Dois-je utiliser une pompe à chaleur pour chauffer la maison

L’industrie du pompage n’est pas en reste et de nouvelles solutions d’ingénierie reposent sur des technologies connues. Les spécialistes du marketing souhaitant dégager des bénéfices et augmenter leurs ventes dissimulent souvent des données sur un produit particulier, le présentant comme révolutionnaire, sans précédent. L'exemple le plus frappant est celui des pompes à chaleur. Les matériels promotionnels ne décrivent pas le principe de fonctionnement de tels dispositifs, ni le niveau d'efficacité pour chauffer une maison. Cependant, il est possible de comprendre comment tout fonctionne et comment tel ou tel système peut être utile à partir de ce matériau.

Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur?

La définition technique d'une pompe à chaleur est un dispositif permettant de transférer de l'énergie d'une zone à une autre tout en augmentant l'efficacité de ses travaux. Il est facile d'illustrer un tel mécanisme. Imaginez un seau d'eau froide et un verre d'eau chaude. Pour les chauffer, une certaine quantité d'énergie est dépensée à partir d'une certaine marque de chaleur. Cependant, l'efficacité de son application est différente. Si vous réduisez simultanément la température d'un seau d'eau de 1 degré, l'énergie thermique résultante peut amener le liquide dans le verre à presque bouillir.

C’est pour cette mécanique que la pompe à chaleur fonctionne, avec laquelle vous pouvez chauffer la piscine ou bien chauffer une maison de campagne. L'installation transfère la chaleur d'un endroit à un autre, généralement à l'extérieur de la pièce. Il existe de nombreuses applications pour une telle technique.

1. À certaines vitesses de puissance de pompe à chaleur chauffer la maison devenir peu coûteux et efficace.
2. Facile à faire ECS avec pompe à chaleurutilisant des chaudières chauffage secondaire.
3. Avec quelques efforts et un design approprié, la création est complètement disponible. système de chauffage autonomealimenté par des panneaux solaires.
4. La plupart des modèles de pompes à chaleur sont acceptables. pour sol chaud, utilisé comme circuit de chauffage.

Tout d'abord, pour sélectionner et acheter un système approprié, il est nécessaire de définir correctement la tâche qui la précède. Et ce n’est qu’après avoir présenté les besoins en énergie et évalué l’acceptabilité des différents types de chaudières pour répondre à tous les besoins.

Principe général de travail

Technologiquement, la pompe à chaleur fonctionne selon le principe familier à tous Cycle Carnot, une série de transformations d'états de la matière. De tels mots peuvent être complètement étrangers à la plupart des utilisateurs. Cependant, pratiquement chacun d’entre eux possède au moins un appareil à la maison, basé sur ce processus physique.

En termes simples, une pompe à chaleur est un frigo. Tout modèle de ménage où les citoyens sont habitués à stocker de la viande et des boissons est un appareil de chauffage avec une efficacité supérieure à 100%.Tout fonctionne comme suit:

• le réfrigérateur absorbe la chaleur des produits qui y sont placés et la transfère à la grille et donc à l'espace de la pièce;
• dans le même temps, l'air est chauffé par le compresseur.

Ainsi, en consommant une certaine quantité d’électricité, l’utilisateur reçoit deux sources de chaleur, dont l’une (l’énergie retirée des produits) est entièrement gratuite.

C'est le principe de la pompe à chaleur. Le dispositif présente un schéma fonctionnel inverse par rapport à un réfrigérateur: l’échangeur de chaleur et la grille de radiateur sont utiles et sont responsables de l’efficacité finale. Tout fonctionne comme suit:

• le circuit d'extraction de chaleur est situé à l'extérieur de la salle, entouré d'un environnement à température stable;
• pendant le fonctionnement de la pompe à chaleur, la température du fluide de travail est réduite de force par des processus physiques naturels inférieurs aux indicateurs environnementaux;
• la chaleur est extraite par le fluide de travail dont l'intensité dépend de la différence de température formée;
• le fluide de travail entre dans le circuit de transformation d'état et dans l'échangeur de chaleur de la pièce;
• l'énergie est libérée dans l'air ou dans un autre milieu;
• le fluide de travail à l'état initial est alimenté au début du cycle (circuit d'extraction de chaleur).

Ce système de chauffage présente plusieurs avantages et inconvénients. Cependant, dans des conditions optimales, la pompe à chaleur indique économies importantes. Pour chauffer une maison, il en coûtera 70 à 80% moins cher que les chaudières classiques à gaz et à semi-conducteurs.

L'efficacité ultime d'une pompe à chaleur dépend de nombreux facteurs. Certaines solutions technologiques ne permettent de résoudre qu'un nombre limité de tâches. D'autres suggèrent l'installation complexe de pompes à chaleur.

Aujourd'hui, il existe un certain nombre d'appareils électroménagers dont les propriétaires ne soupçonnent même pas qu'ils utilisent des idées novatrices et révolutionnaires pour sélectionner la chaleur de l'environnement. De plus, cela peut se produire même à des températures négatives en dehors de la fenêtre. C'est climatisation avec fonction de chauffage, qui repose en fait sur la mécanique de la pompe à chaleur. Les principes de fonctionnement de tels dispositifs air-air seront discutés plus tard.

