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CHAUFFAGE ET REFROIDISSEMENT MONOVALENT

CASCADE DE POMPES À CHALEUR DANS LE KB4 À DÜSSELDORF

CASCADE DE POMPES À CHALEUR DANS LE KB4 À DÜSSELDORF

En tant que bâtiments neufs, les immeubles non résidentiels tels que l'immeuble de bureaux ultramoderne KB4 dans la zone d'activités « Airport City » de Düsseldorf doivent répondre à des exigences légales élevées. C'est particulièrement vrai en matière de chauffage et de refroidissement des bâtiments. Les technologies modernes permettent de satisfaire facilement à ces exigences. Par exemple, avec des pompes à chaleur réversibles, qui peuvent être utilisées de manière économique comme générateurs monovalents de chaleur et de froid.

 

LE KB4 -

UN IMMEUBLE DE BUREAUX ULTRAMODERNE

Le KB4, que le groupe Gerresheimer a choisi pour son siège social, offre environ 4300 m² de bureaux ultramodernes sur cinq étages. Chaque étage peut être divisé en deux unités locatives de tailles différentes, qui peuvent être divisées de manière flexible en fonction des besoins - de bureau unique à salon Affaires. Le sous-sol comprend également des salles de stockage et d'archivage ainsi qu'un parking souterrain. L'immeuble, dans lequel STRABAG Real Estate GmbH a investi environ 17 millions d'euros, a été achevé à la mi-2014 après une période de construction d'environ un an. À la fin de l'année dernière, une société du groupe Talanx a repris le bâtiment.

 

COLLABORATION ÉTROITE ENTRE

BUREAU D'ÉTUDES ET CONSTRUCTEUR

Selon les normes en vigueur dans les immeubles de bureaux, l'une des tâches de planification était la climatisation des locaux. En plus d'un système de production de chaleur, il fallait donc installer également un système de refroidissement. Lors de la planification de l'installation, il a fallu tenir compte des exigences du décret allemand sur les économies d'énergie (EnEV). L'article 3 de la loi allemande sur la chaleur et les énergies renouvelables (EEWärmeG) stipule que les propriétaires de bâtiments neufs d'une superficie utile supérieure à 50 m² doivent couvrir leurs besoins en énergie de chauffage et de refroidissement par une utilisation proportionnelle d'énergies renouvelables. Les énergies renouvelables au sens de la loi comprennent la chaleur ambiante, l'énergie géothermique, l'énergie solaire et la biomasse.

Le bureau d'études de Bodzian à Duisbourg s'est fixé comme objectif non seulement de répondre aux exigences légales, mais aussi de trouver la solution la plus efficace et la plus raisonnable possible pour KB4. Les idées ont été recueillies de manière intensive, rejetées ou concrétisées et développées plus avant. Jusqu'à ce que l'ingénieur planificateur Frank Müller ait trouvé un concept répondant aux exigences du bureau d'études et aux besoins du client. Pendant toute la phase de développement du concept énergétique, le bureau d'études a été soutenu par le fabricant Mitsubishi Electric. « Grâce à la collaboration continue entre les planificateurs, les ingénieurs et nos experts techniques, nous contribuons, en tant que fabricant, à trouver une solution système optimale qui réponde aux exigences de qualité élevées tant de la part du bureau d'études que de notre part », explique Bernd Brinkmann, consultant en planification NRW chez Mitsubishi Electric.

CASCADE DE POMPES À CHALEUR -

CHAUFFER ET REFROIDIR À LA DEMANDE

La conception du système avec neuf pompes à chaleur air/eau en cascade permet le chauffage et le refroidissement simultanés. « La technique de mesure, de commande et de régulation permet de déterminer l'unité extérieure qui produit de l'énergie frigorifique et calorifique, ainsi que la quantité d'énergie qui doit être produite à un moment donné. Nous pouvons ainsi produire les deux énergies simultanément et en fonction de la demande », résume Bernd Brinkmann, Consultant en planification NRW chez Mitsubishi Electric. 
Au total, les neuf pompes à chaleur de type PUHZ-SHW230YKA de la série Mr. Slim sont conçues pour fournir une puissance de chauffage de 207 kW. Les unités extérieures sont équipées d'une technologie tout Inverter, grâce à laquelle la puissance est modulée en continu en fonction des besoins. Par conséquent, le système fonctionne beaucoup plus efficacement que les systèmes qui ne connaissent que le mode marche/arrêt. Le compresseur de régulation d'une machine se situe entre 30 et 100 %. Cela signifie qu'une modulation d'environ 7 kW - avec une pompe à chaleur en fonctionnement à charge partielle de 30 % - peut générer jusqu'à 207 kW avec neuf unités en fonctionnement à pleine charge. « La stratégie de régulation consiste à faire fonctionner les différentes pompes à chaleur à charge partielle dans la mesure du possible. C'est plus efficace que, par exemple, de laisser quatre pompes à chaleur produire leur plein rendement alors que les cinq autres sont éteintes », explique M. Brinkmann.

