Les énergies alternatives sont l'avenir ! Pompe à chaleur pour le chauffage domestique

Le chauffage des locaux se fait généralement au gaz ou à l'électricité. Cependant, ce mode de chauffage est assez onéreux, car les deux sont assez onéreux.

C'est pourquoi des sources d'énergie alternatives sont utilisées pour chauffer les maisons privées et les maisons de campagne, et L’une des méthodes de chauffage les plus populaires est l’utilisation de pompes à chaleur.

Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur pour chauffer une maison individuelle ? Comment fonctionne-t-elle ?

Un appareil spécial qui capable d'extraire la chaleur de l'environnement s'appelle une pompe à chaleur.

Ces appareils sont utilisés comme moyen principal ou complémentaire de chauffage des locaux. Certains appareils peuvent également travaux sur le refroidissement passif du bâtiment — la pompe est utilisée à la fois pour le refroidissement en été et le chauffage en hiver.

L'énergie de l'environnement est utilisée comme carburantUn tel appareil de chauffage extrait la chaleur de l’air, de l’eau, des eaux souterraines, etc., ce qui fait que cet appareil est classé comme une source d’énergie renouvelable.

Tous les appareils de chauffage comprennent évaporateur, compresseur, condenseur et détendeurSelon la source de chaleur, on distingue l'eau, l'air et d'autres sources. Le principe de fonctionnement est très similaire à celui d'un réfrigérateur (seul le réfrigérateur rejette l'air chaud et la pompe absorbe la chaleur).

La plupart des appareils fonctionnent à des températures positives et négatives, mais l'efficacité de l'appareil dépend directement des conditions extérieures (c'est-à-dire que plus la température ambiante est élevée, plus l'appareil sera puissant). En général, l'appareil fonctionne comme suit :

1. Pompe à chaleur entre en contact avec les conditions environnantesEn général, l’appareil extrait la chaleur du sol, de l’air ou de l’eau (selon le type d’appareil).
2. Un évaporateur spécial est installé à l'intérieur de l'appareil., qui est rempli de réfrigérant.
3. En contact avec l'environnement extérieur le réfrigérant bout et s'évapore.
4. Après cela Le réfrigérant entre dans le compresseur sous forme de vapeur.
5. Là, ça rétrécit - grâce à cela sa température augmente considérablement.
6. Après cela, le gaz chauffé entre dans le système de chauffage., ce qui conduit au chauffage du fluide caloporteur principal, qui est utilisé pour chauffer les locaux.
7. Le réfrigérant se refroidit petit à petit. À la fin, il redevient liquide.
8. Ensuite, le réfrigérant liquide entre dans une vanne spéciale, ce qui abaisse considérablement sa température.
9. À la fin, le réfrigérant retourne à l’évaporateur., après quoi le cycle de chauffage est répété.

Photo 1. Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur sur nappe phréatique. Le caloporteur froid est représenté en bleu, le caloporteur chaud en rouge.

Avantages :

• Respectueux de l'environnement. De tels appareils sont considérés comme des sources d'énergie renouvelables, qui ne polluent pas l'atmosphère avec leurs émissions (alors que dans le cas de l'utilisation du gaz naturel, des gaz à effet de serre nocifs se forment et la combustion du charbon est souvent utilisée pour produire de l'électricité, ce qui pollue également l'air).
• Une bonne alternative au gaz. Une pompe à chaleur est idéale pour chauffer les pièces lorsque l'utilisation du gaz est difficile (par exemple, lorsque la maison est située loin des principaux réseaux de distribution d'eau et d'électricité). L'avantage de cette pompe par rapport au chauffage au gaz est qu'elle ne nécessite pas d'autorisation d'État pour son installation (mais en cas de forage profond, une autorisation sera nécessaire).
• Source de chaleur supplémentaire peu coûteuseLa pompe est idéale comme source d'énergie auxiliaire bon marché (la meilleure option est d'utiliser du gaz en hiver et une pompe au printemps et en automne).

