Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur pour chauffer une maison

Pour la transformation, le transfert et la conversion de l'énergie thermique, un appareil spécial est utilisé qui ressemble à un climatiseur ou à un réfrigérateur. La pompe à chaleur n'est pas utilisée pour le chauffage - elle ne fait que transporter plus de chaleur qu'elle n'en reçoit du réseau. À l'aide de l'appareil, vous pouvez pomper l'énergie du sol, de l'air ou de l'eau dans les communications de chauffage.

Principe de fonctionnement et conception

La pompe à chaleur se compose d'un circuit fréon avec un compresseur, un détendeur, des échangeurs de chaleur (condenseur, évaporateur) et une canalisation en cuivre. Les assemblages sont liés entre eux à l'aide de ferrures et de pièces automatiques.

Le principe de fonctionnement de l'unité est basé sur la sélection de chaleur de faible qualité :

• eau (de +2 à +7 degrés);
• air (de -25 à +35 degrés);
• sol (de -5 à +5 degrés).

Dans le processus de prélèvement des ressources calorifiques, le milieu initial se refroidit, et le réfrigérant du circuit interne commence à bouillir et se transforme en vapeur. Le gaz est comprimé par le compresseur et perd brutalement du volume tout en augmentant simultanément la température et la pression. L'action du fréon chauffé est de transférer des ressources calorifiques à la conduite de chauffage. Les pompes à chaleur fonctionnent sur un principe de circuit fermé, utilisant uniquement de l'énergie sans chauffer directement le liquide de refroidissement.

L'unité vous permet d'obtenir 3 à 5 kW de chaleur à partir de 1 kW de ressources énergétiques utilisées.

Variétés de pompes à chaleur

Les pompes à chaleur pour chauffer une maison privée sont classées selon plusieurs critères. Selon le type de transmission de puissance :

• Compression - se compose d'un compresseur, d'un condenseur, d'un évaporateur et d'un détendeur. L'équipement fonctionne sur le principe d'un cycle de compression et de détente du caloporteur avec un chauffage supplémentaire.
• Absorption - opérer sur la base d'un absorbant et de fréon. Le dispositif d'absorption est efficace et est une pompe de nouvelle génération.

Selon la source de chaleur, vous pouvez sélectionner l'appareil :

• air - extrait les ressources thermiques de l'atmosphère;
• géothermie - tire l'énergie de l'eau ou du sol;
• secondaire - fonctionne avec de la chaleur secondaire de l'eau ou de l'air.

Les appareils de chauffage secondaire peuvent puiser l'énergie des eaux usées.

L'appareil de pompe à chaleur diffère également en termes d'environnement pour l'apport et la transformation d'énergie, de caractéristiques et de méthodes de fonctionnement.

Système d'eau souterraine

Les appareils vous permettent de recevoir la chaleur des entrailles de la terre toute l'année. Les modifications suivantes peuvent être sélectionnées selon le type de circuit géothermique :

• Horizontal - un système sous la forme de tuyaux situés sous le point de congélation du sol, à une profondeur de 1,5 à 2 m. Le régime de température tout au long de l'année atteint + 3 ... + 15 degrés, de sorte que la chaleur peut être obtenue à tout moment .
• Vertical - le réservoir ressemble à un forage de 50 à 200 m de profondeur. À l'intérieur se trouvent des sondes spéciales qui prélèvent la chaleur d'un gradient de température constant.

Lors de l'aménagement d'un contour vertical, la composition géologique du sol doit être prise en compte. Sur le site où se trouve le contour horizontal, vous ne pouvez pas construire de maisons, poser des tuiles.

Système eau-eau

Pour chauffer une pièce, vous devrez utiliser l'énergie des eaux souterraines à une température constante de +7 degrés et plus. La technologie prévoit l'alimentation en eau par une pompe centrifuge d'une station spéciale. L'énergie thermique est transférée à l'antigel par le circuit inférieur de l'appareil.Cette option est autorisée sur les sites :

• sans eau souterraine ou avec un niveau minimum de leur occurrence;
• avec des puits dans lesquels la ligne d'eau ne diminue pas;
• avec une composition en sel et une pollution minimales ;
• équipé d'un puits de drainage, capable de recevoir à partir de 2200 litres d'eaux usées par heure.

