Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur ?

Pourquoi les pompes à chaleur sont-elles le remplacement le plus rentable et le plus prometteur du chauffage au gaz et à l'électricité ?

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 inépuisables de chaleur à basse température. 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, comme dans celle des groupes frigorifiques, on utilise un circuit dans lequel circule un fluide frigorigène capable de bouillir même avec un chauffage minimal. Seule la pompe à chaleur pour le chauffage fonctionne comme un "réfrigérateur inversé".

Fonctionnement de la pompe à chaleur

Le fonctionnement d'une pompe à chaleur peut être divisé en 5 étapes :

1. ébullition du fréon dans l'évaporateur
2. compression du réfrigérant par le compresseur
3. transfert de chaleur du condenseur vers le circuit de chauffage
4. passage du fluide frigorigène condensé et refroidi à travers la vanne d'étranglement
5. retour du fréon refroidi et liquide dans l'échangeur de chaleur de l'évaporateur.

Les pompes à chaleur sont destinées au chauffage et au refroidissement. Une fonction supplémentaire consiste à chauffer l'eau à des fins domestiques ou industrielles. Il s'agit de l'équipement le plus fonctionnel par rapport aux chaudières et aux climatiseurs.

La pompe à chaleur fonctionne de manière très économique, car elle ne consomme de l'énergie que pour le fonctionnement du compresseur et des pompes de circulation. L'efficacité énergétique des pompes à chaleur est très élevée. Le facteur de conversion énergétique atteint 4 à 6, voire plus. Cela signifie que chaque kilowatt d'énergie utilisé est converti par une pompe à chaleur en 3 à 5 kilowatts de chaleur, qui sont utilisés pour chauffer une maison ou de l'eau.

Vous devrez payer plusieurs fois moins pour chauffer une maison ou de l'eau que si vous utilisiez une chaudière électrique ou une chaudière. Les frais de chauffage peuvent être réduits de 75 à 80 % !

Dans le cadre des tarifs actuels du gaz, une chaudière à gaz coûte 2 à 3 fois plus cher qu'une pompe à chaleur.

Il y avait une photo ici. Téléchargez-la

Comment fonctionne une pompe à chaleur pour le chauffage domestique ?

La chaleur peut être extraite

• la nappe phréatique à une profondeur de 15 à 20 m ;
• d'un plan d'eau situé à proximité ;
• des plaques de sol avec une profondeur de pose horizontale des capteurs allant jusqu'à 1,2-1,5 m ;
• des puits forés 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 les coûts de chauffage.

Par exemple, lors de l'utilisation de la chaleur excédentaire provenant de processus technologiques, de la chaleur des eaux usées, et dans bien d'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 hydrothermique. Voici quelques grands types de pompes à chaleur.

Pompe à chaleur géothermique

Une pompe à chaleur géothermique est un système qui puise l'excédent de chaleur dans une couche de sol superficielle, dans des forages profonds ou dans une nappe d'eau proche.

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 évacuer la chaleur, un collecteur tubulaire en plastique est posé ou des sondes doubles sont descendues, dans lesquelles circule un liquide de refroidissement qui ne gèle pas dans les conditions hivernales. Plus l'espace habitable est grand, plus les tuyaux collecteurs sont longs ou plus les sondes sont profondes. Le pouvoir calorifique spécifique des 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 existe à proximité de la maison un étang ou un réservoir avec un volume d'eau et une profondeur suffisants, des spirales et des anneaux d'un collecteur en plastique y sont placés jusqu'à la profondeur (jusqu'au fond).

Pompe à chaleur eau/eau

La pompe à chaleur eau/eau, dont le principe repose sur l'extraction de la chaleur des eaux souterraines, est assez complexe à installer. La température de l'eau en profondeur est constante tout au long de l'année - environ + 10 ° С.

L'installation d'une telle pompe à chaleur nécessite une analyse de la profondeur de l'horizon aquatique, de la quantité, de la qualité et de la pureté de l'eau. Ses performances en termes de chaleur ou de froid ne dépendent pas des conditions atmosphériques ou du changement de saison. Le coefficient de conversion énergétique de la pompe à chaleur à 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 n'est une option rentable que si la sélection et le calcul de l'équipement sont effectués de manière compétente, et si l'installation et la mise en service sont hautement qualifiées.

