Cela vaut-il la peine d’utiliser une pompe à chaleur pour chauffer votre maison ?

L’industrie du pompage ne reste pas immobile et de nouvelles solutions d’ingénierie basées sur une technologie familière apparaissent constamment. Les spécialistes du marketing, qui souhaitent réaliser des bénéfices et augmenter les ventes, dissimulent souvent des informations sur un produit, le présentant comme révolutionnaire et sans équivalent. L’exemple le plus clair : les pompes à chaleur. Le matériel publicitaire ne décrit pas le principe de fonctionnement de ces appareils ni leur efficacité pour le chauffage domestique. Toutefois, pour comprendre le fonctionnement et l’utilité de tel ou tel système, consultez ce document.

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur, son domaine d’application

La définition technique d’une pompe à chaleur est un dispositif permettant de transférer de l’énergie d’un endroit à un autre tout en améliorant ses performances. Cette mécanique est facile à illustrer. Imaginons un seau d’eau froide et un verre d’eau chaude. La même quantité d’énergie est utilisée pour les chauffer à partir d’un certain point. Cependant, l’efficacité de son application varie. Si vous abaissez simultanément la température du seau d’eau d’un degré, l’énergie thermique résultante peut amener le liquide dans le verre presque au point d’ébullition.

Au final, en dépensant un peu d’électricité, l’utilisateur obtient deux sources de chaleur, dont l’une (l’énergie prélevée sur les produits) est totalement gratuite.

C’est le principe de la pompe à chaleur. L’appareil a un schéma fonctionnel inversé par rapport à un réfrigérateur – dans celui-ci, l’échangeur de chaleur, la grille, est utile et responsable de l’efficacité finale. Il fonctionne de la manière suivante :

• Le circuit d’extraction de la chaleur est situé à l’extérieur de la pièce, entouré d’un environnement à température stable ;
• Pendant le fonctionnement de la pompe à chaleur, la température du fluide de travail est abaissée par des processus physiques naturels en dessous de la température ambiante ;
• La chaleur est extraite par le corps de travail, dont l’intensité dépend de la différence de température créée ;
• Le corps de travail entre dans le circuit de conversion d’état et dans l’échangeur de chaleur de la pièce ;
• l’énergie est libérée dans l’air ou dans un autre milieu ;
• le corps de travail dans son état initial est amené au début du cycle (circuit d’extraction de chaleur).

Un tel système de chauffage présente un certain nombre d’avantages et d’inconvénients. Cependant, dans des conditions optimales, une pompe à chaleur affichera des économies considérables. Il coûte 70 à 80 % moins cher de chauffer une maison qu’un système classique de chaudière à gaz ou à combustible solide.

L’efficacité finale d’une pompe à chaleur dépend de nombreux facteurs. Certaines solutions technologiques sont limitées à un nombre restreint d’applications. D’autres nécessitent une installation complexe de la pompe à chaleur.

Aujourd’hui, il existe un certain nombre d’appareils ménagers dont les propriétaires ne savent pas qu’ils utilisent des idées novatrices et révolutionnaires pour extraire la chaleur de l’environnement. Cela peut se produire même lorsque les températures extérieures sont inférieures à zéro. C’est climatiseurs avec fonction de chauffage, qui, en fait, est basé sur la mécanique d’une pompe à chaleur. Les principes de fonctionnement de ces unités air-air seront expliqués plus loin.

Chauffage des habitations privées avec une pompe à chaleur

Le schéma optimal d’application de la pompe à chaleur pour le chauffage domestique comprend réservoir de stockage. En simplifiant, cela ressemble à ceci :

Classification des pompes à chaleur en fonction des caractéristiques du fluide

La classification des pompes à chaleur est assez large. Les dispositifs sont divisés en fonction du type de corps de travail, du principe de modification de son état physique, de l’utilisation de dispositifs de transformation, du caractère du vecteur énergétique nécessaire au travail. Si l’on considère qu’il existe des modèles sur le marché avec une variété de combinaisons de critères de classification, il devient évident qu’il est assez difficile d’énumérer tous les critères de classification. Cependant, il est possible de considérer les principes de base du fractionnement des groupes.

L’installation, la conception ainsi que la performance finale de la pompe à chaleur dépendent des paramètres de la source de chaleur et du fluide récepteur. Plusieurs types de solutions techniques sont disponibles aujourd’hui.

Air-air

Pompes à chaleur air/air – les dispositifs les plus courants. Ils sont compacts et assez simples. Sur les mécanismes de ce type fonctionnent les climatiseurs domestiques avec mode chauffage. Le principe de fonctionnement est simple :

• l’échangeur de chaleur extérieur se refroidit en dessous de la température de l’air et extrait la chaleur
• Après avoir comprimé le fréon entrant dans le radiateur, sa température augmente considérablement ;
• Un ventilateur à l’intérieur de la pièce, soufflant sur l’échangeur de chaleur, réchauffe la pièce.

L’extraction de l’énergie ambiante n’est pas nécessairement effectuée par un échangeur de chaleur externe. L’air peut être pressé dans une unité située dans la pièce à cet effet. C’est ainsi que fonctionnent certaines pompes à chaleur systèmes de conduits.

Les pompes à chaleur eau/eau ont une plus grande capacité et un meilleur rendement. La raison en est la capacité thermique supérieure du fluide. La couche d’eau, dans laquelle se trouve la sonde ou l’échangeur de chaleur, dégage rapidement de l’énergie et, en raison de son énorme volume, elle en dégage peu, ce qui contribue au fonctionnement stable du système. L’équipement eau-eau est également différent Une efficacité accrue.