La meilleure option pour l'équipement eau-eau est une zone près d'une rivière ou d'un autre plan d'eau.

Système "eau-air"

Les pompes à chaleur ne chauffent pas l'air à l'intérieur des pièces, mais le caloporteur lui-même. Il peut être utilisé pour le chauffage, la préparation d'ECS. Le système présente de nombreux avantages :

• installé sans percer un contour extérieur;
• il est fiable et durable ;
• efficace en automne et au printemps.

Les inconvénients des pompes comprennent :

• diminution du COP lorsque la température atteint +1,2 degrés;
• en utilisant l'inverse pour dégivrer l'unité extérieure.

Les stations ne sont pas le seul moyen de produire de la chaleur. Ils fonctionnent en conjonction avec une chaudière de chauffage.

Système air-air

Les appareils air-air reçoivent l'énergie thermique des masses d'air des rues. Extérieurement, ils ressemblent à des climatiseurs, mais ils peuvent fonctionner à basse température. L'air froid est chauffé dans un condenseur. Les avantages de TN incluent :

• coût comparable au prix d'un climatiseur;
• installation rapide;
• aucun risque de fuite des caloporteurs.

Parmi les inconvénients des systèmes :

• la capacité de fonctionner uniquement à des températures allant jusqu'à -20 degrés;
• la nécessité d'installer un bloc spécial à l'intérieur de chaque pièce;
• manque de conditions pour obtenir de l'eau chaude.

Un équipement de chauffage air-air peut être utilisé pour chauffer en plus un chalet d'été ou une maison de campagne.

Critères de sélection du système

Avant d'acheter une pompe à chaleur, vous devez considérer :

• Coûts d'installation du système. Pour connecter un VT à Moscou, vous devrez poser un contour horizontal. Une fosse est creusée (10 000 roubles / équipe pour la location d'une excavatrice), puis la préparation des travaux est effectuée (5 000 roubles). Le puits coûte 1000 roubles / ml, compte tenu de l'installation et de la tuyauterie de la sonde. Pour que le système fonctionne normalement, 350 m de circuit ou 350 000 roubles seront nécessaires.
• Consommation d'énergie. Une pompe à chaleur de 9 kW consomme 2,7 kW/h d'électricité, ce qui est moins cher qu'une chaudière électrique similaire.
• Remboursement. Le chauffage alternatif, compte tenu des coûts d'installation et de la consommation d'électricité, sera rentable au bout de 3 ans.
• Conditions climatiques de la région de résidence. Les TH sont inefficaces dans les régions aux hivers glacials. Ils ne pourront pas prendre la quantité de chaleur requise du sol, de l'air ou de l'eau.
• Alimentation de l'appareil. Le propriétaire d'une maison à un étage de 10x10 carrés doit effectuer des calculs basés sur: la température négative maximale (-20 degrés); différences de température à l'extérieur et dans la pièce (20 - -20 = 40); perte de chaleur des murs (brique - 13,5 kW). Au dernier indicateur de la puissance minimale, vous devez ajouter environ 50%.
• Capacité du réservoir de stockage. Avec 3 démarrages de la pompe, 30 litres d'eau sont nécessaires, avec 5 démarrages - 20 litres.

Lors de la sélection de l'équipement, l'état de la maison et les caractéristiques de la zone où elle se trouve sont pris en compte.

