Pompe à chaleur- un dispositif mécanique qui permet le transfert de chaleur d'une ressource à faible énergie thermique potentielle (basse température) vers un système de chauffage (liquide de refroidissement) à température élevée. Essayons d'expliquer cela dans un langage plus compréhensible.
Il est révolu le temps où les gens chauffaient leur maison en brûlant du bois dans des cheminées ou des poêles. Elles sont remplacées par des chaudières multifonctions à longue durée de vie. Dans les régions où le gaz principal est disponible, des équipements à gaz efficaces sont utilisés pour le chauffage. Dans les endroits inaccessibles aux conduites de gaz, il est de plus en plus utilisé.
L’humanité comprend que brûler des sources d’énergie non renouvelables n’est pas une activité prometteuse ; les ressources s’épuisent progressivement. Les scientifiques n'arrêtent pas de chercher de nouvelles façons de produire de l'énergie thermiqueet développer des mécanismes modernes pour mettre en œuvre les tâches assignées.
Dans l'un de ces projets, une pompe à chaleur a été conçue. En effet, tout commeà la majorité unités de production de chaleur, le fonctionnement d’une pompe à chaleur n’est pas possible sans énergie électrique. Une différence sérieuse est que l'électricité n'intervient pas dans le chauffage, par exemple un élément chauffant, comme dans un radiateur à huile, et ne ferme pas la spirale dans un pistolet thermique. Une pompe à chaleur n'a pas d'éléments chauffants, elle ne crée pas d'énergie thermique, la pompe à chaleur sert uniquement de transporteur de celle-ci de l'environnement jusqu'au consommateur (liquide de refroidissement).
L'électricité consommée par la pompe à chaleur sert uniquement à comprimer le réfrigérant et à le pomper pour le faire circuler. Le réfrigérant agit comme un élément nécessaire environnement de travail, c'est lui qui déplace la chaleur de l'environnement vers le système de chauffage et le système d'alimentation en eau chaude. Cet avis nous aidera à choisir une pompe à chaleur, le principe de son fonctionnement, et également à connaître les avantages et les inconvénients d'un tel équipement.
Pompe à chaleur pour le chauffage
Le chauffage traditionnel d'une maison privée reste préférable si des ressources peu coûteuses sont abondantes. La question est : que faire lorsque la disponibilité de sources bon marché est limitée ? Une solution alternative est une pompe à chaleur - plus de 40 ans d'expérience opérationnelle dans l'Union européenne nous montrent qu'elle peut être très efficace.
En Fédération de Russie, la pompe à chaleur n’a pas été correctement distribuée. La raison en est deux facteurs. Premièrement, il y a une abondance de pétrole, de gaz et de bois. Deuxièmement, son prix élevé et son manque de vulgarisation l’arrêtent. Les informations sur les pompes à chaleur sont très rares, le principe de leur fonctionnement n'est pas clair et il n'y a pas suffisamment d'informations sur leurs avantages.
Dans l'Union européenne, les prix des combustibles sont si élevés que les systèmes de chauffage géothermiques présentent des avantages en termes de fonctionnement. Par exemple, jusqu'à 95 % des ménages en Suède et en Norvège, ils utilisentles pompes à chaleur comme principale source de chauffage. L'Agence internationale de l'énergie prévoit que les pompes à chaleur commenceront à fournir 10 % de la demande d'énergie pour le chauffage dans les pays de l'Organisation de coopération et de développement économiques d'ici 2020, et que d'ici 2050, ce chiffre atteindra 30 %.
Pompe à chaleur pour le chauffage - principe de fonctionnement
D'un cours de physique scolaire, rappelant la deuxième loi de la thermodynamique, il est connu avec certitude que la chaleur d'un corps chaud est transférée à un corps froid sans aucun mécanisme. L’astuce est de savoir comment transférer la chaleur dans la direction opposée ? Pour ce faire, nous aurons besoin d’une série d’actions garantissant des résultats.
Ce sont ces actions qu’une pompe à chaleur nous aidera à réaliser. Les coûts énergétiques liés au fonctionnement d'une pompe à chaleur dépendent proportionnellement de la différence de température entre les fluides impliqués dans ce processus.
Avez-vous déjà touché la grille noire d'un réfrigérateur à l'arrière ? Tout le monde peut vérifier que le mur du fond est très chaud. En pointant un pyromètre laser sur la grille noire, vous constatez que sa température de surface est d'environ 40°C. De cette manière, les ingénieurs en équipements frigorifiques récupèrent la chaleur inutile de l’intérieur du congélateur.
On sait qu'à la fin des années quarante du siècle dernier, l'inventeur Robert Weber a attiré l'attention sur le chauffage inutile de l'air avec un radiateur de réfrigérateur. L'inventeur y a réfléchi et y a connecté une chaudière à chauffage indirect. En conséquence, Robert a fourni à la maison de l'eau chaude dans le volume requis. C'est alors que le passionné a commencé à réfléchir à la manière de « retourner » le réfrigérateur et de transformer l'appareil de refroidissement en appareil de chauffage. Je dois admettre qu'il a réussi.
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur repose sur le fait que sous terre, à tout moment de l'année, en dessous du point de congélation, nous rencontrerons des températures supérieures à zéro. Il s’avère que la couche de sol exempte de gel se trouve juste sous nos pieds. Et si vous l'utilisiez comme paroi arrière du congélateur ?
