Pompes à chaleur pour le chauffage domestique: types et principe de fonctionnement

Les options de chauffage alternatives incluent la popularité croissante des pompes à chaleur. Le coût élevé de l'équipement et de l'installation de cette conception ne permet pas à certains propriétaires de maisons privées de minimiser les coûts de chauffage. Ils devraient certainement envisager de fabriquer une pompe à chaleur de leurs propres mains.

Appareil et principe de fonctionnement

Presque tous les milieux qui nous entourent ont une certaine quantité d'énergie thermique, à condition que leur température dépasse 1° C.Pourquoi ne pas utiliser une partie de cette énergie pour chauffer votre propre maison? Cela se fait à l'aide d'une pompe à chaleur.

Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur basé sur le transfert de chaleur d'une source à faible potentiel d'énergie thermique vers un caloporteur dont la température est plus élevée est basé. En pratique, cela ressemble à ceci:

1. Le liquide de refroidissement pénètre dans la canalisation, située par exemple dans le sol, et s'échauffe de plusieurs degrés.
2. Ensuite, le liquide de refroidissement entre dans l'échangeur de chaleur (ou évaporateur) et transfère l'énergie thermique collectée au circuit interne.
3. Le réfrigérant (une substance à bas point d'ébullition, qui est sous basse pression), qui est situé dans le circuit externe, est chauffé dans l'évaporateur et converti en gaz.
4. Ensuite, le réfrigérant gazeux entre dans le compresseur, où il est comprimé sous haute pression. Dans le même temps, la température du réfrigérant devient encore plus élevée.
5. Le gaz chaud pénètre dans le condenseur, où il transfère l'énergie thermique au liquide de refroidissement du système de chauffage interne de la maison.
6. Après cela, le réfrigérant qui a perdu de la chaleur est renvoyé au système à l'état liquide.

Le fonctionnement des unités de réfrigération est basé sur le même principe, de sorte que certains types de pompes à chaleur en été peuvent être utilisés avec succès comme climatiseurs, c'est-à-dire pour refroidir la pièce.

La pompe à chaleur vous permet de chauffer la maison en utilisant l'énergie thermique à faible potentiel de l'environnement

Vidéo: dispositif et fonctionnement des unités thermiques

Types d'unités

Une idée claire des options pour la conception des pompes à chaleur est leur classification en fonction du type de liquide de refroidissement sur les contours externes et internes de la structure. L'appareil peut recevoir de l'énergie de:

• sol;
• eau (plan d'eau ou source);
• air.

À l'intérieur de la maison, l'énergie thermique reçue peut être utilisée dans le système de chauffage, ainsi que pour le chauffage de l'eau ou pour la climatisation. Il existe donc plusieurs types de pompes à chaleur, selon la combinaison de ces éléments et fonctions.

Système d'eau souterraine

Obtenir la chaleur du sol est considéré comme l'un des plus efficaces pour ce type chauffage alternatifcomme déjà à environ cinq mètres de la surface la température du sol reste assez constante, il est peu sensible aux changements des conditions météorologiques.

Une pompe à chaleur géothermique utilise des sondes conductrices de chaleur spéciales

Comme liquide de refroidissement sur le circuit externe, un liquide spécial est utilisé, généralement appelé saumure. C'est un composé respectueux de l'environnement.

Le contour extérieur de la pompe à chaleur sol-eau est constitué de tuyaux en plastique. Vous pouvez les placer dans le sol horizontalement ou verticalement. Dans le premier cas, vous devrez peut-être travailler sur une grande surface, de 25 à 50 mètres carrés. m par kilowatt de puissance de pompe. Les surfaces réservées au collecteur horizontal ne peuvent pas être utilisées à des fins agricoles. Ici, seule une panne de la pelouse ou la plantation de plantes à fleurs annuelles est autorisée.

Pour la construction d'un réservoir vertical, un certain nombre de puits d'une profondeur de 50 à 150 mètres seront nécessaires. La température du sol à cette profondeur étant plus élevée et plus stable, une telle pompe à chaleur géothermique est considérée comme plus efficace. Dans ce cas, des sondes de profondeur spéciales sont utilisées pour transférer la chaleur.

Pompe eau-eau

La chaleur peut être un choix tout aussi efficace. pompe à eau eau, car à de grandes profondeurs, la température de l'eau reste assez élevée et constante. Comme source d'énergie thermique à faible potentiel peut être utilisée:

• réservoirs ouverts (lacs, rivières);
• eau souterraine (puits, puits);
• eaux usées des cycles technologiques industriels (alimentation en eau inversée).

