Pourquoi les pompes à chaleur sont-elles le remplacement le plus rentable et prometteur pour le chauffage au gaz et électrique ?
Les pompes à chaleur sont des équipements qui, grâce à la technologie, multiplient l'énergie thermique des sources alternatives (sol, air ambiant, eaux souterraines) et la transfèrent au système de chauffage.
Le soleil et l'air sont des sources de chaleur à basse température inépuisables. Cette énergie thermique est gratuite et renouvelable.
Une pompe à chaleur transfère ou pompe l'énergie thermique d'un milieu à un autre. Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est décrit plus loin dans l'article.
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Dans la conception des pompes, ainsi que dans les unités de réfrigération, un circuit est utilisé avec un réfrigérant circulant à l'intérieur, capable de bouillir même avec un chauffage minimal. Seule la pompe à chaleur pour le chauffage fonctionne comme un « réfrigérateur inversé ».
Comment fonctionne la pompe à chaleur
Le fonctionnement d'une pompe à chaleur peut être divisé en 5 étapes :
- évaporation du fréon dans l'évaporateur
- compression du réfrigérant par le compresseur
- transfert de chaleur du condenseur vers le circuit de chauffage
- passage du réfrigérant condensé refroidi à travers la vanne d'expansion
- retour du fréon refroidi et liquide à l'échangeur de chaleur de l'évaporateur
Les pompes à chaleur sont destinées au chauffage et au refroidissement. Une fonction supplémentaire est de chauffer l'eau pour un usage domestique ou industriel. C'est l'équipement le plus fonctionnel par rapport à n'importe quelle chaudière ou climatiseur.
La pompe à chaleur fonctionne de manière très économique, car elle consomme de l'énergie uniquement pour le fonctionnement du compresseur et des pompes de circulation. L'efficacité énergétique des pompes à chaleur est très élevée. Le facteur de conversion d'énergie atteint 4-6 et même plus. Cela signifie que chaque kilowatt d'énergie utilisé est converti par une pompe à chaleur en 3-5 kilowatts de chaleur, qui est utilisée pour chauffer une maison ou pour chauffer de l'eau.
Vous devrez payer plusieurs fois moins pour chauffer une maison ou chauffer de l'eau que si une chaudière électrique ou une chaudière était utilisée. Les coûts de chauffage peuvent être réduits jusqu'à 75-80 % !
Avec les tarifs actuels du gaz, une chaudière à gaz coûte 2-3 fois plus cher à faire fonctionner qu'une pompe à chaleur.
Comment fonctionne une pompe à chaleur pour le chauffage domestique ?
La chaleur peut être extraite de :
- la nappe phréatique à une profondeur de 15-20 m ;
- un plan d'eau à proximité ;
- des plaques de sol avec une profondeur de pose de collecteur horizontal allant jusqu'à 1,2-1,5 m ;
- des puits forés profonds jusqu'à 40-50 m de profondeur.
Il existe de nombreuses autres façons d'utiliser la technologie des pompes à chaleur pour réduire les pertes de chaleur et diminuer les coûts de chauffage.
Par exemple, lors de l'utilisation de chaleur excédentaire provenant de processus technologiques, de chaleur des eaux usées, et dans de nombreux autres cas.
Types de pompes à chaleur
Il existe des systèmes qui utilisent la chaleur géothermique, la chaleur de l'air, ou des installations qui extraient la chaleur hydrothermale. Mettons en avant plusieurs types principaux de pompes à chaleur.
Pompe à chaleur géothermique
Une pompe à chaleur géothermique est un système qui puise la chaleur excédentaire d'une couche de sol de surface, de forages profonds ou d'un plan d'eau à proximité.
La température du sol à une profondeur inférieure à la couche de gel en hiver est toujours positive – jusqu'à 5-10 (° C). La chaleur accumulée pendant l'été est suffisante pour que la pompe à chaleur géothermique puisse chauffer la pièce en hiver.
Pour l'extraction de chaleur, un collecteur tubulaire en plastique est posé ou des sondes doubles sont abaissées, dans lesquelles un fluide caloporteur circule, qui ne gèle pas dans des conditions hivernales. Plus l'espace de vie est grand, plus les tuyaux du collecteur ou la profondeur des sondes doivent être longs. La puissance spécifique d'extraction de chaleur pour différents sols peut varier de 8 à 32 W / m². Les caractéristiques du sol et de ses couches sont également prises en compte, ce qui nécessite des études géologiques.
S'il y a un étang ou un réservoir près de la maison avec un volume d'eau et une profondeur suffisants, des spirales et des anneaux d'un collecteur en plastique sont placés à l'intérieur jusqu'à la profondeur (jusqu'au fond).
Pompe à chaleur eau-eau
La pompe à chaleur eau-eau, dont le principe est basé sur l'extraction de chaleur des eaux souterraines, est plutôt compliquée à installer. La température de l'eau à cette profondeur est constante tout au long de l'année – environ + 10 ° C.
