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J. Naveteur 01/2014 Résultats CAF du Rhône moyenne 1998-2013 EDF Copyright Electricitéde France

EDF RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT - Département Énergie dans les Bâtiments et les Territoires

1

CAF DU RHONE (ex :CAF de LYON)

BILAN DE 1998 à 2013DU CHAUD ET DU FROID

A UN COÛT OPTIMAL ET RESPECTUEUX DE L ’ENVIRONNEMENT



2

- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT.

- DESCRIPTION DU SITE.

- BILAN DES MESURES DEPUIS 1998.

- COMPARAISON AVEC LES ANCIENSBATIMENTS.

- IMPACT ENVIRONNEMENTAL DE LA CLIMATISATION SUR L ’EFFET DE SERRE.

-CALCUL DE L ’EFFICACITE ENERGETIQUE.

- CONCLUSION.



3

SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPESur Nappe Phréatique Fonctionnant Avec 1 Echangeur

Évaporateur

Condenseur

Pompesprimaires

Pompeseau glacée

circuitsecondaire

Vanne 3 voies derégulation d’échange

Échangeursà plaques

Filtres

Forage

PAC Réversible

Bouteille de découplagehydraulique

Évaporateur

Condenseur

Eauglacée

Eauchaude

Pompeseau chaude

circuitsecondaire



4

SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Chaud seulement)

Pompeseau chaude

circuitsecondaire

Évaporateur

Condenseur

Pompesprimaires

Pompeseau glacée

circuitsecondaire



Filtres

Forage

PAC Réversible


Évaporateur

Condenseur

Eauglacée

Eauchaude



5

SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Chaud et froid avec rejet froid sur le forage, chaud > froid)

Évaporateur

Condenseur

Pompesprimaires

Pompeseau glacée

circuitsecondaire



Filtres

Forage

PAC Réversible


Évaporateur

Condenseur

Eauglacée

Eauchaude

Pompeseau chaude

circuitsecondaire



6

SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Chaud et froid sans rejet, chaud = froid)

Évaporateur

Condenseur

Pompesprimaires

Pompeseau glacée

circuitsecondaire



Filtres

Forage

PAC Réversible


Évaporateur

Condenseur

Eauglacée

Eauchaude

Pompeseau chaude

circuitsecondaire



7

SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Chaud et froid avec rejet chaud sur le forage, froid > chaud)

Évaporateur

Condenseur

Pompesprimaires

Pompeseau glacée

circuitsecondaire



Filtres

Forage

PAC Réversible


Évaporateur

Condenseur

Eauglacée

Eauchaude

Pompeseau chaude

circuitsecondaire



8

SCHEMA DE PRINCIPE D’UNE INSTALLATION DE THERMOFRIGOPOMPE(Froid seulement)

Évaporateur

Condenseur

Pompesprimaires

Pompeseau glacée

circuitsecondaire



Filtres

Forage

PAC Réversible


Évaporateur

Condenseur

Eauglacée

Eauchaude

Pompeseau chaude

circuitsecondaire



9

- Bâtiment (situé à Lyon) à usage de bureaux (bureaux+ salles de réunion + salle de conférence) d’unesurface de 16 633 m2 SHON.

- G1 = 0,42 W/m3°CG1 ref=0.54 W/m3°C- Mise en service août 97 (occupation des locaux enoctobre 97).

DESCRIPTION DU SITE



10

L’installation comporte :- 1) Deux thermofrigopompesPuissance unitaire 600 kW froid et 600 kW chaud, de marque CARRIER Type 30HG280 fonctionnant au R134a. Le régime de fonctionnement en eau glacée est de 7/12°C l’été et 10/12°C l’hiver.Le régime de fonctionnement en eau chaude est de 35°C pour +20°C extérieur et 45°C pour 0°C extérieur.

DESCRIPTION DU SITE (suite 1)



11

- 2) Un forageDeux pompes (2*100 m3/h) à vitesse variable sont installées.Forage en diamètre 800mm

- 3) Des ventilo-convecteursLes thermofrigopompes alimentent un réseau de ventilo-convecteurs 4 tubes (environ 647). -4) Des centrales de traitement (CTA) à récupération

-CTA pour l’air neuf de bureaux ,-CTA conférence-CTA Accueil-CTA salles de réunions




12

SCHEMA DES FORAGES



13

Evolution courbe débit rabattement

-0,05

-0,20

-0,25

-0,45

-0,60

-0,85

-0,12

-0,27-0,30

-0,53

-0,65

-0,85

-0,12

-0,22

-0,21

-0,39

-0,54

-0,64

-0,15

-0,25 -0,25

-0,41

-0,56

-0,66

-0,11

-0,23 -0,23

-0,47

-0,62

-0,77

-1,00

-0,90

-0,80

-0,70

-0,60

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,0098m3/h 132m3/h 165m3/h 164m3/h 217m3/h 252m3/h 278m3/h

Rab

atte

men

t en

m

Evolution courbe débit rabattement

Rabattement 2000

Rabattement 1999

Rabattement 2007

Rabattement 2008

Rabattement 2009

Rabattement 2011

Rabattement 2012

Rabattement 2013

Le rabattement reste quasiment constant. Ce qui prouve que l'influence du début d'ensablement des forages n'est pas significatif.



