Conception globale d'une pompe à chaleur air/eau inversable à puissance variable pour le secteur résidentiel - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2004

Conception globale d'une pompe à chaleur air/eau inversable à puissance variable pour le secteur résidentiel

Nicolas Flach-Malaspina
  • Function : Author

Abstract

The heating capacity control for heat pumps in heating mode in the residential sector constitute one of the means to improve seasonal energy efficiencies compared to existing heating systems. The two-compressor technology has been identified as both energy efficient and available for europeans OEMs. Four major results have been obtained. -Through a serie of tests at partial load, cycling losses have been shown in heating and cooling modes of existing air/water systems with a single compressor. Sole the energy consumption when the heat pump is at rest contributes significantly to energy losses at partial load. - Enegy gains, by adapting the two-compressor technology on a reference equipment have been quantified on a prototype heat pump developped during thoses studies. - A dynamic model for the calculation of seasonal COP has been developped. - The optimization of the compressor operation, and the defrosting process, has permitted an increase in the seasonal COP from 14,7% to 18,6% depending on the climatic conditions. This study includes design, experimental and modeling works. The design of a heat pump equiped with two compressors has required to develop a new test at partial load. The large number of exploratory and standardized tests have permitted to characterize an existing heat pump and a heat pump equiped with two compressors whatever the operation mode and the climatic conditions
La variation de puissance pour les systèmes de chauffage par pompe à chaleur pour le secteur résidentiel constituent un des moyens d'amélioration des performances énergétiques saisonnières par rapport aux moyens de chauffage existants. La technologie bi compresseurs a été identifiée comme étant à la fois énergétiquement efficace, et disponible pour les ensembliers européens. Les quatre résultats majeurs obtenus sont : - La mis en évidence par une série d'essais à charge partielle, des pertes en cyclage en mode chauffage et rafraîchissement des systèmes air/eau mono compresseur existant. La consommation de veille de la PAC constitue le seul élément qui contribue efficacement aux pertes énergétiques à charge partielle. - La quantification des gains énergétiques par l'adaptation de la technologie bi compresseurs sur une machine de référence, a été réalisée sur une PAC prototype qui a été développée au cours de ces travaux. - Un modèle dynamique de calcul de COP saisonnier a été développé. - L'optimisation d'une part du fonctionnement des compresseurs et d'autre part du dégivrage a permis un accroissement du COP saisonnier de 14,7% à 18,6% en fonction du climat extérieur Pour cette étude, des travaux de conception, d'expérimentation puis de modélisation ont été réalisés. La conception d'une PAC équipée de deux compresseurs a nécessité le développement d'un nouveau moyen d'essai à charge partielle. Les nombreux essais exploratoires et normalisés ont permis de caractériser une PAC existante ainsi, qu'une PAC bi compresseurs quelque soit le mode de fonctionnement et le climat extérieur. Le modèle dynamique développé, a permis l'optimisation énergétique du système grâce à une meilleure gestion du dégivrage, et à une régulation adéquate des compresseurs. Des voies d'amélioration concernant le dimensionnement des compresseurs ainsi que la gestion des débits au niveau des échangeurs sont possibles afin d'augmenter encore les COP saisonniers.
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Dates and versions

pastel-00001200 , version 1 (13-04-2005)

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  • HAL Id : pastel-00001200 , version 1

Cite

Nicolas Flach-Malaspina. Conception globale d'une pompe à chaleur air/eau inversable à puissance variable pour le secteur résidentiel. Engineering Sciences [physics]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00001200⟩

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