EN HIVER AUSSI

UNE RENTABILITÉ CONVAINCANTE

Pour assurer un service fiable même lorsque les températures extérieures sont basses, les appareils sont équipés de la technologie Zubadan. Le circuit d'injection Flash garantit un circuit de fluide frigorigène stable aux basses températures extérieures. Ce système permet une puissance de chauffage de 100 % jusqu'à 15 °C sans qu'il soit nécessaire de faire intervenir un autre système de production de chaleur tel qu'un élément chauffant électrique. Le fonctionnement parfait des appareils est même garanti jusqu'à des températures de -28 °C. 

NEUF MODULES EXTÉRIEURS

RACCORDÉS EN CASCADE

Les neuf modules extérieurs sont reliés en cascade, mais chaque machine peut fonctionner individuellement en mode chauffage ou refroidissement. Par temps froid, neuf appareils peuvent produire de la chaleur, par temps très chaud, les neuf pompes à chaleur fonctionnent toutes en mode refroidissement si nécessaire. Pendant les périodes de transition, lorsque le rayonnement solaire dans les bureaux du côté sud est si fort qu'une climatisation est nécessaire, alors que le chauffage est encore nécessaire du côté nord, une partie des appareils peut produire de la chaleur et le reste refroidir. Pour un rendement énergétique optimal, les modules extérieurs sont installés en U sur le toit du bâtiment. Grâce à cette configuration, l'air sortant est soufflé dans l'espace entre les pompes à chaleur et réchauffe ou refroidit ainsi l'air d'admission de manière que l'installation puisse fonctionner plus efficacement.

DRÔLEMENT INTELLIGENTE :

LA TECHNIQUE DE RÉGULATION

La régulation à la demande est rendue possible par une technologie de régulation spéciale. Un kit de raccordement PAC-IF012B-E a été installé pour chaque pompe à chaleur. Ce kit de raccordement permet de raccorder un grand nombre d'échangeurs de chaleur aux unités extérieures de la série Mr. Slim. Celles-ci peuvent être raccordées par exemple à des unités de ventilation ou à des rideaux d'air chaud. 
Dans le KB4, l'installation de pompes à chaleur a été intégrée dans le système de gestion technique de bâtiment (GTB) de niveau supérieur à l'aide des kits de raccordement. Des signaux externes permettent dès lors d'effectuer différents réglages : performances sur 8 niveaux de 30 à 100 %, le mode chauffage ou refroidissement et l'arrêt du compresseur. En outre, toutes les données d'exploitation pertinentes sont fournies, dont le fonctionnement du compresseur, le mode de fonctionnement ou le dégivrage. Chaque unité est raccordée séparément à son propre échangeur de chaleur par des conduits de fluide frigorigène. Ceux-ci transfèrent hydrauliquement l'énergie à deux ballons tampons d'eau chaude et à un ballon tampon d'eau froide. Grâce à ces constellations, il n'y a pas de circuit de fluide frigorigène à l'intérieur du bâtiment. 

DES BALLONS D'ACCUMULATION POUR

UNE PLUS GRANDE EFFICACITÉ

Les trois ballons d'accumulation alimentent le circuit d'eau chaude ou froide du bâtiment de manière appropriée et selon les besoins.  L'utilisation de ces ballons d'accumulation permet d'éviter les cycles marche/arrêt inutiles des pompes à chaleur, qui peuvent dès lors fonctionner de manière plus économique. La distribution de la chaleur s'effectue par une activation du noyau en béton, qui supporte la charge thermique de base. De plus, des radiateurs ont été installés pour fournir suffisamment de chaleur aux heures de pointe. Le froid est distribué par une centrale de traitement d'air (RLT). Ceci correspond aux prescriptions d'aménagement qui prévoient l'élimination des climatiseurs.

CONCLUSION

Un résultat qui répond à toutes les attentes : >>Dans le KB4 a été installée une pompe à chaleur air/eau, qui non seulement répond aux prescriptions légales, mais aussi fonctionne comme un système de production de chaleur monovalent et peut chauffer et refroidir en même temps. Le fait que les deux fonctions soient assurées par le même système constitue pour le KB4 une solution plus simple et plus durable que l'équipement classique avec système de production de chaleur et installation climatisation.
Le choix s'est délibérément porté sur un système qui fonctionne efficacement même aux basses températures. Les appareils sont raccordés à l'aide d'un kit de raccordement approprié afin de pouvoir produire de l'eau froide et de l'eau chaude efficacement et à la demande, même simultanément. Le résultat répondant à toutes les attentes, un concept presque identique a déjà été mis en œuvre dans le bâtiment voisin identique AERO.