Produit

PAC absorption géothermique

Mis à jour le
Solution innovante et très performante (rendement jusqu’à 170% / PCI), la pompe à chaleur (PAC) géothermique à absorption gaz permet de répondre aux besoins thermiques (chauffage et l’eau chaude sanitaire) de bon nombre de bâtiments tertiaires. La récupération de chaleur sur la réaction d’absorption permet une réduction d’environ 50% de la dimension des sondes nécessaires
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BÂTIMENTS RÉSIDENTIEL
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Fonctionnement de la PAC géothermique à absorption gaz naturel

Principe de fonctionnement d’une PAC géothermique

La pompe à chaleur (PAC) géothermique à absorption gaz fonctionne selon le principe de récupération d'énergie gratuite présente dans le sol ou dans une nappe phréatique. La chaleur récupérée est alors fournie à l'intérieur du bâtiment à chauffer. La pompe à chaleur gaz est une pompe à chaleur qui fonctionne sur le principe de l'absorption. Elle affiche des rendements saisonniers de l’ordre de 150 %.

Le rafraîchissement par géocooling

La PAC géothermique à absorption gaz permet un rafraîchissement par géocooling. Il consiste à profiter au maximum de l’énergie présente dans le sol sans pour autant démarrer la PAC en été. Il s’agit donc d’un moyen économique, écologique et efficace pour rafraîchir des espaces donc le besoin en climatisation est limité.

Composition d’une PAC géothermique à absorption gaz

La PAC géothermique 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.

Schéma de fonctionnement d’une PAC géothermique à absorption gaz
Schéma de fonctionnement d’une PAC géothermique à absorption gaz

La PAC géothermique à absorption gaz est aussi composée d'un bouilleur fonctionnant avec un brûleur gaz et un absorbeur, d'un évaporateur et d'un condenseur. Sur le principe, elle est similaire à une PAC électrique classique sauf au niveau du compresseur mécanique qui est remplacé par un compresseur thermochimique (mélange eau-ammoniac).

Les propriétés thermochimiques de ce mélange permettent 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 le sol ou dans une nappe phréatique.
  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 environ 40 kW de puissance de chauffage. La PAC géothermique à absorption gaz peut produire de l’eau chaude sanitaire jusqu’à 70°C.

Performance en chaud seul

Télécharger la synthèse des performances en chaud d'une pac géothermique GS
Télécharger la synthèse des performances en chaud d'une pac géothermique WS

Carte d'identité du produit

 

PAC absorption géothermique GS (sonde)

PAC absorption

géothermique WS (nappe)

Fonction

Chauffage-rafraîchissement

Chauffage-rafraîchissement

Rendement

149% (B0/W50 °C)

125% (B0/W65 °C)

166% (W10/W50 °C)

143% (W10/W65 °C)

Puissance

37.6 kW (B0/W50 °C)

31.5 kW  (B0/W65 °C)

41.6 kW (W10/W50 °C)

35.8 kW (W10/W60 °C)

Débit calorifique (gaz)

25,7 kW

25.7  kW

Puissance electrique consommee

470 W

470 W

Plage de fonctionnement

Tmax entrée source renouvelable :

45 °C

T min sortie source renouvelable : -5 °C

Air [0°C , 45°C]

Tmax entrée source renouvelable : 45°C

T min sortie source renouvelable : 3°C

Tmax  chauffage

65 °C

65°C

Tmax ECS

70 °C à 50% de P

70 °C à 50% de P

Delta T de fonctionnement

10°C

10°C

Débit d'eau machine (l/h)

Nominal

3 170

3 570

Maximal

4 000

4 000

Minimal

 700

 700

Volume d'eau dans l'appareil

Côté chaud : 4l

Côté froid :  3l

Côté chaud : 4l

Côté froid :  3l

Poids

300 kg

300 kg

Quantité

ammoniac

 7 kg

7.7 kg

eau

10 kg

10 kg

 

Carte d'identité

Dimensionnement de la PAC géothermique à absorption au gaz naturel

La PAC géothermique à absorption gaz se dimensionne généralement à 100 % du besoin. Il est également possible de la dimensionner en base + appoint. Dans ce cas, le dimensionnement de l’installation 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.

Pour obtenir la même performance en énergie primaire, la quantité d’énergie à puiser dans le sol est moindre avec une PAC gaz qu’avec une PAC électrique. En conséquence, le nombre de sondes verticales nécessaires est bien inférieur en solution gaz qu’en solution électrique (ou un débit de nappe nécessaire réduit dans le cas d’une installation avec une machine WS), comme l’illustre l’exemple suivant : 

 

Puissance restituee

COP machine

Puissance finale consommee (kW)

Puissance renouvelable puisée localement (kW)

Nombre de sondes

PAC gaz

40

1.6

25

15

3

PAC electrique

40

3.5

11.5

28.5

6

Dimensionnement de la PAC

Une sonde représentant un coût d’environ 7 000 € HT, l’installation d’une PAC gaz permet dès lors de faire des économies majeures par rapport à une PAC électrique.

Niveau de température lors du couplage avec une chaudière

La température maximum de génération d’une PAC en chauffage seul est de 65°C. Toutes les machines (GS et WS) fonctionnent avec des boucles d'eau où la différence de température entre le départ et le retour chauffage est de 10°C.


Les températures maxi de retour chauffage sont de 55°C.

