Des chercheurs italiens ont conçu un système de pompe à chaleur à eau destiné à produire du froid, du chauffage et de l'eau chaude sanitaire dans le parc de logements sociaux construit dans les années 1970 et 1990. Le nouveau concept intègre l'énergie photovoltaïque-thermique au stockage thermique et promet un coefficient de performance saisonnier de 5.
Un groupe de chercheurs dirigé par l'Université Sapienza de Rome a développé un nouveau système de pompe à chaleur à eau (WSHP) intégrant l'énergie photovoltaïque-thermique (PVT) et le stockage d'énergie thermique (TES) pour la production intégrée de chauffage, de refroidissement et d'eau chaude domestique. production d'eau et d'électricité.
Le système a été développé dans le cadre du projet de recherche RESHeat, financé par l'UE, qui vise à identifier des solutions renouvelables et économes en énergie pour le chauffage et le refroidissement, ainsi que pour la production d'eau chaude sanitaire dans les immeubles résidentiels à plusieurs appartements. "Ce travail se concentre sur la version italienne du projet RESHeat", ont déclaré les scientifiques, notant que le système proposé adopte un réservoir de stockage d'eau chaude à la place d'une unité de stockage de chaleur souterraine, comme les versions de système développées pour les pays européens situés à des latitudes plus élevées.
Le système se compose d'une pompe à chaleur à eau combinée à des panneaux photovoltaïques refroidis, de deux unités de stockage – un côté source et l'autre côté charge – et d'un ventilo-convecteur. Dans la configuration du système proposée, la chaleur basse température des panneaux est utilisée pour remplir le puits froid de la pompe à chaleur pendant la saison de chauffage. Pendant la saison de refroidissement, la chaleur excédentaire des panneaux photovoltaïques, qui atteignent des températures plus élevées, est évacuée vers le système de production d'eau chaude sanitaire.
« Les panneaux PVT assurent la cogénération thermique et électrique, l'énergie électrique étant utilisée pour alimenter la WSHP, les éventuels chauffages d'appoint, les auxiliaires et les espaces de copropriété, tandis que la chaleur à basse température produite pendant la période hivernale est exploitée comme source pour la WSHP à travers le TES », a expliqué l’équipe de recherche. « En revanche, en dehors de la période de chauffage, d'avril à octobre, la chaleur produite par le PVT est valorisée pour la production d'ECS, qui est stockée dans le stockage dédié. Enfin, pendant la période estivale, le TES est connecté à un courant continu, nécessaire pour dissiper l'excès de chaleur produit par le HP pour le refroidissement des locaux.
À l'aide du logiciel TRNSYS et de la méthode de prise de décision multicritères (MCDM), les universitaires ont réalisé 184 simulations pour identifier la taille idéale des composants du système dans le but de le déployer dans un immeuble résidentiel social de 13 appartements construit vers 1980 à Palombara Sabina, près de Rome, Italie.
"L'échantillon de référence est le résultat de la planification urbaine commencée en Italie dans les années 60 du '900 pour programmer des interventions liées aux bâtiments sociaux avant les réglementations sur la performance énergétique des bâtiments", ont-ils expliqué, ajoutant que le bâtiment, qui s'appuie actuellement sur un système de chauffage centralisé au gaz, a une charge thermique hivernale et estivale respectivement de 61 kW et 65 kW et une consommation d'ECS de 55 l/personne pour un total de 50 personnes.
Dans les simulations et l'analyse MCDM, les universitaires ont pris en compte des paramètres clés tels que le coefficient de performance (COP), la fraction solaire, la consommation d'énergie primaire, les économies d'énergie primaire, les coûts du système et d'exploitation, ainsi que des critères logistiques et spatiaux. Les chercheurs ont découvert que la meilleure configuration du système peut être obtenue avec 75 panneaux PVT totalisant 25 kW répartis en 15 chaînes, un volume de réservoir tampon connecté au côté source de la PAC de 3 m³ et un volume de 1.5 m³ pour le stockage thermique de l'ECS. .
"Les températures de consigne identifiées étaient de 25 °C pour le DC, tandis que pour le HP, les températures de fonctionnement de l'évaporateur et du condenseur varient en fonction des conditions extérieures", ont-ils expliqué. « Du côté froid, elles varient entre 7 et 20 °C et varient en fonction du rayonnement incident et de la production de chaleur à basse température des panneaux PVT, tandis que du côté chaud, elles varient en fonction de la température extérieure. »
Le système a été décrit dans l'étude « Définition d'un système de pompe à chaleur à source d'eau couplée PVT grâce à l'optimisation de composants individuels », publiée dans Énergie.
« Ce travail vise à utiliser le bâtiment de Palombara Sabina comme cas pilote pour la modernisation d'un système de chauffage central pour les climats doux, à le proposer comme une approche idéale à appliquer à grande échelle à l'ensemble du parc de logements sociaux construit dans les années 1970. années 1990, dans la perspective d’une rénovation énergétique à l’échelle urbaine », concluent les chercheurs. "Les objectifs sont l'efficacité du système, avec un COP saisonnier minimum de 5 et une couverture minimale de 70 % à partir de sources renouvelables axées sur la gestion de la température ambiante."
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Source à partir de magazine pv
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