Installation de pompe à chaleur en cascade
Par jonathan
Un système de pompe à chaleur en cascade est un système de chauffage central qui utilise deux pompes à chaleur ou plus fonctionnant ensemble pour chauffer ou refroidir un bâtiment.
La puissance combinée des pompes à chaleur peut atteindre 1 400 kW, ce qui permet de répondre aux besoins de bâtiments de grande taille.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur en cascade ?
Une pompe à chaleur en cascade est un système où plusieurs pompes à chaleur sont reliées et travaillent ensemble pour répondre à des besoins de chauffage, d’eau chaude sanitaire ou de climatisation plus importants ou dans des conditions plus difficiles.
En effet elles sont particulièrement efficaces dans des conditions extrêmes, cependant, leur rendement peut être moins optimal à des températures ambiantes modérées, là où un système de pompe à chaleur plus simple pourrait être plus efficace.
La première pompe à chaleur se met en marche et commence à chauffer ou refroidir l’air ambiant.
Si la puissance de cette pompe à chaleur n’est pas suffisante, la deuxième pompe à chaleur se met en marche pour fournir un supplément de puissance.
Ce processus se poursuit ainsi de suite, avec les pompes à chaleur qui se mettent en marche et s’arrêtent en fonction des besoins.
Ainsi, la répartition de la charge de travail se fait entre plusieurs unités et quand la demande ou le besoin augmente, les pompes à chaleur supplémentaires s’activent progressivement pour fournir la capacité nécessaire. Et quand le besoin diminue, certaines pompes sont mises en veille pour économiser de l’énergie.
Quels sont les avantages et inconvénients de la pompe à chaleur en cascade ?
✅ Elle fonctionne plus efficacement en modulant la puissance des pompes à chaleur en fonction des besoins.
✅ En cas de panne d’une pompe à chaleur, les autres peuvent continuer à fonctionner.
✅ Si les besoins d’un bâtiment changent, il est possible d’ajouter des pompes à chaleur supplémentaires
⭕ Le coût d’installation d’un système en cascade est plus élevé que celui d’une pompe à chaleur simple.
⭕ Elles sont plus complexes à concevoir, installer et entretenir
⭕ Elles demandent plus d’espace pour l’installation
Comment bien installer une pompe à chaleur en cascade ?
Une bonne isolation est essentielle pour minimiser les fuites thermiques et pour que la pompe à chaleur de fonctionne avec le meilleur rendement énergétique possible.
Les pompes à chaleur en cascade doivent aussi être installées au bon endroit, avec suffisamment d’espace pour la ventilation et l’accès pour l’entretien.
Il faut aussi faire attention aux éventuelles nuisances sonores et éviter de placer l’unité extérieure trop près des voisins ou des pièces à vivre.
Enfin, il est vivement conseillé de confier l’installation à un professionnel possédant la certification RGE (Reconnu Garant de l’Environnement), ce qui assure que l’installation respecte les standards de qualité.
Ce professionnel pourra au mieux planifier la configuration du système, y compris le nombre d’unités nécessaires, leur agencement, et la méthode de couplage.
Si le système en cascade doit être intégré à un système de chauffage central existant, il va vérifier la compatibilité des équipements et, si nécessaire, effectuer les ajustements pour une intégration harmonieuse.
Après l’installation, une mise en service professionnelle sera ensuite essentielle pour configurer correctement l’ensemble, effectuer les réglages nécessaires, et s’assurer que toutes les unités fonctionnent efficacement et de manière synchronisée.
Comment marche une pompe à chaleur en cascade ?
Comme toute PAC, elle transfère la chaleur d’une source (comme l’air extérieur, l’eau ou le sol) vers un endroit à chauffer ou à refroidir.
Elle utilise un fluide réfrigérant qui circule dans un système fermé, passant par des états de compression et d’expansion pour absorber et libérer de la chaleur.
Dans une PAC en cascade, il y a au moins deux cycles de réfrigération distincts, chacun utilisant potentiellement un fluide réfrigérant différent, optimisé pour sa plage de température de fonctionnement. Ces cycles sont reliés par un échangeur de chaleur intermédiaire.
Le premier cycle fonctionne à une température plus basse. Il capte la chaleur de la source froide et la transfère à l’échangeur de chaleur intermédiaire. Dans ce cycle, le fluide réfrigérant est d’abord évaporé à basse pression pour absorber la chaleur, puis compressé pour augmenter sa température.
L’échangeur de chaleur intermédiaire joue un rôle crucial. Il agit comme la “source chaude” pour le premier cycle et comme la “source froide” pour le second cycle. Cela permet de transférer efficacement la chaleur du premier au second cycle sans perte significative d’énergie.
Dans le second cycle, le fluide réfrigérant, déjà préchauffé par l’échangeur de chaleur intermédiaire, est compressé davantage pour augmenter sa température à un niveau suffisant pour le chauffage ou pour l’eau chaude sanitaire. Après avoir libéré sa chaleur dans le condenseur (vers l’espace à chauffer ou le ballon d’eau chaude), le fluide réfrigérant se détend et se refroidit avant de retourner à l’échangeur de chaleur intermédiaire pour recommencer le cycle.
Grâce à cette configuration, chaque cycle de réfrigération peut être optimisé pour fonctionner de manière plus efficace dans sa plage de température spécifique. Cela permet à la PAC en cascade d’atteindre des coefficients de performance (COP) élevés.
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