14

SCHEMA ET PHOTO FILTRE

Marque POROMESH



15

- 4) Des CTALa ventilation des bureaux est assurée par des centrales double flux avec récupération comportant une batterie froide et une batterie chaude alimentées par les thermofrigopompes.

- 5) Une GTBLa GTB est de marque TREND METHAPRODUCTIQUE, les VC sont équipés de régulateurs numériques.




16

- 6) Eclairage- Utilisation de lampes basses consommations,l’éclairage est piloté par la GTB.

- 7) Coûts d’investissements (prix 1996)- le chauffage, la climatisation, la ventilation= 979 F HT/m2 soit 149 Euros /m².

- la GTB = 141 F HT/m2 soit 21 Euros /m².- Total = 1120 F HT/m2 soit 170 Euros /m².




17

COUT D’INVESTISSEMENT

Terrain17%

Concours archi1%

Divers1%

Travaux79%

AMO2%

Coût construction 1471€HT/m² à novembre 1998 soit 2362€ HT/m² à novembre 2013

Evolution BT01=+60%



18

COUT D’INVESTISSEMENT

Etudes diverses6%

Mandataire5%

Terrassements Fondations

7%

Gros Oeuvre23%

Plâtrerie Peinture3%

Menuiseries Extérieures

8%Cloisons Mobiles3%

Plafonds Suspendus

3%

Chauffage Rafraichissement Ventilation et GTB

15%

Courants Forts et Faibles

13%

Divers14%

Coût des Travaux seul (1163€ HT/m² prix à novembre 1998)1871€ HT/m² avec actualisation à novembre 2013



19



20

- L’instrumentation de la Div R et D se compose de :

- 9 compteurs d’énergie électrique (dont 6 compteurs télérelevables),

- 1 compteur de calories,

- 1 compteur de frigories,

- un système d'interrogation et de suivi à distancede la GTB.

RESULTATS DES MESURES SUR SITE



21

Surface climatisée = 16 633 m2, Dju moyen = 2187

-Conso totale = 2 608 226 kWh soit 157kWh/m2

(9.46€/m2). P max appelée 760 kW (50W/m2).

- Conso PAC = 619 901kWh soit 37kWh/m2 (2.45€/m2).

- Conso PAC avec pompes puits =666 531kWh soit40 kWh/m2 (2.63 €/m2).

- COP moyen = 4.02 (hors pompes de puits).

- COP moyen = 3.76 (avec pompes de puits).

BILAN DES MESURES Moyenne de 1998 à 2013



22

BILAN DES MESURES Moyenne 1998-2013



23




24




25

Surface climatisée = 16 633 m2, Dju moyen = 2187

-Consommation moyenne en chauffage 1 126 157kWh Ch soit 68kWh Ch/m2.

-Consommation moyenne en climatisation 1 345 206kWh Fr soit 81kWh Fr/m2.

-Coût moyen du MWh chaud froid =18€/MWh

-Par rapport à une solution chaudière gaz et groupe froid, la thermofrigopompe permet un gain de 42.1k€/an soit 2.53€/m2.

-Par rapport à une solution chaudière gaz et climatisation gaz la thermofrigopompe permet un gain de 85k€/an soit 5.13€/m2.




26

-Economies réalisées avec les pompes à vitesse variable :

- Pompes de puits : 86 267kWh soit 4651Euros.

-Pompes circuit d’eau chaude : 94 504kWh soit 5045Euros.

- Pompes circuit d’eau glacée : 81 927kWh soit 4437Euros.

Soit en moyenne 262 699kWh et 14 133Euros (cela représente une économie de 10% de la conso du site, 43% de la PAC).Coût découplage hydraulique plus variateurs 36 kEuros HT ). Temps de retour de 3 ans !