Appliquer le principe de fonctionnement des équipements de réfrigération, Pour transférer la chaleur du sous-sol vers l’espace domestique, un système de tuyaux est utilisé à travers lequel circule le réfrigérant. Les réfrigérants au fréon sont chauffés par la chaleur souterraine et commencent à s'évaporer. L'air froid de l'extérieur le refroidit, provoquant la condensation du fréon.
En chauffant la chaleur en alternant des cycles d’évaporation et de chauffage, la pompe à chaleur force le fluide frigorigène à circuler. Le compresseur crée une pression qui oblige le fréon à se déplacer dans les tubes de deux échangeurs de chaleur.
Dans le premier échangeur de chaleur, le fréon s'évapore à basse pression, au cours de laquelle la chaleur est absorbée de l'atmosphère environnante immédiate. Le même réfrigérant est ensuite comprimé par un compresseur sous haute pression et déplacé vers un deuxième serpentin où il est condensé. Il libère ensuite la chaleur qu’il a absorbée plus tôt dans le cycle.
Le surpresseur joue le rôle principal dans le processus. En augmentant la pression, le fréon se condense et produit plus de chaleur qu’il n’en reçoit de la terre chaude. Ainsi, des valeurs positives au sol de + 7°C etse transforme en conditions domestiques confortables + 24°C.
En utilisant une pompe à chaleur pour le chauffage, nous obtenons un rendement élevé.
Je tiens à souligner que l'ensemble de la structure ne nécessite pas de ligne de câblage électrique spécialement dédiée. La consommation électrique est comparable à la consommation d’énergie d’une bouilloire électrique domestique. L’astuce est que la pompe à chaleur « produit » de l’énergie thermique quatre fois plus qu’elle n’en consomme d’électricité. Pour chauffer un chalet de 300 m2, lors de fortes gelées de 30°C, il ne faudra pas dépenser plus de 3 kW.
Cependant, le propriétaire d’une pompe géothermique devra débourser beaucoup d’argent au début. Le coût de l'équipement et du matériel de raccordement est d'au moins 4 500 $. Ajoutons les travaux d'installation et de perçage, et le même montant, il s'avère que le système le plus simple coûtera 10 000 dollars.
Il est clair que cela coûtera un ordre de grandeur moins cher. Mais payez mensuellement sur la base de 1 kW pour 10 m2il le faudra de toute façon. Il s'avère donc que pour 300 m². mètres à la maison, il faudra 30 kW, soit 10 fois plus que ce qui sera dépensé pour une pompe à chaleur.
Les calculs pour le chauffage au gaz à l'aide d'une chaudière à gaz donnent à peu près les mêmes chiffres - 2 000 roubles par mois, ce qui est comparable au fonctionnement d'une pompe à chaleur. Malheureusement, tout le monde ne vit pas dans une zone gazéifiée.
La pompe à chaleur présente un avantage indéniable. En été, un tel « congélateur inversé » peut être « retourné » et d'un léger mouvement de la main, la pompe à chaleur se transforme en climatiseur. Par temps chaud, il fait +30°C dehors, mais dans le donjon il fait frais. À l’aide de tubes remplis de liquide de refroidissement, la pompe transférera le froid du sous-sol dans la maison. Ensuite, le ventilateur est allumé, nous obtenons donc un système de refroidissement économique.
La pratique d'exploitation indique des périodes de récupération de 3 à 7 ans. Les pays scandinaves calculent depuis longtemps leurs profits et se chauffent grâce à cette méthode. Un exemple frappant est la pompe à chaleur géante de Stockholm, un équipement géothermique. Les eaux de la mer Baltique sont la source d'énergie thermique en hiver et de fraîcheur en été. Le slogan s'applique pleinement à la pompe à chaleur : payez maintenant - économisez plus tard ! Les économies sont de plus en plus importantes du fait que les ressources énergétiques deviennent de plus en plus chères.
Pompe à chaleur. La vérité sur son efficacité.
Malheureusement, tout n’est pas si rose aujourd’hui en matière d’efficacité. L’une des principales questions qui taraudent le consommateur demeure : acheter ou ne pas acheter une pompe à chaleur. Notre conseil est de bien peser le pour et le contre : très probablement, l'option d'acheter un modèle conventionnel coûtera moins cher après utilisation et l'installation sera plus facile.
Si l’on considère la pompe à chaleur comme un concept d’avenir, comme une nouvelle idée pour produire de la chaleur, l’idée technique mérite certainement le respect. L'équipement géothermique fonctionne, vous pouvez le toucher avec vos mains, et chaque année il devient de plus en plus efficace. Cependant, si nous calculons combien d'argent nous dépenserons pour son fonctionnement, en y ajoutant les coûts initiaux d'achat et d'installation, nous obtiendrons très probablement un montant montrant que nous y consacrerons beaucoup plus d'argent que pour tout autre type d'appareil générateur de chaleur. .
Considérant une pompe à chaleur comme un système économique, lorsque vous dépensez 100 roubles pour son fonctionnement et recevez 300 roubles d'énergie thermique, n'oubliez pas que vous avez payé beaucoup d'argent pour avoir le droit de recevoir un bénéfice excédentaire de 200 roubles. D’ailleurs, dans l’Union européenne, les ventes de pompes à chaleur sont soutenues par des programmes gouvernementaux.
