces deux équipements, la PAC piscine produit de la chaleur et rejette du froid.

Un fluide dit « frigorigène » est stocké à  la température ambiante et sous basse pression (quelques bars) dans une capacité étanche. A cette température, un équilibre se crée entre le liquide et le gaz. Le gaz est alors comprimé au moyen d’une pompe ce qui a pour effet d’augmenter sa pression mais également sa température. Un compresseur (4) rotatif est chargé d’effectuer cette opération. Optez pour une pompe à chaleur piscine.

L’énergie électrique fournie au compresseur représente 90% de la consommation de la pompe à chaleur piscine.

pompe à chaleur piscine
 

Le gaz sous pression, donc chaud, circule ensuite à l’intérieur d’un serpentin en titane autour duquel circule l’eau, plus froide, de la piscine. La circulation de l’eau est assurée par la pompe de filtration. La chaleur du gaz est donc cédée à l’eau du bassin, qui se réchauffe.

Le gaz, en cédant une partie de son énergie, se refroidit mais passe également à l’état liquide.

Or un gaz qui se liquéfie (qui se condense) produit beaucoup de chaleur : ce qui est difficile à imaginer c’est que 90% de la chaleur nécessaire au chauffage est ainsi produite par le changement de phase du fluide frigorigène et seulement 10% par l’augmentation de température due à la compression.

Pour rendre compte de l’importance de ce phénomène, l’échangeur au contact de l’eau du bassin est appelé condenseur (1). Commandez une pac maintenant.

A la sortie du condenseur le fluide frigorigène est liquide, sa température est proche de celle de l’eau du bassin et sa pression reste élevée puisque le compresseur maintient une pression constante dans le circuit.

Le liquide passe alors dans un détendeur (2) dans lequel sa pression est progressivement réduite.
Cette perte de pression s’accompagne d’un refroidissement du fluide qui aboutit à une évaporation partielle : des bulles de gaz se forment dans le liquide frigorigène.
Le mélange froid, partiellement gazeux, circule ensuite dans un réseau de tubes en cuivre autour duquel circule l’air ambiant, plus chaud. Le flux d’air ambiant est entretenu par un ventilateur. Réchauffé, le fluide frigorigène se vaporise alors totalement sur son parcours dans l’échangeur qui est appelé pour cette raison évaporateur (3).

De manière opposée au condenseur, l’évaporation du frigorigène refroidit considérablement le gaz mais au contact de l’air plus chaud amené par le ventilateur, le gaz se réchauffe tout en refroidissant l’air évacué par le ventilateur.

La pompe à chaleur piscine produit donc de l’air froid. Mesurer la température de l’air rejeté est donc un excellent moyen de vérifier le bon fonctionnement de votre pompe à chaleur piscine !

A la sortie de l’évaporateur, le frigorigène est alors totalement gazeux, à une température légèrement plus faible que l’air extérieur et sous basse pression.

Ce gaz rejoint ensuite le compresseur pour un nouveau cycle.

Vous l’aurez compris, l’essentiel de la consommation électrique d’une PAC sert à entretenir le cycle dans le compresseur. Au final 85% de l’énergie totale est gratuite : elle est cédée par l’air ambiant dans l’évaporateur.

En théorie, une pompe à chaleur piscine air/eau peut produire 8 fois plus d’énergie qu’elle n’en consomme, c’est ce qu’on appelle le COP (coefficient de performance) !

Ce qui signifie, qu’en théorie, pour 1 kW électrique, 8 kW thermiques peuvent être restitués à l’eau de la piscine. En comparaison, le COP d’un chauffage électrique est au maximum de …1 !

 

A retenir

 

1. Un compresseur n’est pas une machine parfaite. Le rendement d’un bon moteur électrique et d’une pompe dépasse rarement 85% dans l’état actuel des technologies. De manière générale, plus la puissance d’un compresseur est faible, plus le rendement est faible. C’est la raison pour laquelle il ne faut pas hésiter à préférer une pompe à chaleur piscine de plus grande capacité, même si cela vous parait superflu à priori.

2. Il faut également prendre en compte le rendement mécanique du ventilateur, de l’ordre de 80%, et beaucoup moins s’il n’est pas régulièrement nettoyé.

3. L’évaporateur est également source de pertes : plus sa surface est grande, plus la température du gaz se rapproche de celle de l’air extérieur et meilleur est le rendement. Mais la dimension d’un échangeur a ses limites…

De plus, l’état de propreté de l’échangeur est fondamental pour garantir des performances correctes. N’oubliez pas que l’évaporateur est le poumon du système : 90% de l’énergie fournie à l’eau du bassin est récupérée dans l’air grâce à cet équipement !

