Booster le COP d’une pompe à chaleur en l'occurrence géothermique

[BaudouinLabrique]

Malgré une recherche approfondie sur le Net, je n’ai pas trouvé la réponse à la question suivante :

Pour quelles raisons matérielles (thermodynamiques) et solidement argumentées, on n’a pas développé de procédé qui permettrait d’utiliser une partie de la chaleur produite par la PAC (aval) pour relever la température de départ de l’eau glycolée (amont) ?

Analogiquement au fait que le mouvement perpétuel ne peut pas exister en physique, je sais évidemment qu’avec un COP(°) de 1, il serait vain de croire qu’une telle opération puisse se révéler positive, car on subirait immanquablement une perte ; l’application d’un tel procédé serait alors contreproductive.

En ce qui concerne ma PAC, j’obtiens des COP suivants (derniers relevés sur l’ordinateur de bord de la PAC),
d’environ :
- 7,2 (eau glycolée à 21°)
- 6,8 (…19°)
- 6,3 (…17°)
- 5,9 (…15°)
- 5,4 (…13°)
- 5 (…12°)
- 4.5 (…11°)
- …
- 3 (…5°) (noté l’hiver passé)

N.B. La température du sol de captation ne dépasse jamais les 16° (été), mais il faut savoir qu’alors, l’eau glycolée se réchauffe quelque peu sur le trajet vers la PAC, ce qui explique les 21° etc. indiqués (elle passe d’ailleurs très vite de 21° à 19° lorsque la PAC fonctionne).

Imaginez alors qu’on utilise ainsi une partie de la chaleur produite par la PAC pour relever la température de départ de l’eau glycolée ; exemple concret : si le COP atteint par exemple 4,5 (eau à 11°) et qu’on porte l’eau à 19° (le maximum toléré par une PAC est de 20°), le COP va donc grimper à 6,8.
Supposons (cas de figure) que la PAC fonctionne durant une heure avec un COP de 4,5 (consommation de 2,2kWh en l’occurrence), elle devrait alors immanquablement fonctionner moins longtemps (30% en moins = 20 minutes épargnées) grâce au relèvement du COP à 6,8 ; la PAC devrait consommer au moins 30% en moins, d’où une économie théorique de 0,7 kWh. (°°)

Je sais qu’il faudra alors retirer la partie « perdue » de la chaleur produite qui a servi à réchauffer l’eau glycolée en amont. N’ayant pas pu encore faire ce type d’essai, vu le matériel (expérimental) à ajouter, on pourrait estimer l’économie à environ 0,5 kWh voire moins mais l’opération ne pourrait donc théoriquement être que positive.

En transposant cette année ce raisonnement sur l’ensemble des mois de chauffe de septembre (car il fait présentement inhabituellement froid ici en Belgique) à au plus tard mi-mai, on peut donc imaginer une économie d’échelle très intéressante.

Armé de cette réflexion, j’ai contacté le service technique (pour les professionnels) de la marque de ma PAC.
La personne que j’ai eu en ligne et qui avait l’air de très bien s’y connaître en PAC, m’a répondu que « cela ne se faisait pas » (point barre) et donc sans me donner (car elle les ignorait !!!) les raisons techniques, rationnelles qui justifieraient l’absence irrémédiable du recours à un tel procédé.
Aussi abstenez-vous de me lancer une telle réponse (toute dogmatique d’ailleurs) ! On gagnera du temps !
Ca m’a rudement rappelé le « théorème du singe » !!!


(°) Par exemple, une PAC qui produit 3 kWh de chaleur pour une consommation de 1 kWh électrique, a un COP égal à 3. Plus le COP est élevé, plus la pompe à chaleur est performante (moins elle consomme).
Et donc :
Énergie transférée par la PAC (chaleur restituée dans le bâtiment)
le COP = ---------------------------------------------------------------------------------------
Énergie consommée pour réaliser le transfert (compresseur et auxiliaires)

(°°) J’observe un phénomène analogue en été lorsque la PAC fonctionne alors uniquement pour l’ECS : pour que la température de l’eau du boiler monte de 25° à 45°, cela prend alors une quinzaine de minutes, alors qu’en saison froide, cela prend en général près d’une heure pour arriver au même résultat. En pareil cas, l’économie est chaque jour d’été de ¾ de 2,2 kWh et donc d’environ 1,6 kWh par rapport à ce qui se produit en saison froide.