Ainsi, en Finlande, plus de 60 000 pompes à chaleur sont vendues chaque année et le nombre de ventes augmente au taux de 5 %. Mais premièrement, l’effet économique de l’utilisation de tels équipements y est plus élevé en raison du coût élevé de l’électricité. Le coût de l'électricité en Finlande est de 35 centimes d'euro, contre 7 centimes d'euro en Russie. Deuxièmement, le programme de subvention prévoit un remboursement pour l'achat d'une pompe à chaleur d'un montant de 3 000 euros.
Tant que les prix du gaz et de l’électricité resteront bas, introduire une pompe à chaleur comme concurrent majeur restera un défi. La consommation de masse ne deviendra possible qu'en cas de crise de la production d'hydrocarbures ou de crise de la production d'électricité.
Comment choisir la bonne pompe à chaleur
Première étape.
Calcul de la chaleur nécessaire pour chauffer une maison. Pour sélectionner une pompe à chaleur (PAC) incluse dans le système de chauffage d'une maison, il est important de calculer la demande de chaleur. Un calcul précis vous aidera à éviter des dépassements de coûts inutiles, car cela entraîne des dépenses inutiles.
Seconde phase.
Quelle source de chaleur choisir pour votre pompe à chaleur. Cette décision dépend de nombreux éléments, dont les principaux :
- Volet financier. Cela comprend le coût direct de l'équipement lui-même, ainsi que les travaux d'installation d'une sonde géothermique ou de pose d'un circuit thermique souterrain. Cela dépend de la localisation du site lui-même, ainsi que de l'environnement immédiat (réservoirs, bâtiments, communications) et de la géologie.
- Volet opérationnel. Le principal coût est le fonctionnement de la pompe à chaleur. Ce chiffre dépend du mode de chauffage de votre bâtiment et de la source de chaleur choisie.
Troisième étape.
Analyse des données initiales pour la sélection d'une pompe à chaleur :
- Budget pour le système proposé.
- Système de chauffage : radiateurs, chauffage à air, plancher chauffant.
- La superficie du site pouvant être allouée à la pose d'un capteur thermique.
- Est-il possible de forer sur le site ?
- Géologie du site pour déterminer la profondeur de la sonde géothermique si une telle décision est prise.
- La climatisation est-elle nécessaire en été ?
- Le chauffage de l’air est-il disponible ou prévu à l’avenir ?
- Coût en capital d'achat et d'installation du HP avec tous les travaux (estimation initiale approximative).
Trions tout cela dans l'ordre
Budget du système proposé
Lors de la création d'un système de chauffage utilisant une pompe à chaleur, il est possible d'installer un circuit air-eau. Les investissements en capital seront minimes, puisqu'aucun travail d'excavation coûteux n'est requis. Mais la phase de fonctionnement de ce système de chauffage entraînera des coûts élevés en raison du faible rendement de fonctionnement.
Si vous souhaitez réduire considérablement vos coûts d’exploitation, l’installation d’une pompe géothermique vous convient. Certes, il faudra réaliser des travaux de terrassement pour poser le circuit thermique. Ce système fournira également du froid « passif ».
Système de chauffage : radiateurs, chauffage à air, planchers chauffants
Pour augmenter l'efficacité du système HP, il est souhaitable de réduire la différence entre la température du fluide chauffé et la température de la source de chaleur.
Si vous n'avez pas encore choisi de système de chauffage, il est recommandé de choisir des planchers chauffants, qui permettent d'utiliser le système de chauffage plus efficacement.
Superficie de terrain pouvant être allouée à la pose d'un capteur thermique
La zone du site d'installation du collecteur est critique s'il est impossible de percer et d'installer une sonde géothermique. Ensuite, vous devrez poser le collecteur horizontalement, ce qui nécessitera un espace environ 2 fois plus grand que la superficie de la maison chauffée. Il faut tenir compte du fait que cette zone ne peut pas être utilisée à des fins d'aménagement, mais uniquement sous la forme d'une pelouse ou d'un gazon, afin de ne pas bloquer le flux de lumière solaire.
Est-il possible de forer sur le site ?
S'il est possible de forer sur le site (bonne géologie, accès, manque de communications souterraines), la meilleure solution serait d'installer une sonde géothermique. Il fournit une source de chaleur stable et à long terme.
Géologie du site pour déterminer la profondeur de la sonde géothermique, si une telle décision est prise
Après avoir calculé la profondeur totale de forage, il est nécessaire d'étudier le plan du site et de déterminer comment garantir la profondeur de forage. En pratique, la profondeur d'un puits ne dépasse généralement pas 150 m.
Ainsi, si, par exemple, la profondeur de forage estimée est de 360 m, alors, en fonction des caractéristiques du site, elle peut être divisée en 4 puits de 90 m chacun, ou 3 de 120 m chacun, ou 6 de 60 m chacun. Mais il faut tenir compte du fait que la distance entre les puits les plus proches ne doit pas être inférieure à 6 m.
Le coût des travaux de forage est directement proportionnel à la profondeur de forage.
La climatisation est-elle nécessaire en été ?
Si la climatisation est nécessaire en été, le choix évident est une pompe à chaleur de type « eau-eau » ou « sol-eau » ; les autres pompes à chaleur ne sont pas prêtes à assurer efficacement et économiquement les fonctions de climatisation. .
Le chauffage de l’air est-il disponible ou prévu à l’avenir ?
Il est possible d'intégrer la pompe à chaleur dans un seul système de chauffage à air. Cette solution permettra d'unifier les réseaux d'ingénierie.