Il n'y a pas de différences fondamentales dans la conception des pompes à chaleur sol-eau ou eau-eau. Le moindre coût nécessitera la construction d'une pompe à chaleur qui utilise l'énergie d'un réservoir ouvert: les tuyaux avec un liquide de refroidissement doivent être alimentés en cargaison et immergés dans l'eau. Lors de l'utilisation du potentiel des eaux souterraines, une structure plus complexe sera nécessaire. Un puits supplémentaire peut être nécessaire pour évacuer l'eau qui traverse l'échangeur de chaleur.

L'utilisation d'une pompe à chaleur eau-eau dans un étang ouvert peut être très bénéfique.

Option universelle "air-eau"

Par efficacité pompe à chaleur air eau inférieur aux autres modèles, car pendant la saison froide, sa puissance est considérablement réduite. Cependant, pour son installation ne nécessite pas d'excavation complexe ou de construction de puits profonds. Il suffit de sélectionner et d'installer un équipement approprié, par exemple directement sur le toit de la maison.

La pompe à chaleur air-eau peut être installée sans gros travaux d'installation

Un avantage incontestable de cette conception est la possibilité de réutiliser la chaleur qui laisse les locaux chauffés par la pompe à chaleur avec de l'air ou de l'eau évacuée, ainsi que de la fumée, du gaz, etc.

L'option la moins chère peut être une pompe à chaleur air-air, dont la construction ne nécessite pas de travaux compliqués pour créer un système de chauffage à eau traditionnel dans les pièces.

En savoir plus sur ce type de pompe à chaleur dans notre article:https://aquatech.tomathouse.com/fr/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Avantages et inconvénients du système

L'installation d'une pompe à chaleur à domicile et son intégration dans le système de chauffage ou la création d'une station de chauffage à part entière résoudra un certain nombre de problèmes urgents et présente les avantages suivants:

• il s'agit d'un système de chauffage autonome, dont le seul élément centralisé est la connexion au réseau électrique;
• cette méthode peut considérablement économiser sur les vecteurs d'énergie coûteux, qui sont traditionnellement utilisés pour le chauffage et réduire considérablement les coûts des services publics.Le coefficient de conversion thermique moyen est de 3,5 à 4,5. A partir de 1 kW d'électricité, la pompe génère de 3 à 7 kW de chaleur. Ce sont les taux les plus élevés parmi tous les types de chaudières fonctionnant avec n'importe quel combustible;
• le système est sans danger pour la santé humaine et l'environnement. Il contribue à économiser les ressources énergétiques non renouvelables de la planète;
• sécurité incendie et ininflammabilité des pièces. Cette chaudière ne surchauffe pas, n'explose pas, ne brûle pas, n'émet pas de monoxyde de carbone;
• une pompe peut produire à la fois de la chaleur et du froid, fournissant le microclimat nécessaire dans la maison, ainsi que le chauffage de l'eau pour les besoins domestiques;
• durabilité - selon l'expérience des résidents européens, la durée de vie de l'équipement est de 20 à 50 ans;
• confort et fonctionnement silencieux. Le système est contrôlé par automatisation;
• l'installation de la pompe ne nécessite pas d'approbations, qui sont nécessaires lors de l'installation, par exemple, des équipements à gaz.

En Norvège et en Suède, 95% de tous les logements sont chauffés par des pompes à chaleur.

Les avantages d'un tel système sont bien supérieurs aux inconvénients

Les inconvénients comprennent:

• le coût d'installation relativement élevé et la pompe elle-même, le retour sur investissement d'un tel système dépend de l'intensité de son fonctionnement;
• la nécessité d'attirer des spécialistes et d'utiliser des forages spéciaux et d'autres équipements pour équiper une pompe géothermique d'un circuit vertical dont la profondeur peut atteindre 200 m.

