PAC absorption aérothermique

La pompe à chaleur (PAC) aérothermique à absorption gaz fonctionne selon le principe de récupération d'énergie gratuite présente dans l'environnement (l’air pour une PAC aérothermique). Ainsi, la chaleur récupérée est fournie à l'intérieur de la pièce ou du bâtiment à chauffer. La pompe à chaleur gaz est une pompe à chaleur qui fonctionne sur le principe de l'absorption gaz. Elle affiche des rendements saisonniers de l’ordre de 140 %.
La PAC aérothermique à absorption gaz est composée d'un « circuit noir » contenant une solution eau-ammoniac (7 kg d'ammoniac pour 10 kg d'eau environ). Ce « circuit noir » est scellé en usine afin de rendre impossible son ouverture. Seul le fabricant est habilité à intervenir sur le « circuit noir ». Aucune action de maintenance n’est à prévoir sur cette partie de la machine.
 

La PAC aérothermique à absorption gaz est aussi composée d'un bouilleur fonctionnant avec un brûleur gaz, d'un absorbeur, d'un évaporateur et d'un condenseur. Elle ressemble à une PAC classique sauf que le compresseur mécanique est remplacé par un compresseur thermochimique (mélange eau-ammoniac).

Ce sont les propriétés thermochimiques de ce mélange qui vont permettre de dépasser les 100 % de rendement en  valorisant trois sources de chaleur :

• la condensation du fluide frigorigène (ammoniac) 
• la réaction exothermique d’absorption entre l’ammoniac et l’eau 
• la récupération sur les produits de combustion

Etapes de fonctionnement : 

1.    Dans un premier temps, le brûleur gaz chauffe le mélange eau-ammoniac ce qui va avoir pour effet de séparer les deux éléments (eau et ammoniac). 
2.    L'ammoniac sous forme de vapeur vient céder ses calories à la boucle du bâtiment en se condensant. 
3.    Il se re-vaporise en captant des calories dans l’air. 
4.    Les deux éléments se retrouvent dans l'absorbeur où l'eau liquide absorbe les vapeurs d'ammoniac. Cette réaction d'absorption est exothermique (dégage de la chaleur).
5.    La solution eau-ammoniac nouvellement formée vient elle aussi céder ses calories à la boucle de l'immeuble
6.    Elle retourne enfin dans le générateur pour que le cycle recommence.
Les modules actuellement disponibles permettent de fournir jusqu’à 38,4 kW de puissance de chauffage. Il existe des versions réversibles permettant de réaliser du rafraîchissement jusqu’à 17 kW de puissance. La PAC à absorption gaz peut produire de l’eau chaude sanitaire jusqu’à 70°C.
 

Les rendements en production de froid se situent autour de 0,7. Ce produit est donc adapté aux bâtiments ayant des besoins en rafraîchissement limités tels que des bureaux peu climatisés ou des bâtiments de santé où l’on ne climatiserait que les pièces communes.

 Pour des puissances < 40 kW il n’existe pas à date de produit commercialisé et pour des puissances > 300 kW la multiplication des modules n’est plus pertinente. 

Pour des bâtiments climatisés, la PAC absorption n’est pas adaptée pour la part de climatisation mais reste très intéressante pour la production de chauffage et / ou d’ECS.

Pour des besoins entre 40 kW et 300 kW, peu ou pas climatisés, la PAC absorption est parfaitement adaptée
 

Le dimensionnement d’une installation avec une PAC aérothermique à absorption gaz doit permettre à la PAC de couvrir la base des besoins, l’appoint étant assuré par une chaudière à condensation, afin d’atteindre un optimum technico-économique. Habituellement, 70 % des besoins du site sont couverts avec 50 % de la puissance maximum[1].

Si le système de pompe à chaleur est dimensionné sur la pointe de puissance, il existe un risque de s’éloigner de cet optimum technico-économique.

[1] En dimensionnant en base + appoint, il faut donc trouver le nombre adéquat de PAC à installer pour qu’elles assurent la plus grosse part des besoins de chauffage.

Selon le projet, il est envisageable d’installer plusieurs PAC absorption :

La température maximum de génération d’une PAC en chauffage seul est de 65°C. La machine réversible peut monter jusqu'à 60°C. Toutes fonctionnent avec des boucles d'eau où la différence de température entre le départ et le retour chauffage est de 10°C.

Lorsque la chaudière vient en appoint de la PAC en chauffage, il faut qu'elle soit au même régime d'eau. Sinon, si la température de retour augmente, la PAC va s’arrêter automatiquement par mesure de sécurité afin d’assurer la stabilité du mélange eau-ammoniac.

Suite à un arrêt dû à une température de retour trop haute, la PAC redémarre automatiquement sans intervention humaine.

Une pompe à chaleur aérothermique à absorption gaz doit échanger avec l'air extérieur : elle s'installe donc exclusivement dehors.

Les pompes à chaleur s’installent toujours dans des endroits non accessibles au public ou rendus inaccessibles via une clôture d’une hauteur minimale de 2 m. Elles peuvent s’installer soit au sol, soit en toiture terrasse, et sur un socle incombustible M0. Les exigences en termes de protection contre l’incendie définissent des distances à respecter entre la ou les PAC et :

• La limite de propriété.
• Toute propriété tierce (les voisins).
• Le bâtiment qu’on dessert (soi-même).
   

Cette distance à respecter est déterminée en fonction du type de bâtiment (logement, bureau, établissement recevant du public) et de la puissance (calorifique ou utile) installée.

Le prix installateur d’un module de 36,4 kW est généralement compris entre 13 et 15 k€ net.

• France Air
• De Dietrich