Lorsque la chaudière vient en appoint de la PAC en chauffage, il faut qu'elle soit au même régime d'eau. Dans le cas contraire, la température de retour augmente, ce qui entraîne l’arrêt automatique de la PAC 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.

Mise en œuvre d’une PAC géothermique à absorption gaz

Dimensions d'une PAC géothermique à absorption

Le schéma ci-dessous détaille les dimensions des 2 modèles de PAC géothermique à absorption gaz naturel, GS (par sonde) et WS (par nappe) :

Dimensions d’une PAC géothermique (GS et WS)
Dimensions d’une PAC géothermique (GS et WS)

Implantation de la PAC géothermique dans les immeubles de bureau ou les ERP

Contrairement à une PAC aérothermique, une PAC géothermique peut être installée à l’intérieur d’un bâtiment (lorsqu’il s’agît d’un ERP ou de bureaux). Si c’est le cas, il convient de les placer dans une salle des machines distincte de la chaufferie. 

Illustration d’une implantation en salle des machines dans une zone rendue inaccessible  au public pour un ERP ou un bureau
Illustration d’une implantation en salle des machines dans une zone rendue inaccessible au public pour un ERP ou un bureau

Pour en savoir plus : 

Télécharger la note d’information relative à l’implantation d’une PAC géothermique à absorption gaz en immeubles de bureaux ou en ERP

Implantation de la PAC géothermique dans les logements collectifs

En logements collectifs, l’implantation d’une PAC géothermique à absorption gaz est possible à l’intérieur comme à l’extérieur.

Les règles d’implantation à l’extérieur sont très contraignantes, puisque la PAC géothermique doit y être installée :

  • Dans une zone non accessible au public.
  • Dans une zone rendue inaccessible au public par une clôture distante de 4 m sur les 4 côtés de la machine.
  • En respectant une distance d’au moins 5 m entre le contour supérieur de la ou des machine(s) et tout orifice de ventilation ou tout ouvrant.
Schéma d’implantation au sol en logement collectif
Schéma d’implantation au sol en logement collectif

Du fait de ces distances, la PAC s’installe habituellement à l’intérieur, dans un local de production d’énergie. Ce local peut également contenir la chaudière d’appoint contrairement aux immeubles de bureaux ou aux ERP. Le schéma suivant indique les localisations possibles d’un tel local : 

Lieu d’implantation possible du local de production d’énergie, pour l’installation d’une PAC géothermique à absorption en logements collectifs
Lieu d’implantation possible du local de production d’énergie, pour l’installation d’une PAC géothermique à absorption en logements collectifs

Pour en savoir plus : 

Télécharger la note d’information relative à l’implantation d’une PAC géothermique à absorption gaz en logements collectifs

Maintenance d'une PAC géothermique à absorption gaz naturel

La maintenance d’une PAC absorption géothermique est simple et n’implique que quelques opérations supplémentaires par rapport à une chaudière à condensation.


Retrouvez ci-dessous la liste des actions de maintenance ainsi que leur fréquence :

Actions annuelles

Vérification de l’état général de l’unité (visuel, acoustique)

Vérifier la fonctionnalité du dispositif de contrôle du débit d’eau

Vérifier/rétablir le débit hydraulique nominal

Vérifier le pourcentage de CO2 dans les fumée (unité à pleine puissance)

Vérifier la pression de gaz, statique et dynamique du brûleur

Vérifier / nettoyer l'évacuation des condensats

Vérifier / rétablir la pression hydraulique de l'installation

Vérifier que l’installation régule normalement

Vérifier que l’unité fonctionne sans courts cycles

Actions à reproduire tous les 2 ans

Nettoyer le brûleur / remplacer les joints

Nettoyer les électrodes d'allumage et de détection de flamme /remplacer les joints

Actions à reproduire tous les 4 ans

Remplacer les électrodes d'allumage et d’ionisation

Remplacer le boîtier de contrôle de flamme Brahma

Remplacer le condensateur électrique

Actions à reproduire tous les 6 ans ou toutes les 12 000 heures de fonctionnement

Remplacer les courroies de la pompe à solution

 

maintenance de la PAC géo

Indication tarifaire de la PAC géothermique gaz

Le prix installateur d’un module de 40 kW est généralement compris entre 13 et 15 k€ net auxquels il faut rajouter environ 7000 € HT par sonde.

Fabricants de la PAC géothermique gaz

  • France Air

Solutions utilisant ce produit

PAC absorption géothermique et Chaudière à condensation

PAC absorption géothermique & Chaudière à condensation (Bureaux/Enseignement)

La solution est composée du couplage entre une pompe à chaleur (PAC) géothermique à absorption gaz, et une chaudière à condensation qui intervient en appoint. Elle est idéale pour assurer un confort thermique optimal... Voir la solution
PAC absorption géothermique et Chaudière à condensation

PAC absorption géothermique & Chaudière à condensation (Culture/Loisirs)

Cette solution, composée d’une Pompe à chaleur (PAC) géothermique à absorption gaz et d’une chaudière à condensation en appoint, permet de couvrir l’intégralité des besoins de chauffage d’espaces culturels, aussi divers... Voir la solution
PAC absorption géothermique et Chaudière à condensation

PAC absorption géothermique & Chaudière à condensation & Groupe froid

Cette solution est composée d’une PAC (pompe à chaleur) géothermique, d’une chaudière à condensation et d’un groupe froid. Le plus souvent, la PAC géothermique à absorption gaz couvre la base des besoins, et l’appoint... Voir la solution
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