Couplages directs

Le principe du couplage direct consiste à s’affranchir de l’utilisation d’un ventilateur supplémentaire pour acheminer de l’air jusqu’à l’unité extérieure de la PAC en plaçant directement l’unité extérieure dans la zone servant de source d’air tempéré. Le débit de renouvellement d’air de cette zone est alors adapté au débit nécessaire au niveau de l’unité extérieure. Comme pour l’étude des couplages indirects, cette partie est divisée en deux. La première traite du couplage direct de la source froide de la PAC avec des sources uniques : vide sanitaire, comble et véranda. La seconde concerne le couplage direct de ces mêmes sources complétées par un couplage indirect provenant de sources déjà présentées précédemment: ventilation double flux, capteur à air, façade double peau, ou échangeur air-sol.Trois sources d’air tempéré sont étudiées dans cette partie : le vide sanitaire, les combles et la véranda. L’unité extérieure de la PAC est placée à l’intérieur de ces zones. L’étude est faite pour les différentes régions climatiques : Nancy, Trappes, Rennes et Nice.Les résultats pour les PAC contrôlées par inverter (figure 152) et celles contrôlées par marche-arrêt (figure 153) sont présentés. On constate que le couplage direct avec le vide sanitaire élimine les besoins d’une énergie d’appoint, peu importe la technologie et la région climatique. Le couplage est bénéfique tant pour les performances que pour que les consommations.

Du point de vue de la consommation globale (PAC + Appoint), des économies sont observées pour chacune des technologies, avec des gains plus prononcés pour les PAC controlées par inverter allant de de 4% à 20% selon la région climatique. La différence entre les technologies s’explique d’une part par leur performance intrinsèque (les PAC contrôlées par inverter ont de meilleures performances dans leur fonctionnement àcharge partielle), et d’autre part par la régulation de la vitesse de rotation du ventilateur (la vitesse est variable pour les PAC contrôlées par inverter et constante pour les PAC marche-arrêt). Le vide sanitaire est alors beaucoup plus sollicité dans le cas des PAC contrôlées par marche-arrêt.On constate également des gains conséquents sur les performances de la PAC seule et de la PAC plus appoint. La figure 154 montre les gains sur le COP de la PAC seule contrôlée par inverter. Ils varient entre 10% et 18% selon la région.Les gains observés sont liés d’une part aux températures plus clémentes dans le vide sanitaire, ce qui implique un fonctionnement plus performant du système, et d’autre part à une réduction de la dégradation due au givrage et dégivrage de l’évaporateur. On observe une déformation de la courbe d’occurrence des températures (figure 155) : les températures du vide sanitaire sont moins fréquentes en dessous de 0°C que la température extérieure, mais plus fréquente entre 3°C et 10°C. Cela a pour conséquence une réduction de la dégradation des performances dues au givrage et dégivrage de l’évaporateur (figure 156) et une augmentation de la puissance calorifique délivrable par la PAC (figure 157).

Une étude de sensibilité sur le dimensionnement de la PAC au climat de Nancy montre qu’il est possible de remplacer le système dimensionné par les méthodes conventionnelles par un système de puissance nominale réduite (figure 158). Toute chose égale par ailleurs, une PAC d’une puissance nominale de 4 kW couplée de façon directe au vide sanitaire consommerait autant d’énergie qu’une PAC de 7 kW installée à l’extérieur. On constate qu’en dessous de 4 kW, la PAC de 3 kW n’est plus intéressante car elle a recours à une grande quantité d’énergie d’appoint.Le couplage direct avec les combles permet le même type d’observation que pour le vide sanitaire avec une tendance moins marquée. Les PAC contrôlées par marche-arrêt montrant peu d’intérêt pour ce couplage, seuls les résultats concernant les PAC contrôlées par inverter son présentés.Contrairement au couplage direct avec le vide sanitaire, le couplage avec le comble permet de diminuer faiblement le recours à l’appoint, mais ne permet pas de s’en passer. Une raison simple à cela est que le recours à l’appoint se fait pour les températures les plus froides de l’hiver qui sont atteintes la nuit. Ainsi le comble ne peut assister la PAC la nuit, ce qui explique cette faible diminution du recours à l’appoint.