Coût en capital d'achat et d'installation d'une thermopompe avec tous les travaux
Les coûts d’investissement initiaux estimés* pour l’achat et l’installation dépendent du type de pompe à chaleur :
HP avec collecteur enterré :
Travaux - 2 500 $
Frais d'exploitation - 350 $/an
VT avec sonde :
Équipement et matériaux - 4 500 $
Travaux - 4 500 $
Frais d'exploitation - 320 $/an
Air VT :
Équipement et matériaux - 6 500 $
Travail - 400 $
Frais d'exploitation - 480 $/an
TN « eau-eau » :
Équipement et matériaux - 4 500 $
Travaux - 3 500 $
Frais d'exploitation - 280 $/an
* – prix moyens approximatifs du marché. Le coût final dépend du fabricant d'équipement sélectionné, de la région des travaux effectués, du coût des opérations de forage et des conditions du site, etc. Note du service d'estimation
Quatrième étape. Types de travail
Célibataire. La pompe à chaleur est la seule source de chaleur, fournissant 100 % de la demande de chaleur. Fonctionne pour des températures de fonctionnement ne dépassant pas 55 °C.
Jumelé. Le HP et la chaudière fonctionnent ensemble, ce qui permet à la chaudière d'atteindre des températures de fonctionnement plus élevées.
Monoénergétique. La HP et la chaudière électrique forment un système électrique avec une seule source d'énergie externe. Cela vous permet de réguler en douceur la consommation d'énergie, mais augmente la charge sur la machine d'entrée.
Choisir une pompe à chaleur
Après avoir collecté toutes les données initiales et élaboré les principales solutions techniques, il est possible de sélectionner le type de HP approprié. La configuration et le choix du fournisseur d'équipement dépendront de vos capacités financières. L'essentiel est d'aborder le choix du système en comprenant parfaitement ce que vous souhaitez. Nous vous aiderons à choisir et à mettre en œuvre un système de chauffage confortable. Il peut prendre en compte toutes les nuances : de la fonction de climatisation à la répartition de la chaleur entre les zones de la maison.
Conclusion
En choisissant un système de chauffage écologique avec pompe à chaleur, vous pouvez avoir confiance en l’avenir. Vous bénéficiez d'une indépendance totale vis-à-vis des organismes de fourniture de chaleur, des prix mondiaux du pétrole et de la situation politique du pays. La seule chose dont vous avez besoin est d'électricité. Mais au fil du temps, la production d'électricité peut être transférée vers une autonomie absolue à l'aide d'une éolienne.
La pompe à chaleur elle-même est une station originale. Sa tâche est de prélever de l'énergie de l'environnement. À l’avenir, cette technologie convertira la chaleur générée et pourra être utilisée pour assurer le confort de la maison. Parfois, une telle pompe fonctionne comme un « contrôle climatique » ; elle peut fournir de la chaleur ou refroidir la maison. De plus, l'appareil est activement utilisé pour fournir de l'eau chaude. Examinons de plus près ce qu'est une pompe à chaleur pour chauffer une maison, ses prix, ses types et comment elle est utilisée.
A lire dans l'article :
Que sont les pompes à chaleur pour chauffer une maison : principe de fonctionnement
Une pompe à chaleur est un appareil de chauffage économique. Il ne nécessite pas de carburant et ne nécessite pratiquement aucune énergie pour fonctionner. Toute la chaleur qui rend ensuite la maison aussi confortable que possible vient de l’environnement.
Note! Il s'agit d'une solution rationnelle qui permet de réduire considérablement les coûts pendant la saison de chauffage.
De telles pompes peuvent être utilisées en toute sécurité, ce sont des équipements totalement respectueux de l'environnement et sûrs.
Principe de fonctionnement de l'appareil
Grâce au réfrigérant, ce système fonctionne. Il accumule de la chaleur et la restitue au fil du temps si nécessaire.
Le principe du transfert d'énergie fonctionne, une méthode similaire peut être observée dans n'importe quel réfrigérateur ordinaire. Cependant, dans ce cas, ce n’est pas le froid qui s’accumule, mais la chaleur. C’est une excellente occasion d’assurer une température confortable dans votre maison avec un minimum de ressources, car vous n’avez besoin d’utiliser aucun combustible.
Avantage du TN
La technologie moderne présente de nombreux avantages, notamment la rentabilité :
| Avantages | Description |
|---|---|
 Efficacité | Une pompe à chaleur doit utiliser de l’électricité pour fonctionner. Cependant, en conséquence, lors de la conversion en énergie thermique, elle augmente de 2,5 à 5 fois. Cela permet une consommation économique pour fournir le maximum de chaleur. |
 Autonomie | Le système fonctionne sans aucune communication supplémentaire. Il suffit d'installer correctement le VT. Seule l'électricité est utilisée. Il peut être obtenu auprès d'un générateur s'il n'y a pas de réseaux centraux. |
 Polyvalence | Un tel équipement est utilisé non seulement pour chauffer des maisons privées, mais également des lieux publics. La pompe est pertinente même dans l'industrie, s'il s'agit d'objets assez gros. |
 Respect de l'environnement | Le fonctionnement d'un tel système de chauffage ne nuit pas du tout à l'environnement |
 Durabilité | Un appareil similaire fonctionne depuis plusieurs décennies. La durée de vie est déterminée à 50 ans, après quoi il sera possible d'effectuer des réparations majeures et de continuer à utiliser la pompe. |
 Sécurité | Souvent, le système de chauffage des maisons privées est en effet très dangereux. Cela dépend des substances inflammables utilisées. Il peut s'agir de gaz, de fioul, de charbon. Lors de l'utilisation de la pompe, il n'y a pas de substances inflammables supplémentaires, de plus, elle ne chauffe pas à des températures trop élevées et un incendie ne peut pas se produire. |
 Utilisation confortable | La pompe fonctionne silencieusement, elle fournit un certain niveau de chaleur et d'humidité dans la maison, rendant les locaux toujours confortables. De plus, il y a la possibilité de contrôler à distance si vous avez besoin de régler la température. |
Note! Ces caractéristiques positives nous permettent d’appeler en toute sécurité la pompe à chaleur comme la méthode de chauffage la plus moderne.