C’est pour ces raisons qu’AQUINEA préconise un nettoyage bi-annuel de ces éléments. La longévité de votre pompe à chaleur piscine en dépend.

 

Limites de fonctionnement d’une PAC

 

Il y a essentiellement deux limites physiques :

1. Plus la température de l’air est faible, moins le frigorigène est réchauffé dans l’évaporateur et moins le rendement est élevé. A l’extrême, le fluide frigorigène n’est pas suffisamment réchauffé pour être vaporisé et il y a un risque d’endommagement du compresseur qui n’est pas conçu pour fonctionner avec un mélange liquide/gaz (cavitation). Pour éviter des dommages, la pompe à chaleur piscine se met alors en sécurité et le flux est inversé. La pompe à chaleur piscine produit alors du froid, ce qui permet de dégivrer l’évaporateur. A l’inverse, les températures élevées sont propices à un meilleur rendement de votre pompe à chaleur piscine.

2. Plus la température de l’eau est élevée, meilleur est le rendement de la pompe à chaleur piscine. Néanmoins, il faut considérer le bilan économique global et pas uniquement le rendement. La température optimale de l’eau dépend de la température moyenne extérieure. Sous nos latitudes le meilleur compromis est une eau comprise entre 25°C et 27°.

 

Le fluide frigorigène

 

Une pompe à chaleur piscine fonctionne sur le principe d’un circuit fermé qui renferme un fluide caloporteur.

Ce fluide a des caractéristiques physico-chimiques très spéciales : une température d’évaporation très basse (typiquement entre 0°C et  10°C) pour capter un maximum de chaleur même lorsque l’air est frais, une température de condensation relativement élevée (entre 45°C et 55°C) pour restituer un maximum de calories à l’eau de la piscine même lorsque sa température est élevée et une capacité calorifique élevée qui favorise les transferts de chaleur et limite le volume de fluide dans l’unité.

D’autres critères rentrent en jeu : le fluide doit être ininflammable et ne doit pas constituer un risque pour l’usager et pour l’environnement.

Pour cette dernière raison, les fameux CFC et HCFC (chlorofluorocarbones, hydrochlorofluorocarbones) sont interdits depuis plusieurs années ou en voie de l’être : ils sont chimiquement stables et possèdent un potentiel élevé de décomposition des molécules d’ozone lorsqu’ils sont rejetés dans l’atmosphère.

Les gaz désormais utilisés dans votre pompe à chaleur piscine et les systèmes de climatisation sont réputés peu offensifs pour la couche d’ozone. Ils font partie de la catégorie des HFC (hydrofluorocarbones) ou sont des mélanges de produits de cette catégorie. Il n’en demeure pas moins qu’ils doivent être manipulés, stockés et éliminés avec précaution.

Les modèles de pompe à chaleur piscine Gecko utilisent le R410a. C’est l’un des fluides les plus répandus et il est composé de 50% de R32 et de 50% de R125. Le R410a a une capacité de compression et une puissance frigorifique plus élevées que beaucoup d’autres fluides frigorigènes. Les modèles de pompe à chaleur piscine Gecko sont donc plus performants à basse température. Le R410a n’a pas d’impact sur la couche d’ozone. Un autre avantage de ce fluide est d’être «azéotropique », c’est-à-dire de conserver des caractéristiques similaires à celles d’un gaz pur : en cas de fuite, il est possible de compléter la charge sans avoir à purger la totalité de votre pompe à chaleur piscine.

Le fluide utilisé dans les pompes à chaleur piscine WPH est le R407C. Il s’agit d’un mélange de 3 HFC : 25% de HFC-125, 50% de HFC-134A et 25% de HFC-32.

Ce mélange est « zéotropique », c’est-à-dire que chacun des fluides qui composent le mélange conserve ses propriétés propres en particulier sur le plan des températures d’évaporation et de condensation. Pour une température et une pression donnée, les trois composants peuvent donc ne pas être simultanément dans la même phase, liquide ou gazeuse. Leur comportement vis-à-vis d’une fuite sera alors différent : un des composants pourra fuir davantage qu’un autre. La proportion du mélange pourra donc évoluer et les performances de la pompe peuvent alors se dégrader.

C’est pour cette raison qu’en cas de fuite, quelle que soit votre pompe à chaleur piscine, une purge totale du circuit doit être effectuée avant tout remplissage avec du fluide « neuf ».



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