Défauts:

1. Limitations thermiques lors de l'utilisation de pompes à eauTous les appareils de chauffage fonctionnent bien à des températures positives, mais en cas de fonctionnement à des températures négatives, de nombreuses pompes cessent de fonctionner. Cela est principalement dû au gel de l'eau, ce qui la rend impossible à utiliser comme source de chaleur.
2. Des problèmes peuvent survenir avec les appareils qui utilisent l’eau comme source de chaleur. Si l'eau est utilisée pour le chauffage, il faudra trouver une source d'approvisionnement stable. Le plus souvent, il faut forer un puits, ce qui peut augmenter le coût d'installation de l'appareil.

Principaux types, leurs principes de fonctionnement

Toutes les pompes à chaleur diffèrent les unes des autres par leur source d’énergie. Principales classes d'appareils : sol-eau, eau-eau, air-eau et air-air.

Le premier mot indique la source de chaleur., UN le deuxième signifie ce qu'il devient dans l'appareil.

Par exemple, dans le cas d’un dispositif sol-eau la chaleur est extraite de la terre puis convertie en eau chaude, qui sert de réchauffeur dans le système de chauffage. Nous examinerons plus en détail les différents types de pompes à chaleur pour le chauffage.

Sol-eau

Installations de type eaux souterraines extraire la chaleur directement du sol à l'aide de turbines ou de capteurs spéciauxDans ce cas, la source est la terre, qui chauffe le fréon. Il chauffe l'eau du réservoir du condenseur. Dans ce cas, le fréon se refroidit et retourne à l'entrée de la pompe, et l'eau chauffée sert de fluide caloporteur au système de chauffage principal.

Cycle de chauffage du liquide continue tant que la pompe reçoit de l'électricité du réseau. La méthode la plus coûteuse, d'un point de vue économique, est la méthode sol-eau, car pour installer des turbines et des collecteurs, il faudra forer des puits profonds ou changer l'emplacement du sol sur une grande superficie de terrain.

Eau-eau

Selon leurs caractéristiques techniques, les pompes eau-eau très similaire aux dispositifs de classe des eaux souterraines La seule différence est que, dans ce cas, c'est l'eau, plutôt que la terre, qui est utilisée comme source de chaleur principale. La source peut être à la fois les eaux souterraines et l'eau provenant de divers réservoirs.

Photo 2. Installation d'une structure pour une pompe à chaleur eau-eau : des tuyaux spéciaux sont immergés dans le réservoir.

Dispositifs eau-eau nettement moins cher pompes sol-eau, car leur installation ne nécessite pas de forage de puits profonds.

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Air-eau

Unités air-eau recevoir la chaleur directement de l'environnement. Ces appareils ne nécessitent pas de grand collecteur externe pour capter la chaleur, et l'air extérieur est utilisé pour chauffer le fréon. Après chauffage, le fréon cède de la chaleur à l'eau, laquelle entre ensuite dans le système de chauffage par des tuyaux. Les appareils de ce type sont assez bon marché., car la pompe ne nécessite pas de collecteur coûteux pour fonctionner.

Air

Une unité air-air reçoit également de la chaleur directement de l'environnement et, pour son fonctionnement, elle nécessite également aucun collecteur externe requisAu contact de l'air chaud, le fréon chauffe, puis l'air dans la pompe. Cet air est ensuite libéré dans la pièce, ce qui entraîne une augmentation locale de la température. Les appareils de ce type sont également assez bon marché, car leur fonctionnement ne nécessite pas l'installation d'un collecteur coûteux.

Photo 3. Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur air-air. Un fluide caloporteur à 35 degrés pénètre dans les radiateurs.

Calcul pour les systèmes de chauffage, tableau

L'indicateur principal qui montre la puissance d'un appareil de chauffage particulier est Paramètre CPT (dans la littérature anglaise, il est connu sous l'abréviation FLIC). CPT - coefficient de conversion thermique, qui se calcule en divisant la puissance totale de l'appareil par la quantité d'électricité consommée par unité de temps. Par exemple, une pompe X consomme 2 kW/h l'énergie électrique et la génère 5 kW/h énergie thermique - dans ce cas la valeur CPT = 5/2 = 2,5.

