Analyse énergétique d'un système de pompe à chaleur transcritique au CO2 pour le chauffage combiné

Cette étude a été réalisée pour développer un système de pompe à chaleur transcritique eau-eau au CO2 destiné au secteur résidentiel. Le choix s'est porté sur le CO2 car c'est un réfrigérant naturel non toxique, ininflammable et qui ne contribue pas à l'appauvrissement de la couche d'ozone ni au réchauffement climatique. Le modèle de pompe à chaleur proposé ici évalue la performance saisonnière de la pompe à chaleur transcritique dotée de deux refroidisseurs de gaz en série avec une circulation à contrecourant entre le CO2 et l'eau. Deux librairies ont été utilisées pour cette étude, la librairie IBPSA pour l'utilisation des modèles de base ainsi que la librairie AixLib pour l'évaluation des propriétés thermo-physiques du CO2. Des simulations sur une configuration permettant de réaliser le chauffage d'espace et de produire de l'eau chaude domestique simultanément ont été effectuées pour une saison de chauffage représentant un climat froid. La configuration utilise les données météorologiques de Montréal et un profil de consommation d'eau chaude artificiel généré avec une méthode de probabilité statistique de tirage d'eau. Pour une température d'entrée d'eau côté source de la PAC constante de 5 C et une consigne de production d'eau chaude à 61 C, le COP de la PAC a été évalué selon trois modes : mode de chauffage d'espace seul, mode de chauffage d'eau seule et le mode de chauffage d'eau et d'espace simultanément. Les résultats de la simulation ont montré que le COP en mode chauffage d'espace se rapproche du COP global car plus de 86% de l'énergie fournie par la PAC a été utilisée pour chauffer l'espace. Un COP global de 2.44 a été enregistré et de 3.2 pour une opération en mode combinée pour une journée du mois de février de la saison de chauffage.