Conseil! dans certaines circonstances, un circuit eau-eau peut se passer des composants intermédiaires sous la forme d’un réservoir de stockage du circuit de chauffage. En évaluant correctement les conditions climatiques existantes et en sélectionnant la puissance de l’unité, un chauffe-eau à pompe à chaleur est installé dans la maison et un système efficace de chauffage par le sol est organisé.

Eau-air, air-eau

Les systèmes combinés doivent être choisis avec une attention particulière. Les conditions climatiques existantes sont soigneusement évaluées. Par exemple, le cycle de la pompe à chaleur eau-air a une bonne efficacité pour le chauffage dans les régions où le gel est important. Un système air-eau combiné à un chauffage par le sol et à une chaudière à accumulation pour le chauffage secondaire permet de réaliser des économies maximales dans les territoires, où les températures descendent rarement en dessous de -5°C…-10 degrés.

Systèmes d’évaporation utilisant une solution d’ammoniac, ont un cycle de fonctionnement qui est basé sur le processus d’évaporation de la substance à faible point d’ébullition. La liquéfaction après le passage d’un échangeur de chaleur externe se fait sous l’influence d’une source d’énergie. C’est un brûleur de chaleur. Presque tous les combustibles peuvent être utilisés : solide, essence, diesel, gaz, paraffine, dans certains cas alcool méthylique. Les pompes à chaleur par évaporation sont donc intéressantes dans les endroits où il n’y a pas d’électricité. En outre, le caractère bon marché d’un certain type de combustible dans la région peut inciter à choisir cet équipement particulier.

le système avec adaptation aux conditions ambiantes est basé sur une thermopompe, un ventilo-convecteur ou un pistolet thermique de toute catégorie. Lorsque les températures extérieures sont suffisamment élevées (jusqu’à -5°C), les pompes à chaleur à évaporation sont capables de fonctionner à des températures supérieures à celles de l’air ambiant…-10 degrés Celsius), la pompe à chaleur fonctionne normalement et fournit une puissance suffisante pour le chauffage. Une caractéristique particulière de la conception du système est l’emplacement de son échangeur de chaleur externe dans un conduit de ventilation séparé. Si la température extérieure descend en dessous d’un niveau optimal, l’air entrant est chauffé à l’aide d’un pistolet thermique (diesel, électrique ou gaz).

Note spéciale : la plupart des programmes qui prévoient l’adaptation de la température de l’air ou la stabilisation des pompes à chaleur s’appliquent aux unités air-air et air-eau. D’autres systèmes, en raison d’échangeurs de chaleur externes isolés dans le sol ou dans l’eau, ne permettent pas de telles conditions de fonctionnement en « serre ».

Principales caractéristiques et calcul de la capacité des pompes à chaleur

La rationalité générale de l’installation d’une pompe à chaleur pour le chauffage domestique est principalement évaluée, en termes de coûts financiers. Cela comprend :

• le prix d’achat de l’équipement ;
• les coûts d’installation, qui peuvent inclure des travaux au sol ;
• les dépenses d’entretien périodique ;
• le coût approximatif de l’élimination des fautes fréquentes.

Sélectionner le modèle en fonction du rendement, comme mentionné ci-dessus, sur la base de la demande totale de chaleur. Le calcul approximatif pour une maison à un étage de 10×10 mètres (volume de 300 mètres cubes) ressemble à ceci :

• la température négative maximale en hiver (-20) est prise en compte ;
• La différence entre la pièce et l’environnement est déterminée (20 -20 = 40
• les pertes de chaleur des murs sont calculées selon les données de référence du matériau du mur (pour les briques, la valeur du tableau est 1 et les pertes de chaleur de 1x300x40 sont de 12000 Kilocalories par heure, soit 13,5 kW).

Le chiffre obtenu est un indicateur de la capacité minimale de la pompe à chaleur, qui est suffisante pour chauffer la maison. Pour le choix du modèle optimal, la caractéristique doit être augmentée d’au moins 50%. Cela est dû au fait que la pompe à chaleur devra fonctionner en hiver dans des conditions non optimales, proches du point inférieur d’efficacité zéro en termes de température ambiante. Le chiffre obtenu pour l’exemple en question est d’environ 20 kW.

La deuxième partie du calcul est choisir la capacité du réservoir de stockage. Cette partie du système est recommandée pour que la pompe à chaleur puisse fonctionner pendant un nombre limité de cycles par jour. Dans la documentation de l’équipement, les recommandations sur le volume de l’accumulateur de chaleur pour un certain taux de cyclage sont indiquées. Le chiffre moyen est de 30 litres par kilowatt pour 3 démarrages, 20 litres pour 5 démarrages. Ainsi, un réservoir d’eau chaude sanitaire d’au moins 400 litres pour cinq cycles de pompe à chaleur par jour serait nécessaire dans cet exemple.

Conclusion

Si vous avez analysé le climat, les sources d’énergie disponibles et les conditions du sol et que vous avez décidé d’acheter une pompe à chaleur pour le chauffage, nous vous recommandons Confier la conception du système à des professionnels. Le choix optimal du modèle ne repose pas uniquement sur les caractéristiques et la mécanique de l’équipement. Les spécialistes prendront en compte la dissipation de la chaleur des sols, choisiront un schéma de combinaison avec une bonne efficacité, calculeront la meilleure option pour les travaux de terrain. Par conséquent, le système de chauffage mis au point par des professionnels avec une pompe à chaleur ne vous réservera aucune surprise et ne vous fera pas regretter votre choix.