Comment faire une pompe à chaleur DIY

L'utilisation de pompes à chaleur pour chauffer votre maison est rentable et pratique. L'expérience montre que dans des maisons privées avec une surface habitable de plus de 400 mètres carrés. m une telle conception portera ses fruits en quelques années de fonctionnement, malgré son coût élevé. Les propriétaires de maisons de tailles plus modestes développent et installent avec succès des pompes à chaleur de leur propre conception. Voici quelques conseils pour créer ces appareils utiles:

• Vous devez d'abord vous occuper de l'achat d'un compresseur, par exemple, conçu pour la climatisation. Il est généralement fixé au mur.
• une autre partie importante de la conception - le condensateur - peut être réalisée indépendamment. Pour ce faire, vous devez fabriquer une bobine à partir d'un tuyau en cuivre (d'au moins 1 mm d'épaisseur), qui est placé dans un boîtier en métal ou en plastique. Un réservoir de taille appropriée convient comme logement. Une fois la bobine installée, les moitiés du réservoir sont soudées, en montant les connexions filetées nécessaires. L'évaporateur est également généralement monté sur le mur. Pour fabriquer une bobine de haute qualité, vous pouvez enrouler un tuyau de plomberie en cuivre autour d'un objet d'un diamètre approprié, une bouteille de gaz est tout à fait appropriée. Pour vous assurer que la distance entre les spires est la même, utilisez un coin en aluminium perforé, sur lequel les bobines de la bobine sont fixées.
• installation finale de cet équipement: soudure d'un tuyau en cuivre, injection de fréon, etc. - ne doit être effectuée que par un spécialiste qualifié. Des actions inefficaces peuvent endommager l'équipement, en outre, elles sont associées à une forte probabilité de blessures.
• après cela, la conception est connectée au système de chauffage interne de la maison.
• puis le circuit externe est installé et connecté, les caractéristiques de ce processus dépendent du type de pompe à chaleur.

Avant de démarrer la pompe à chaleur, il ne fera aucun mal de diagnostiquer l'état du câblage et du compteur de la maison. Les équipements anciens et obsolètes doivent être remplacés. Le wattmètre acceptable est d'au moins 40 ampères.

Malheureusement, toutes les pompes à chaleur pour le chauffage domestique ne répondent pas aux attentes des propriétaires. Le plus souvent, cela est dû au manque de calculs thermodynamiques corrects. Le résultat est un système avec une puissance insuffisante ou les coûts d'équipements excessivement puissants augmentent de manière déraisonnable. Pour choisir un système avec une capacité appropriée, il est nécessaire de prendre en compte la perte de chaleur du bâtiment, ainsi que de nombreuses autres caractéristiques. Ces calculs doivent être confiés à un ingénieur d'études.

Rentabilité et faisabilité de l'utilisation des pompes à chaleur

Pour réaliser des économies importantes sur le budget de chauffage pendant de nombreuses années, il est nécessaire de dépenser des fonds importants au stade de la conception et de l'installation. Le retour sur investissement d'un tel système de chauffage est retardé dans le temps, cela dépend des conditions de fonctionnement.

L'énergie prélevée sur l'environnement ne nécessite pas de paiement et ne s'arrête pas là.

Si le sol et les murs sont correctement isolés dans la maison, la pompe à chaleur fonctionnera aussi efficacement que possible. Les pertes de chaleur ne doivent pas dépasser 100 W pour 1 m². mètre.

Voici une comparaison des coûts de chauffage lors de l'utilisation de diverses sources d'énergie.

Pour économiser sur le chauffage, vous devez dépenser une somme considérable pour l'installation d'une pompe à chaleur

Il est très avantageux d'inclure la pompe dans un système de chauffage par le sol ou des murs, où la température de fonctionnement est d'environ 40 degrés. Un indicateur d'économie peut être considéré comme l'absence de surchauffe du circuit de chauffage et de gel du liquide de refroidissement lorsque la pompe est arrêtée, ce qui améliore la fiabilité du système et réduit le risque d'accident et la fréquence des travaux de prévention et de réparation.

Le coût d'installation d'un tel système dépend de plusieurs facteurs:

• la superficie des locaux chauffés de la maison;
• variété de conception de pompe;
• systèmes de chauffage et tuyaux installés dans la maison;
• indicateurs de perte de chaleur.

Pour une petite maison de 130 mètres carrés. m lors de l'installation d'une pompe avec une prise de chaleur dans le sol, le coût de l'équipement sera de 450 000 p., et l'installation tirera 300 000 p.

La pompe air-eau coûtera 300 00 r., L'installation sera de 80 000 r. C'est l'option la moins chère.

Le coût des installations commence à partir de 450 mille roubles.

Les coûts maximaux seront requis pour le forage en profondeur avec un point de congélation bas et pour une grande surface de la maison, par exemple 400 mètres carrés. m. L'équipement coûtera 800 000 p., et l'installation - 360 000 p. Les coûts comprennent tous les travaux de conception et d'excavation, les travaux au sol et tous les éléments de la pompe et du système de chauffage.

Matériel mis à jour le 03.03.2018