27

COMPARAISON AVEC LES ANCIENS BÂTIMENTS

Comparaison des consommations et des coûts entre le nouveau bâtiment et les deux anciens

Dju Moyen 2187 Nouveau bâtiment Anciens bâtiments Ecart

Conso Chauffage 111kWh/m2 -67%

Conso Chauffage+Clim 37kWh/m2

Autres Usages (y compris pompes et ventilation) 120kWh/m2 113kWh/m2 6%

Consommation Totale 157kWh/m2 223kWh/m2 -30%

Coût Conso chauffage 4,5E HT/m2 -46%

Coût Conso Chauffage+Clim 2,5E HT/m2

Coût Autres Usages 7,0E HT/m2 7,4E HT/m2 -5%

Coût Total 9,5E HT/m2 11,9E HT/m2 coût 1996 -21%



28

Taux annuel de fuite sur fluide

Impact de la climatisation sur l’effet de serre :

Machine Thermodynamique

(fluide frigorigène)

Consommation d’électricité(émission de gaz à effet de serre)

Taux de récupération du fluide en fin de vie

effet indirecteffet indirect

effet direct



29


GWPeffets directs + GWPeffets indirects = TEWI

Total Equivalent Warming Impact

Les effets (directs ou indirects) sont caractérisés par leur potentiel de réchauffement global

GWP : Global Warming Potential (g éq. CO2) GWPCO2 = 1



30


GWP100 ans (g éq CO2/g de fluide)

Effets indirects :

Quelques ordres de grandeurs

de la contribution

des fluides frigorigènes sur

l’effet de serre

0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000CFC 11

CFC 12

CFC 115

HCFC 22

HCFC 123

HFC 125

HFC 134a

HFC 143a

R502

R407C

R404A

R410A



31

Impact de la climatisation sur l’effet de serre :G

WP

(g é

q C

O2/k

Wh)

Effets directs :

Comparaison

entre

l’électricité (EDF)

et le gaz

Source :Décrets du 29 09 2006 sur le DPE

kWh EDF kWh Gaz0

50

100

150

200

250

kWh EDF kWh Gaz

234/PCI

84



32


Solution gaz :

Chaudière gaz +

Machine absorption

CAF du Rhône : 3 scénarios d’étude

Solution actuelle :

Thermofrigopompe

Solution mixte :

Chaudière gaz +

Groupe froid

Quel est l’impact sur l’effet de serre de chaque solution ?



33

Détails des calculs :

Besoin Chaud et Froid Chaud= 1126157kWh ch Froid = 1345206kWh fr

Solution étudiée PAC Réversible Chaudière gaz + groupe Froid Chaudière gaz +Clim' gaz

Performances (hors pompes de puits) COP =3,72 Rendement

chaudière = 0,85/PCI COP = 3 Rendement chaudière = 0,85/PCI

Rendement clim' gaz = 0,9/PCI

Conso 614 901kWh 1 324 890kWh PCI 448 402kWh 1 324 890kWh PCI 1 494 674kWh PCI

Conso Pompes 302 067kWh 256 850kWh 256 850kWh

Conso Ventilation 195 449kWh 195 449kWh 195 449kWh

Conso totale Elec Gaz Elec Gaz Elec

Elec et gaz 1 112 417kWh 1 324 890kWh 900 702kWh 2 819 564kWh PCI 452 300kWhEffet de serre

(gr éq CO2/kWh) kWh élec calcul avec le CO2 mensuel du kWh EDF producteur+

Transport

84g CO2/KWh 234g CO2/KWh 84g CO2/KWh 234g CO2/KWh 84g CO2/KWh

Effet de serre (tonne éq CO2/an)

Chauffage/Climatisation et Auxiliaires

93 Tonnes CO2 310 Tonnes CO2 76 Tonnes CO2 660 Tonnes CO2 38 Tonnes CO2



34

Détails des calculs :

Masse R134a (kg) 310Kg

Effet de serre R 134a (gr éq CO2/kg de Fluide) 1300g CO2/g de fluide

Taux (%) de fuite annuel 3%

Taux (%)de récupération en fin de vie 80%

Durée de vie de la machine (ans) 20ans

Effet de serre R134 (tonne éq CO2/an)

16 Tonnes CO2 / 16 Tonnes CO2 / /

Climatisation Réversible Chaudière gaz + groupe Froid Chaudière gaz +Clim' gaz

Effet de serre Total (tonne éq CO2/an)

110 Tonnes CO2 402 Tonnes CO2 698 Tonnes CO2



35


572

110



36

DPE (à titre indicatif)

572

375

110La solution PAC sur nappe permet de gagner, à minima, une classe au niveau de DPE

kWh ep/m2 Classement CO2/m2 ClassementPAC (solution

actuelle) 405kWh ep/m² E 13kg CO2/m² B

Chauff gaz Clim elect 440kWh ep/m² E 29kg CO2/m² C

Chauff gaz Clim gaz 468kWh ep/m² F 49kg CO2/m² D

CAF du Rhône: Classement DPE (6,3a) du bâtiment (tous usages) en fonction du mode de chauffage et de clim



37

CONCLUSION

La Pompe A Chaleur associe

compétitivité économique

et respect de l’environnement

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