Annexe B (informative)  Dimensionnement du volume tampon

Cette annexe vient illustrer le 6.1.5.4 du présent document.

B.1  Rappel de la formule de dimensionnement du volume tampon

Ce volume est dimensionné selon la formule suivante :

Si l'installation ne possède pas un volume d'eau (V_{circuit non régulé}) suffisant, soit V_{circuit non régulé} < V _{eau nécessaire à la PAC}, un volume tampon doit être ajouté.

Ce volume tampon est défini à partir de la formule suivante :

V _{tampon à ajouter} = V _{eau nécessaire à la PAC} - V _{circuit non régulé}

où

• V : volume du ballon [l]

• ρ : masse volumique du liquide caloporteur (cas de l'eau : ρ = 1 000 kg/m³)

• C_p : capacité thermique massique du liquide caloporteur (cas de l'eau : C_p = 4,185 kJ/kg·K)

• P : puissance calorifique de la PAC [kW]

• t : temps de fonctionnement minimum de la PAC après démarrage [s]

• Δθ : différentiel de régulation [K]. Ce différentiel est généralement pris entre 2 et 4 K.

Le différentiel de régulation permet de gérer la mise à l'arrêt et la mise en marche de la pompe à chaleur.

Figure B.1  Principe de régulation marche/arrêt de la PAC

V_{circuit non régulé} : volume de l'installation pris en compte pour la détermination du volume tampon.

Le volume pris en compte est celui de tous les circuits traversés en permanence par un débit et jamais isolés de la PAC par la régulation.

Les valeurs des paramètres prises en compte pour le dimensionnement respectent les règles suivantes :

• à défaut de données du fabricant de la PAC, t est a minima égal à 420 s (soit 7 min). Le choix de cette valeur permet un maximum de 6 démarrages à l'heure.

• Δθ est pris par défaut de valeurs des fabricants égal à :

  • 4 K pour les radiateurs à basse température ;

  • 2 K pour les planchers-chauffants ;

  • 2 K pour les ventilo-convecteurs.

  • dans le cas d'un réseau mixte, la valeur la plus défavorable (Δθ mini).

• P :

  • Cas des PAC fonctionnant en tout ou rien : la puissance prise en compte est celle de la PAC à pleine charge au régime de distribution prévu (fonction de la loi d'eau) à une température d'air extérieur de + 7 °C. A défaut de données du fabricant, la puissance prise en compte est celle à + 7 °C/35 °C.

  • Cas des PAC à variation de puissance : la puissance prise en compte est celle de la PAC à charge minimum donnée par le fabricant au régime de distribution prévu (fonction de la loi d'eau) à une température d'air extérieur de + 7 °C. A défaut de données du fabricant sur la variation de puissance, la puissance prise en compte correspond à 30 % de la puissance de la PAC à pleine charge à + 7 °C/35 °C.

Lorsque la variation de puissance s'effectue grâce à plusieurs compresseurs (PAC multi-compresseurs), la puissance du plus petit compresseur à pleine charge à + 7 °C/35 °C est prise en compte dans le dimensionnement du volume tampon.

B.2  Exemples de détermination de V_{circuit non régulé}

Figure B.2  Exemple 1 : PAC avec volume tampon en série alimentant un plancher chauffant ou des radiateurs

Figure B.3  Exemple 2 : PAC avec volume tampon en parallèle

Figure B.4  Exemple 3 : PAC avec volume tampon en série et appoint électrique, alimentant deux réseaux raccordés par une bouteille de découplage

B.3  Exemples de calcul du volume tampon

Cas 1 :

Une PAC fonctionnant en tout ou rien alimente un réseau de radiateurs à basse température. Sa puissance est de 18 kW à + 7 °C/35 °C.

Le temps minimum de fonctionnement est de 7 min.

Le différentiel de régulation est de 4 K.

On considère que V_installation = 20 litres.

Selon calcul, le volume d'eau nécessaire à la PAC est :

Le volume tampon à installer doit avoir une capacité de 430 litres environ (452 l - 20 l = 432 l).

Cas 2 :

Le choix porte maintenant sur une PAC Inverter ayant une puissance nominale de 18 kW à + 7 °C/35 °C mais pouvant fonctionner au tiers de cette puissance grâce à l'inverter.

Le temps minimum de fonctionnement est de 7 min, le différentiel de régulation est toujours de 4 K et V_installation = 20 litres (comme précédemment).

Selon calcul, le volume d'eau nécessaire à la PAC est :

Le volume tampon à installer doit avoir une capacité de 130 litres environ (151 l - 20 l = 131 l).

Figure B.5  Volume de l'installation à prendre en compte

Le tableau présenté ci-après permet de trouver directement par lecture le volume d'eau nécessaire à la PAC. On y retrouve les résultats des exemples précédents.

Tableau B.1  Détermination du volume d'eau minimum nécessaire à la PAC (1/2)

Tableau B.1  Détermination du volume d'eau minimum nécessaire à la PAC (2/2)