Types de TN
Les pompes peuvent varier en fonction de la manière exacte dont elles extraient la chaleur. Les sources peuvent être différentes et le nom correspond à l'endroit d'où l'équipement prend la chaleur.
Les pompes à chaleur sont divisées en :
- Géothermie.
- Aéroporté.
- Chaleur secondaire.
Modèle géothermique
Cette option de pompe utilise l'environnement. Il s'agit notamment de la terre et de l'eau. Différentes eaux peuvent être utilisées, tant souterraines que aériennes. Il existe des modèles verticaux et horizontaux.
Un fossé spécial est creusé pour eux dans le sol. Elle doit être inférieure à la profondeur de congélation du sol. Il suffit généralement de descendre de 1,2 mètre. Habituellement, s'il y a de la place pour creuser une telle tranchée, une structure horizontale est choisie.
Le modèle vertical convient aux zones plus compactes. Vous n'avez pas besoin de beaucoup d'espace ici. De plus, même les propriétaires de grandes parcelles peuvent refuser de creuser un fossé en raison d'une violation de l'aménagement paysager. Lorsqu'il y a un plan d'eau à proximité, le HP y est installé, cela s'applique aux rivières et aux lacs.
Cette solution est la moins coûteuse, cependant elle ne convient qu’aux maisons proches d’un étang. Il faudra prendre en compte de nombreux détails concernant le réservoir lui-même.
Toutes les pompes sont divisées en types ouverts et fermés. La principale différence est que dans le premier cas, l’eau retourne au sol ou au réservoir une fois le cycle terminé.
Pompes à chaleur géothermiques pour le chauffage domestique, tarifs de raccordement :
- l'équipement lui-même – ≈ 7 500 $ ;
- installation du système – ≈ 7 500 $ ;
- divers coûts pour fournir du chauffage – ≈ 500 $ par an.
Pompe à chaleur pour chauffer une maison, prix pour un capteur horizontal :
- l'équipement lui-même – ≈ 7 500 $ ;
- installation du système – ≈ 3 700 $ ;
- divers coûts pour fournir du chauffage – ≈ 560 $ par an.
Système d'air
L’effet de cette technique peut être facilement comparé à celui d’un climatiseur conventionnel. Cependant, la pompe à air doit être d'un ordre de grandeur plus puissante. Cela est dû à la nécessité d'une grande différence de température entre la maison et la rue.
Un simple climatiseur ne permet pas un tel chauffage, mais dans une telle situation, il convient de noter que la pompe permet de retirer complètement les radiateurs. Les vieilles batteries sont désormais entièrement recyclées.
Opinion d'expert
Ingénieur conception CVC (chauffage, ventilation et climatisation) ASP North-West LLC
Demandez à un spécialiste« Il existe un inconvénient majeur : à une température extérieure de -15°C, il est difficile pour une telle pompe de remplir ses fonctions. Vous devez absorber beaucoup de chaleur de l’environnement pour une conversion normale. Mais le plus souvent, dès -5°C, cet équipement cesse de fonctionner efficacement.
Chaleur secondaire
Ces stations de pompage sont activement utilisées lorsqu'il existe déjà une source de chaleur et une canalisation de chauffage central dans la maison.
Conseil! Cependant, pour une maison privée, cela peut ne pas être rationnel, car vous devrez maintenir le fonctionnement de deux systèmes.
À son tour, dans l'industrie, le chauffage central simple manque toujours : une pompe peut facilement le compléter et fournir même à une grande entreprise la quantité de chaleur nécessaire.
Il existe plusieurs types de pompes dans cette catégorie :
- Air-air.
- Air-eau.
- L'eau de terre.
- Une pompe à chaleur pour chauffer une maison est eau-eau, tout comme la conversion thermique prévue.
Fonctionnement d'une pompe à chaleur air-air, prix du matériel et de l'installation
Dans ce cas, la pompe accumule simplement l’énergie de l’air atmosphérique. Une pièce d'équipement est montée à l'extérieur du bâtiment. À son tour, le réfrigérant transfère ensuite de l’énergie au condenseur.
La dernière partie est installée à l'intérieur. De l'air chaud et chauffé sort, rendant la pièce confortable.
Note! Malheureusement, cette option ne convient pas à l'hiver, lorsque le chauffage est particulièrement nécessaire. Lorsque l’air est très froid, même la technologie moderne ne peut pas le transformer.
Coût du système air-air :
- l'équipement lui-même – ≈ 10 000 $ ;
- installation du système – ≈ 620 $ ;
- divers coûts pour fournir du chauffage – ≈ 750 $ par an.
Certains artisans ont réussi à construire de leurs propres mains une pompe à chaleur pour chauffer une maison à partir d'un réfrigérateur.