Pour installer une telle pompe à chaleur, une analyse de la profondeur de l'horizon aquifère, de la quantité, de la qualité et de la pureté de l'eau est nécessaire. Son rendement en termes de chaleur ou de froid ne dépend pas des conditions atmosphériques ou du changement de saison. Le rapport de conversion d'énergie de la pompe à chaleur eau est élevé – COP jusqu'à 5 et plus, mais l'installation et l'entretien sont problématiques.
Une pompe à chaleur eau-eau pour le chauffage est une option rentable uniquement sous condition de sélection et de calcul compétents de l'équipement, ainsi que d'une installation et d'une mise en service hautement qualifiées.
Le prix des pompes à chaleur géothermiques et à eau est élevé en raison de la nécessité d'études préliminaires et de travaux d'installation coûteux.
Pompe à chaleur air-eau
Une telle pompe à chaleur est plus abordable en termes de prix et d'installation. Elle est le plus adaptée à l'intégration dans un système de chauffage modernisé, et est également facile à installer et se rentabilise rapidement lorsqu'elle est introduite dans une nouvelle maison. Étant donné que ses performances thermiques dépendent de la température de l'air extérieur, il est avantageux d'utiliser une pompe à chaleur air dans des circuits bivalents, avec une seconde source de chaleur de secours.
La capacité totale d'une pompe à chaleur avec une source de secours devient presque moitié moins que son coût, mais l'efficacité énergétique et l'économie du système global de fourniture de chaleur restent optimales.
On distingue un agencement monobloc ou un kit comprenant des unités extérieures et intérieures. La pompe à chaleur air source à inverter répond de manière précise et économique aux charges prioritaires pour la chaleur, l'eau chaude ou le froid. Le coefficient d'efficacité énergétique de tels systèmes est jusqu'à 5 ou plus, ils sont capables de fonctionner même à des températures extérieures allant jusqu'à -25 ° C. Ce sont les pompes à chaleur les plus populaires pour une utilisation dans des climats tempérés sur la majeure partie du territoire de l'Ukraine.
De tels modèles sont une option disponible en termes de conditions climatiques pour un projet de modernisation de chauffage à retour rapide ou d'installation dans une nouvelle maison tant dans les villes millionnaires que dans les régions.
Un excellent exemple d'une pompe à chaleur air-eau est la série Arctic Home Basic et Arctic Home Smart, des équipements haute performance de la marque britannique Mycond.
Pompe à chaleur air-air
Utilisant la chaleur de la ventilation ou de l'air extérieur, une pompe à chaleur air-air est similaire en termes de fonctionnement à un climatiseur de refroidissement / chauffage, mais avec une priorité de fonctionnement sur le chauffage. Cette pompe à chaleur est utilisée comme un système qui permet d'économiser de l'argent sur le chauffage de votre maison non seulement en Europe, mais aussi en Ukraine.
De plus, ces pompes à chaleur peuvent être équipées d'un ensemble pour la préparation d'eau chaude et se distinguent par des taux élevés d'efficacité énergétique saisonnière.
Il existe également d'autres schémas de systèmes de pompes à chaleur :
- pompe à chaleur sol-air ;
- pompe à chaleur saumure-eau ;
- autres.
Les pompes à chaleur sont utilisées pour chauffer l'eau dans les piscines ou les processus technologiques, dans certains domaines industriels ou dans la construction pour chauffer tout établissement commercial.
Avantages des pompes à chaleur
- Technologies innovantes pour l'approvisionnement en chaleur, la climatisation et l'approvisionnement en eau chaude, présentées dans un seul appareil – une pompe à chaleur.
- Économique et plusieurs fois moins de coûts pour le chauffage et l'approvisionnement en eau chaude.
- Pompe à chaleur écologique, sans émissions de CO2 et pollution de l'environnement.
- Sécurité incendie, pas besoin de supervision, d'approbation, de surveillance constante de la sécurité de l'équipement.
- Contrôle intelligent et modes de fonctionnement économiques, contrôle du microclimat par des capteurs de température et d'humidité.
- Contrôle de différents circuits de chauffage à température : radiateurs et chauffage par le sol.
- Climatisation et chauffage avec des pompes à chaleur et des unités de traitement d'air.
- Une pompe à chaleur géothermique, dont le prix est élevé, est une option économiquement viable pour chauffer une nouvelle maison sans gaz, surtout dans des conditions d'approvisionnement électrique limité pour la maison.
Conclusions
Seuls des spécialistes hautement qualifiés peuvent choisir le bon ensemble d'équipements de pompe à chaleur qui fonctionne selon un schéma ou un autre, en référence à une section spécifique d'une maison individuelle, en tenant compte des systèmes d'ingénierie et de la planification du bâtiment.
Des calculs corrects déterminent : le coût du système, son efficacité et sa fiabilité. Les pompes à chaleur sont des systèmes innovants avec une installation complexe et un contrôle intelligent. Pour mettre en œuvre de tels projets, il est nécessaire de faire appel à des professionnels afin de choisir l'ensemble d'équipements le plus adapté en termes de puissance et de prix et de calculer le bénéfice économique de sa mise en œuvre.