Le prix des pompes à chaleur géothermiques et à eau est élevé en raison de la nécessité d'études préalables et de travaux d'installation coûteux.

Pompe à chaleur air-eau

Cette pompe à chaleur est plus abordable en termes de prix et d'installation. Elle se prête le mieux à l'intégration dans un système de chauffage modernisé. Elle est également facile à installer et s'amortit rapidement lorsqu'elle est introduite dans une nouvelle maison. Comme ses performances thermiques dépendent de la température de l'air extérieur, il est avantageux d'utiliser une pompe à chaleur à air dans des circuits bivalents, avec une deuxième source de chaleur d'appoint.

La capacité totale d'une pompe à chaleur avec une source d'appoint est presque deux fois moins élevée que son coût, mais l'efficacité énergétique et l'économie du système global de fourniture de chaleur restent optimales.

Il convient de faire la distinction entre une configuration monobloc et un kit comprenant des unités extérieures et intérieures. La pompe à chaleur à air à inverseur répond de manière précise et économique aux demandes prioritaires de chaleur, d'eau chaude ou de froid. Le coefficient d'efficacité énergétique de ces systèmes peut atteindre 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 les climats tempérés sur la majeure partie du territoire de l'Ukraine.

Ces modèles sont une option disponible en termes de conditions climatiques pour un projet rapidement amorti de modernisation du chauffage ou d'installation dans une nouvelle maison, aussi bien dans les villes millionnaires que dans les régions.

Un excellent exemple de pompe à chaleur air/eau est la série Arctic Home Basic et Arctic Home Smart, des équipements performants de la marque britannique Mycond.

Pompe à chaleur air-air

Utilisant les calories issues de la ventilation ou de l'air extérieur, une pompe à chaleur air-air est similaire en termes de fonctionnement à un climatiseur froid/chaud, mais avec une priorité de travail sur le chauffage. Cette pompe à chaleur est utilisée comme un système qui vous permet d'économiser de l'argent sur le chauffage de votre maison non seulement en Europe, mais aussi en Ukraine.

En outre, ces pompes à chaleur peuvent être équipées d'un dispositif de préparation d'eau chaude et se distinguent par des taux élevés d'efficacité énergétique saisonnière.

Il existe également d'autres systèmes de pompes à chaleur :

• pompe à chaleur sol-air
• pompe à chaleur à eau glycolée ;
• autres.
  

Les pompes à chaleur sont utilisées pour chauffer l'eau des piscines ou des processus technologiques, dans certaines zones industrielles ou dans la construction pour chauffer n'importe quelle installation commerciale.

Avantages des pompes à chaleur

• Technologies innovantes pour la fourniture de chaleur, la climatisation et la production d'eau chaude, présentées dans un seul appareil - une pompe à chaleur.
• Économique, avec des coûts de chauffage et de production d'eau chaude plusieurs fois inférieurs.
• Pompe à chaleur respectueuse de l'environnement, pas d'émissions de CO2 ni de pollution de l'environnement.
• Sécurité incendie, pas besoin de supervision, d'approbation, de contrôle permanent 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 des circuits de chauffage à différentes températures : radiateurs et chauffage par le sol.
• Climatisation et chauffage par pompes à chaleur et ventilo-convecteurs.
• Une pompe à chaleur géothermique, dont le prix est élevé, est une option économiquement viable pour chauffer une maison neuve sans gaz, en particulier lorsque l'alimentation électrique de la maison est limitée.

Conclusions

Seuls des spécialistes hautement qualifiés peuvent choisir le bon ensemble de pompes à chaleur fonctionnant selon l'un ou l'autre schéma, en se référant à une section spécifique d'une maison privée, 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 dotés d'une installation complexe et d'un contrôle intelligent. Pour réaliser de tels projets, il est nécessaire de faire appel à des professionnels afin de choisir l'ensemble d'équipements le plus approprié en termes de puissance et de prix et de calculer le bénéfice économique de sa mise en œuvre.