Certes, ce n'est pas une unité puissante, elle est positionnée avec un appareil de chauffage air-air et peut être utilisée pour chauffer une petite pièce ou une serre.
TN eau-eau
Cette technique est activement utilisée dans les endroits où se trouvent des plans d'eau. Il peut s'agir de sources naturelles ou artificielles. A une certaine profondeur, les réservoirs retiennent un peu de chaleur même en hiver. C'est pourquoi il est possible de prélever de l'énergie et de la transformer lorsqu'elle se trouve à une certaine profondeur.
Note! Une condition importante est que la pompe ne soit pas installée dans de l'eau stagnante, mais dans de l'eau courante.
Ce type de pompe à chaleur est très simple à installer. Il possède d'excellentes caractéristiques techniques. Ce modèle est activement utilisé.
Système de pompe à chaleur eau-eau, prix clé en main :
- l'équipement lui-même – ≈ 7 500 $ ;
- installation du système – ≈ 5 000 $ ;
- divers coûts pour fournir du chauffage – ≈ 450 $ par an.
Conseil! S'il n'y a pas de plan d'eau à proximité, vous pouvez placer l'appareil à un endroit où une grande quantité d'eau traverse le sol.
Système air-eau
Ce type d'unité est activement utilisé à diverses fins. Il peut fonctionner à des températures allant jusqu'à -15 degrés, mais cela ne suffira tout simplement pas à garantir une température confortable à l'intérieur de la maison.
Article
Une pompe à chaleur est une unité de compression de vapeur qui transfère la chaleur des sources de chaleur froides de faible qualité vers des sources de chaleur chaudes de haute qualité. La chaleur est transférée par condensation et évaporation d'un réfrigérant, le plus souvent utilisé comme le fréon, circulant en circuit fermé. L'électricité à partir de laquelle fonctionne la pompe à chaleur est dépensée uniquement pour cette circulation forcée.Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est basé sur le cycle dit de Carnot, que vous connaissez bien grâce au fonctionnement des groupes frigorifiques. En fait, le réfrigérateur domestique de votre cuisine est aussi une pompe à chaleur. Lorsque vous y placez des aliments, même s'ils sont froids, mais dont la température est toujours supérieure à la température dans la chambre du réfrigérateur, selon la loi de conservation de l'énergie, la chaleur qu'ils génèrent ne disparaît pas. Comme la température à l’intérieur ne doit pas augmenter, la chaleur est transférée à l’extérieur à travers la calandre, réchauffant ainsi l’air de la cuisine. Plus vous placez d’aliments au réfrigérateur en même temps, plus le transfert de chaleur sera important.
La version la plus simple d’une pompe à chaleur serait un réfrigérateur ouvert placé à l’extérieur dont le radiateur est situé dans la pièce. Mais laissez le réfrigérateur remplir ses fonctions directes, car des dispositifs spéciaux existent déjà - des pompes à chaleur, qui ont une efficacité bien supérieure. Le principe de leur fonctionnement est assez simple.
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Toute pompe à chaleur se compose d'un évaporateur, d'un condenseur, d'un détendeur qui réduit la pression et d'un compresseur qui augmente la pression. Tous ces appareils sont connectés en une boucle fermée par un pipeline. Un réfrigérant, un gaz inerte à très bas point d'ébullition, circule dans les canalisations, donc dans une partie du circuit, froide, il est liquide, et dans la seconde, chaude, il se transforme en état gazeux. Le point d'ébullition, comme le sait la physique, peut changer en fonction de la pression ; dans ce système il y a un détendeur et un compresseur.Supposons que le liquide de refroidissement circule à l'extérieur à travers des tuyaux posés dans le sol, car il a une basse température, puis en les traversant, il se réchauffe, même lorsque la température extérieure n'est que d'environ 4-5°C. En entrant dans l'évaporateur, qui fait office d'échangeur de chaleur, le liquide de refroidissement transfère la chaleur résultante au circuit interne du système, qui est rempli de réfrigérant. Même cette chaleur est suffisante pour faire passer le réfrigérant de l’état liquide à l’état gazeux.
En allant plus loin, le gaz se déplace vers le compresseur, où il est comprimé sous l'influence d'une haute pression et sa température augmente. Une fois chaud, le gaz entre dans le condenseur, qui est également un échangeur de chaleur. Il transfère la chaleur des gaz chauds au liquide de refroidissement du pipeline de retour inclus dans le système de chauffage de la maison. Après avoir dégagé de la chaleur, le gaz se refroidit et redevient liquide, tandis que le liquide de refroidissement chauffé pénètre dans le système d'alimentation en eau chaude et de chauffage. En passant par le réducteur de pression du détendeur, le gaz liquéfié pénètre à nouveau dans l'évaporateur - le cycle est fermé.
Pendant la saison froide, les pompes à chaleur fonctionnent pour chauffer la maison et pendant la saison chaude, pour la refroidir. Dans ce cas, le principe de fonctionnement est le même, seulement en été, la chaleur pénètre dans le liquide de refroidissement depuis l'intérieur et non depuis l'extérieur.