Avantages et inconvénients

Les communications de chauffage avec une pompe à chaleur présentent de nombreux avantages :

• économie d'énergie : à une consommation de 1 kW/h, on obtient 4 kW/h de chaleur ;
• réduire le coût de réparation du système ;
• polyvalence - convient à l'installation dans les régions sans conduites de gaz, lignes électriques, car fonctionnera sur l'air, le sol ou l'eau ;
• automatisation complète du système - en cas d'absence prolongée, le propriétaire peut définir un régime de température constant de +10 degrés;
• sécurité environnementale - ne produit pas d'oxydes, d'acides et de composés benzoïques;
• pas de situations d'urgence - le liquide de refroidissement et les composants du système ne chauffent pas à des températures critiques ;
• la capacité de fonctionner à des températures allant jusqu'à -15 degrés;
• réversibilité - les unités refroidissent la maison en été, évacuent la chaleur des pièces et la dirigent vers l'environnement de secours ;
• utilisation à long terme : sans révision, la pompe est utilisée pendant 25-50 ans, une pièce de rechange de compresseur tombe en panne tous les 15-20 ans.

Les inconvénients de l'utilisation des pompes à chaleur comprennent :

• les frais financiers pour l'organisation d'un système géothermique ;
• retour sur investissement à long terme (5 à 10 ans) du système ;
• la nécessité d'utiliser un chauffage d'appoint dans les régions froides.

Dans les systèmes de chauffage par le sol, il est permis d'utiliser des ventilo-convecteurs qui transfèrent la chaleur ou le froid à l'air à partir de l'eau. Si vous avez une vieille maison, vous aurez besoin de réaménagement du chauffage.

Fabricants de pompes à chaleur populaires

Les pompes à chaleur sont principalement produites par des entreprises asiatiques. Daikin, Mitsubishi Electric et Hitach ont été les premiers à approvisionner le marché européen. L'équipement est également produit par des fabricants de Corée du Sud (LG et Samsung), de Chine (Midea et Gree).

Les marques européennes Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus ont également des modifications ATW.

Pompe à chaleur bricolage

Il est possible de fabriquer soi-même une pompe à chaleur uniquement pour chauffer une petite maison.

1. Achetez un vieux réfrigérateur et démontez-le en enlevant l'automatisation.
2. Réalisez un condenseur à partir d'une cuve en acier de 100 L coupée en deux. Une bobine de cuivre à parois de 1 mm d'épaisseur est placée dans la cuve.
3. Faire une bobine en enroulant un tube de cuivre autour d'une bouteille de gaz ou d'oxygène, en respectant la même distance entre les spires.
4. Fixez les spires en enfilant le fil dans les trous des coins en aluminium.
5. Souder les parties du réservoir.
6. Fabriquez un évaporateur à partir d'un récipient en plastique de 60 à 80 litres. Il est équipé d'un serpentin et d'un filetage pour les tuyaux de vidange et d'alimentation.
7. Installer les équipements dans la pièce et y amener 2 conduits d'aération, découpés dans le vantail avant.
8. Soudure des tuyaux en cuivre, pompe au fréon.
9. Faites un démarrage et connectez la structure au chauffage.

L'air sera fourni par le canal supérieur au congélateur, refroidi et fourni au boîtier. Après réchauffement par un échangeur de chaleur sur la paroi arrière, les masses d'air entreront dans la pièce.

À la suite des travaux, un système en boucle fermée est obtenu. Le réfrigérant y circule, prenant et transportant l'énergie de l'évaporateur au condenseur. L'énergie thermique reçue a une faible puissance, il est donc nécessaire de connecter en plus un sol chaud ou des radiateurs de type à faible inertie.

La température de l'eau de sortie ne dépassera pas 50-60 degrés.

Schème

Un système de chauffage bivalent permettra d'économiser sur la fabrication indépendante de l'appareil et son installation. Il s'agit de calculer la puissance de la pompe à chaleur en fonction de la température minimale. L'unité ne fonctionnera pas à pleine capacité tout au long de l'année.

Nanos dans ce cas est une unité passive à laquelle une chaudière à gaz ou à combustible solide est connectée. Le bypass est relié à ce dernier.

Les modifications de la pompe thermique sont des équipements efficaces mais coûteux. Avec une longue période d'amortissement, ils seront la seule alternative dans les zones sans approvisionnement en gaz.