Le facteur de conversion de la plupart des appareils se situe dans la plage de 3 à 7, cependant Plus le CPT est élevé, plus l'appareil sera cher. Il convient également de rappeler que la valeur CPT dépend de la température ambiante : si elle est trop basse, la valeur CPT commencera à s'efforcer d'atteindre 1 (en fait, seule l'électricité est utilisée pour chauffer le liquide de refroidissement, et la chaleur extérieure ne participera pas au chauffage du bâtiment).

Photo 4. Tableau avec calcul de la puissance d'une pompe à chaleur air-eau du fabricant Sapun.

L'utilisation d'une pompe particulière doit être justifiée d'un point de vue technique. Pour l'achat d'un appareil, les déperditions thermiques du bâtiment sont d'abord calculées. La formule suivante est utilisée : CT = (OZ * MTP * KS)/860. Il est déchiffré comme suit :

• Quantité de chaleur (unités de mesure - kW/h).
• OZ — le volume total du bâtiment.
• MTP — différence de température maximale. Pour déterminer ce chiffre, soustrayez la température intérieure de la température extérieure. Par exemple, vous souhaitez que la température intérieure en hiver soit 20 °C, alors que dans la rue il sera situé à côté de la marque -10 °C - dans ce cas MTP = 20 - (-10) = 30.
• KS — un facteur de correction spécifique qui tient compte du type de murs. Pour les murs en bois, l'indicateur KS est égal à 3-4 unités, pour murs de briques - 2-3, pour brique en deux couches - 1-2, pour la brique dans 2 couches avec isolation - 0,5—1.
• Numéro 860 — un facteur de correction par lequel la valeur finale est divisée pour convertir les kilocalories en kilowattheures.

Installation de pompe à chaleur

La méthode d'installation de l'appareil dépend du type et du modèle de l'appareil, ainsi que des caractéristiques du terrain. Jetons un oeil Un exemple d'installation d'une pompe à chaleur sol-eau simple :

• Dans un premier temps, des travaux préparatoires sont effectués. À ce stade, le niveau des eaux souterraines est mesuré, la puissance du réseau électrique est déterminée, etc. À la fin de l'étape, le puits est foré selon le plan.

Photo 5. Installation d'une pompe à chaleur sol-eau : des tuyaux spéciaux sont insérés dans des puits pré-creusés.

• Après quoi des sondes géothermiques sont descendues dans les forages, qui extraira la chaleur du sol. À ce stade, un évaporateur contenant un réfrigérant est également installé, qui transférera la chaleur au compresseur.
• Il faut maintenant l'installer. En règle générale, l'appareil est placé dans une pièce proche de la maison ; la zone du compresseur est généralement moins de 1 mètre carré, Par conséquent, en règle générale, un tel appareil est installé dans une petite pièce.
• Après que cela se soit produit connexion pompe au réseau de chauffage de la maison à l'aide de tuyaux. Au stade final, essai, et si des défauts sont détectés, un débogage est effectué.

Vidéo utile

Regardez une vidéo qui explique le fonctionnement d’une pompe à chaleur géothermique.

Sécurité et écologie

Une pompe à chaleur est un bon appareil idéal pour chauffer un bâtiment en tant que source de chaleur auxiliaire.

Dans ce cas, les ressources environnementales sont utilisées comme combustible, donc la pompe à chaleur est considérée comme une source d’énergie renouvelable.

Les principaux avantages sont la sécurité et le respect de l'environnement, car aucune combustion de gaz ou de charbon n'est utilisée pour le fonctionnement.

Un tel appareil ne nuira pas aux humains ni à l'environnement, mais il faut l'utiliser à bon escient, car dans certains cas, l'utilisation de cet appareil peut ne pas être conseillé d'un point de vue technique ou économique.