Caractéristiques de conception des pompes à chaleur
Actuellement, des pompes à chaleur de différentes conceptions sont utilisées. Ainsi, une pompe à cycle ouvert est utilisée lorsque la maison est située à côté d’un plan d’eau. Dans ce cas, le liquide de refroidissement, l'eau, entre dans le circuit ouvert, parcourt tout le cycle et, en refroidissant, est à nouveau évacué dans le réservoir.Les pompes géothermiques de type fermé pompent le liquide de refroidissement - air ou eau - à travers des tuyaux enfouis profondément dans le sol et posés au fond du réservoir. Un cycle fermé est considéré comme plus sûr en termes environnementaux. Le type fermé comprend des pompes avec échangeur de chaleur vertical et horizontal, qui sont utilisées lorsqu'il n'y a pas de plans d'eau à proximité. Les pompes à chaleur verticales sont utilisées lorsque la superficie du terrain sur lequel se situe la maison est petite. Parfois, des pompes verticales sont installées dans des puits forés à proximité.
L'ensemble des travaux d'installation d'une pompe à chaleur comprend la réalisation de travaux électriques internes, la pose de canalisations externes et de conduits d'air internes.
Avantages de l'utilisation des pompes à chaleur
Les avantages économiques de l'utilisation des pompes à chaleur sont évidents : leur fonctionnement est assez bon marché, car on dépense un peu plus d'électricité que lors du fonctionnement d'un réfrigérateur. Le prix de l'équipement est également bas, ainsi que le coût d'installation et d'installation. L'utilisation d'une pompe à chaleur vous permet de vous débarrasser des soucis liés à l'achat et au stockage des ressources en combustible, à l'installation et au fonctionnement des équipements de chauffage ; des pièces supplémentaires de votre maison sont libérées dans lesquelles se trouvait auparavant la chaufferie.Les pompes à chaleur sont de plus en plus populaires. Avec l'aide de ces appareils, vous pouvez chauffer (refroidir) les maisons et organiser l'approvisionnement en eau chaude, économisant ainsi beaucoup d'argent.
Il est assez difficile pour les personnes éloignées de la physique de comprendre le principe de fonctionnement des pompes à chaleur, c'est pourquoi de nombreuses idées fausses circulent sur Internet, qui sont utilisées par des fabricants et des vendeurs sans scrupules. Dans cet article, nous allons essayer d'expliquer sous une forme accessible le principe de fonctionnement et de dissiper certains des mythes acquis par cette merveilleuse unité.
avantages
Nous savons depuis l'école que dans des conditions normales, une substance plus froide ne peut pas céder sa chaleur à une substance plus chaude, mais au contraire, elle est chauffée par celle-ci jusqu'à ce que leurs températures soient égales. C'est la sainte vérité. Mais la pompe à chaleur crée des conditions telles que l’environnement le plus froid commence à céder sa chaleur à l’environnement le plus chaud, refroidissant ainsi encore plus.
L’exemple le plus simple et le plus fatigué d’une pompe à chaleur est un réfrigérateur. Dans celui-ci, la chaleur est pompée d’une chambre plus froide vers un coin cuisine plus chaud. Dans le même temps, le congélateur refroidit encore plus et la cuisine se réchauffe encore plus grâce au radiateur situé sur le panneau arrière du réfrigérateur.
Le principe de fonctionnement de la plupart des pompes à chaleur repose sur les propriétés des fluides caloporteurs intermédiaires (des gaz, le plus souvent des fréons) utilisés dans ces machines. Ce sont les fréons qui sont l'intermédiaire qui permet de prélever la chaleur d'un corps plus froid pour la transmettre à un corps plus chaud.
Vous avez probablement remarqué que si vous libérez rapidement du gaz comprimé d'une recharge de briquet, il s'évapore et refroidit la canette, qui peut se couvrir de givre même par temps chaud. L’inverse est également vrai : lorsqu’il est comprimé, le gaz s’échauffe. En gardant cela à l'esprit, il ne vous sera pas du tout difficile de comprendre le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur dont le schéma le plus simple est présenté sur la figure.
Composants de pompe à chaleur
La pompe à chaleur la plus simple se compose de quatre éléments importants :
- évaporateur;
- condensateur;
- compresseur;
- capillaire.
Le compresseur comprime le fréon à l'état liquide dans le condenseur, qui chauffe. C'est cette chaleur qui peut être utilisée en chauffage ou en production d'eau chaude en organisant l'échange thermique le plus simple entre un condenseur chaud et une pièce ou une chaudière plus froide.
En passant à travers le condenseur, le fréon liquéfié se refroidit, dégageant de la chaleur lors de l'échange thermique vers les radiateurs de chauffage ou les tuyaux de plancher chauffant, et commence à se condenser. En passant par le capillaire dans l'évaporateur, le fréon redevient gazeux, tout en refroidissant l'évaporateur (vous vous souvenez du givre sur le bidon ?).
Pour garantir que le processus ne s'arrête pas, vous devez constamment fournir de la chaleur à l'évaporateur, sinon le fréon cessera tout simplement de s'évaporer, car la température de l'évaporateur peut chuter considérablement avec le fonctionnement constant du compresseur. Même une température de moins trente, fournie à l'évaporateur, peut suffire à maintenir l'évaporation, car la température d'évaporation des gaz utilisés dans les pompes à chaleur est bien inférieure à cette valeur.
Disons que la température d'évaporation du fréon est de moins soixante degrés Celsius et que nous soufflons de l'air glacial de la rue sur l'évaporateur, avec une température de moins trente - le fréon, naturellement, s'évaporera, évacuant la chaleur même d'un air aussi froid. Ainsi, il s'avère que la pompe à chaleur, pour ainsi dire, pompe la température d'un environnement plus froid vers un environnement plus chaud.
Que faut-il rechercher lors de l'achat ?