Merci d’avance pour vos commentaires en vous rappelant que je commenterai/répondrai que s’ils sont courtois.
Tâchez d’être constructifs !
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[BaudouinLabrique]

P.S.

Je sais qu'il existe des réchauffeurs d'eau glycolée électriques : ils sont préconisés lorsqu'on dispose d'une source de production électrique renouvelable (via des panneaux électriques, thermiques, moulin à eau, cascade...).

[benlamb]

Bonjour,

Il n'y a pas de miracle : si vous utilisez une partie de l'énergie fournie par la PAC pour réchauffer la boucle en amont, cela fait de l'énergie en moins pour chauffer votre maison.
Le COP est peut être meilleur mais :
A énergie absorbée par la PAC égale, il fera plus froid dans votre maison.
A énergie fournie dans la maison égale, la PAC tournera un peu plus.

(Sans compter les pertes via le réchauffage).

Si vous avez une énergie renouvelable (bois, soleil), autant chauffer la maison en direct, le rendement est bien meilleur.

[BaudouinLabrique]

Le COP est peut être meilleur mais : A énergie absorbée par la PAC égale, il fera plus froid dans votre maison. .

Je ne serai jamais à énergie égale, car comme la demande est plus importante,
la PAC compensera automatiquement sans que je ne m’en rende compte.

En revanche et restons donc logiques, puisque vous me confirmez qu’il y aura un meilleur COP,
la PAC tournera forcément moins longtemps et ce qui donc entraînera :
1° une moindre consommation,
2° moins de retrait de calories dans la terre et sous terre, il y aura donc une chute de température moins grande, ce qui est un autre facteur qui raccourcira le temps de fonctionnement de la PAC et augmentera aussi l’économie en consommation.
N.B. avec une PAC non géothermique, on ne pourra gagner que sur le 1°

A énergie fournie dans la maison égale, la PAC tournera un peu plus.
(Sans compter les pertes via le réchauffage).

Cela ne me paraît pas exact vu le raisonnement précédent, au contraire !
Vous préjugez dogmatiquement donc que la valorisation d’une partie de la chaleur produite fera tourner un peu plus la PAC !

(Sans compter les pertes via le réchauffage)

Elles seront minimes si on pousse l’isolation autour du système (genre 15cm de laine de roche ou de verre, comme je l’ai fait autour du boiler et du réservoir tampon, ce qui m’a permis de gagner en consommation).

Si vous avez une énergie renouvelable (bois, soleil), autant chauffer la maison en direct, le rendement est bien meilleur.

J’ai du renouvelable (suiveur photovoltaïque qui produit ca 12.500 kWh/an).
Je pourrai aussi réchauffer l’eau glycolée avec un réchauffeur.
Cependant, en comparaison de ce que je propose plus haut, il est indéniable qu’opter pour ce système consommera plus de kWh (rappel : la PAC multiplie les kWh consommé en KW, cf. le COP, alors qu’un réchauffeur n’est pas très performant en rendement).

J'ai aussi du bois mais que je ne consomme que parcimonieusement dans un insert à très haut rendement, les soirées très froides. L’une des raisons est notamment l’émission de gaz et de particules fines nocifs pour la santé (la nôtre et celle de mes voisins !)

Merci pour votre réponse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[BaudouinLabrique]

Pour l'humour (quoique...) , à propos de miracle, voici ce que Saint Augustin disait déjà et très justement :
« Les miracles ne violent pas les lois de la nature mais le peu que nous en savons".

[BaudouinLabrique]

P.S.

Dans la liste (2) des avantages de ce que je préconise, il faut ajouter un troisième :

Il faut savoir que l’eau glycolée de retour est à une température d’environ quatre degrés de moins qu’à l’aller.

Du fait qu’on réchauffera l’eau glycolée à l’aller, elle aura donc une température de retour plus haute que sans l’apport de ce système. En toute logique, le sous-sol de captation se refroidira immanquablement moins vite et offrira donc une eau glycolée à une température légèrement plus haute, et dont propice à booster le COP.