Cet effet donne naissance à de nombreux mythes que des « vendeurs » sans scrupules utilisent pour mieux vendre leurs produits.
Le mythe le plus répandu est l’affirmation selon laquelle l’efficacité des pompes à chaleur dépasse un. Il est clair que cette affirmation est un pur non-sens. En fait, l'efficacité des moteurs thermiques ne peut pas être supérieure à un, et même avec les pompes à chaleur modernes, elle est assez faible - inférieure à celle du chauffage au mazout le moins cher. Les gens confondent simplement souvent l’efficacité et ce qu’on appelle le COP.
Le COP est plus un coefficient économique que physique. Il montre le rapport entre l'électricité payée pour pomper la chaleur gratuite de la rue et la quantité de chaleur entrant dans la pièce. Ceux. KOP 5 - cela signifie simplement que pour pomper 5 kW de chaleur gratuite de la rue vers la maison, nous avons dépensé 1 kW d'électricité payante. C'est juste que le COP ne prend pas en compte l'énergie thermique gratuite de la rue, mais compte uniquement ce qui a été reçu et ce qui a été dépensé pour cela.
Un autre mythe est également lié au COP : sur les passeports des pompes à chaleur et sur les étiquettes de prix des vendeurs, une seule valeur de COP est fièrement indiquée, ce qui induit simplement les acheteurs en erreur. Le fait est que le COP des pompes à chaleur est une valeur variable et non constante. Et de nombreux hommes d'affaires sans scrupules restent silencieux à ce sujet, car ils indiquent le COP pour les conditions les plus favorables, alors qu'il est presque maximum. Et cela est bien plus dangereux que les idées fausses selon lesquelles l’efficacité serait supérieure à l’unité, car est lourd de conséquences réelles.
Imaginez que vous pensiez dépenser 1 kW d'électricité pour produire 5 kW de chaleur pour le même chauffage en hiver, car la fiche technique de la pompe à chaleur indique que COP = 5. Nous avons acheté une pompe à chaleur avec la puissance requise, monté un système de chauffage... Et au moment le plus inopportun, lorsque les gelées sont les plus sévères, votre chauffage consomme non pas 1 sur 5, mais 1 sur 2 dans le meilleur des cas, ou n'est pas du tout capable de produire la chaleur nécessaire au chauffage. Et puis on comprend qu'il est possible de chauffer avec ce système particulier uniquement hors saison... Une situation très désagréable - donner beaucoup d'argent et continuer à chauffer avec des radiateurs à huile bon marché par temps froid, et uniquement parce que vous reposait sur le COP et une production de chaleur stable et irréductible.
De nombreux membres de notre portail utilisent les pompes à chaleur depuis longtemps et les considèrent comme la meilleure méthode de chauffage. Une pompe à chaleur reste un appareil coûteux et sa période d’amortissement est longue. Mais il existe des expériences réussies de pompes à chaleur auto-fabriquées : cela permet d'éviter tout coût irréaliste.
- Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur
- Comment fabriquer une pompe à chaleur de vos propres mains
- Est-il rentable de fabriquer une pompe à chaleur ?
Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur
En expliquant le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur, les gens rappellent souvent un réfrigérateur, où la chaleur « retirée » des aliments dans la chambre est évacuée vers un radiateur situé sur la paroi du fond.
Membre du FORUMHOUSE Saga
Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est similaire à celui d'un réfrigérateur : la grille située à l'arrière est chauffée, le congélateur est refroidi. Si nous étendons les tubes avec du fréon et les plongeons dans le bain, l'eau qu'il contient refroidira et la grille du réfrigérateur chauffera ; le réfrigérateur pompera la chaleur du bain et réchauffera la pièce.
Les climatiseurs et les pompes à chaleur fonctionnent sur le même principe. Le fonctionnement des appareils est basé sur le cycle de Carnot.
Le liquide de refroidissement se déplace à travers le sol ou l’eau, « éliminant » ainsi la chaleur et augmentant sa température de plusieurs degrés. Dans l’échangeur thermique, le liquide de refroidissement transfère la chaleur accumulée au réfrigérant, qui se transforme en vapeur et entre dans le compresseur, où sa température augmente. Sous cette forme, il est fourni au condenseur, transfère la chaleur au liquide de refroidissement du système d'exploitation de la maison et, après refroidissement, se transforme à nouveau en liquide et entre dans l'évaporateur, où il est chauffé par une nouvelle partie du liquide de refroidissement chauffé. Le cycle se répète.
Même si une pompe à chaleur ne fonctionne pas sans électricité, elle constitue un appareil avantageux car elle produit 3 à 7 fois plus de chaleur qu’elle n’en consomme d’électricité.
Nous examinerons cela à l'aide d'un exemple précis de notre utilisateur qui a fabriqué une pompe à chaleur de ses propres mains.
Les pompes à chaleur fonctionnent grâce à l'énergie provenant de sources naturelles du corps :
- sol;
- eau;
- air.
La collecte de chaleur du sol (en dessous du point de congélation, sa température est toujours d'environ +5 à +7 degrés) peut se faire de deux manières :
- collecteur de sol horizontal
- tuyaux posés horizontalement de différentes manières.
La « saumure » circule dans les tuyaux - le propylène glycol est souvent utilisé chez FORUMHOUSE, qui capte la chaleur de la terre, la transfère au réfrigérant et, une fois refroidie, elle est renvoyée au collecteur souterrain.