Le système de chauffage d'une maison privée avec l'utilisation d'une pompe à chaleur

Le schéma optimal d’utilisation d’une pompe à chaleur pour le chauffage domestique comprend réservoir de stockage. Simplifié, ça ressemble à ça:

Ici, les blocs 1 et 2 sont des vannes, ce qui résout le problème de la régulation des flux de chaleur entrants. Ils peuvent se chevaucher manuellement ou constituer des têtes thermiques automatisées. Le bloc 3 est un système de thermostat ou de capteur commun.

Le chauffage fonctionne selon le principe suivant:

• la thermopompe prend la chaleur de l'environnement et chauffe l'eau;
• le liquide entre soit dans l'échangeur de chaleur du chauffage secondaire du réservoir de stockage, soit dans un circuit unique;
• Le système de chauffage est construit sur le principe classique, le débit d'eau dans celui-ci est fourni par une pompe circulaire.

Le schéma montré dans la figure - l'équipement minimum de la maison. Il peut être facilement ajouté. En particulier, personne ne dérange installer deux réservoirs et utilisez le principe du fluide de chauffage secondaire. L'une d'entre elles - une chaudière à pompe à chaleur (installée directement à la sortie de celle-ci) - est utilisée pour l'alimentation en eau chaude. Un réservoir plus volumétrique résout le problème de l'alimentation en liquide de refroidissement du système de chauffage.

Excellente option fonctionne chauffage domestique avec pompe à chaleur, capacité d'accumulation et système d'un plancher calorifugé.Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de chauffer le liquide à une température élevée. Le taux optimal pour le chauffage par le sol - de 30 à 40 degrés. Le système de chauffage est similaire à celui déjà mentionné, mais au lieu de radiateurs, l’eau arrive à l’unité de collecte avec son propre contrôle de flux.

Classification des pompes à chaleur par caractéristiques de fluide

La classification des pompes à chaleur est assez volumineuse. Les dispositifs sont divisés en fonction du type de fluide de travail, du principe de modification de son état physique, de l'utilisation de dispositifs de conversion, de la nature du vecteur d'énergie nécessaire au fonctionnement. Si nous considérons que des modèles avec différentes combinaisons de critères de classification sont présentés sur le marché, il devient évident qu’il est assez difficile de tout énumérer. Cependant, vous pouvez considérer les principes de base de la division de groupe.

L'installation, la conception et les caractéristiques finales de la pompe à chaleur dépendent des paramètres de la source de chaleur et de l'environnement du destinataire. Il existe aujourd'hui plusieurs types de solutions d'ingénierie.

Air-air

Pompes à chaleur air-air - appareils les plus courants. Ils sont compacts et assez simples.Sur la mécanique de ce type de climatiseurs domestiques fonctionnent en mode chauffage. Le principe de fonctionnement est simple:

• l'échangeur de chaleur de la rue est refroidi au-dessous de la température de l'air et absorbe de la chaleur;
• après compression du fréon entrant dans le radiateur, sa température augmente considérablement;
• le ventilateur à l'intérieur de la pièce, soufflant l'échangeur thermique, chauffe la pièce.

Le choix de l'énergie environnementale n'est pas nécessairement effectué par un échangeur de chaleur externe. À cette fin, l’air peut être forcé dans un bloc situé dans la pièce. Voici comment certains travaillent systèmes de canaux.

Si le fréon est comprimé et dilaté dans un climatiseur, dans des pompes à chaleur vortex l'air simple est utilisé. La mécanique du travail est similaire: avant que le gaz n'entre dans l'échangeur de chaleur interne, il est comprimé et, après avoir rendu de l'énergie, il est soufflé par un flux intense dans la chambre d'extraction de chaleur.

Une pompe à chaleur Vortex est une grande installation massive qui ne fonctionne efficacement que lorsque la température ambiante est élevée. Par conséquent, ces systèmes sont installés dans des ateliers industriels et utilisent les gaz d'échappement des fours ou l'air chaud du système de climatisation principal comme source de chaleur.

Eau-eau

Une pompe à chaleur eau / eau fonctionne sur le même principe que les autres installations. Seuls les supports de transfert d'énergie sont différents. L'équipement est équipé sondes d'immersion, de sorte que même dans les rigueurs de l’hiver, atteindre l’horizon des eaux souterraines avec une température positive.

Selon les besoins de chauffage, les systèmes de pompe à chaleur eau à eau peuvent avoir des tailles complètement différentes. Par exemple, à partir de plusieurs puits forés autour d’une maison privée, se terminant par des échangeurs de chaleur de grande surface situés directement dans l’aquifère et posés pendant la phase de construction du bâtiment.

Les pompes à chaleur eau / eau se distinguent par une productivité accrue et une puissance de sortie efficace.. La raison en est l'augmentation de la capacité thermique du liquide. La couche d'eau dans laquelle se trouvent la sonde ou l'échangeur de chaleur libère rapidement de l'énergie et, du fait de son volume considérable, ses caractéristiques sont légèrement réduites, ce qui contribue au fonctionnement stable du système. De même, les équipements eau-à-eau sont différents. efficacité accrue.

Eau-air, air-eau

Les systèmes combinés doivent être choisis avec soin. Dans le même temps, les conditions climatiques existantes sont soigneusement évaluées. Par exemple, un cycle de pompe à chaleur eau / air présente un bon rendement pour le chauffage. dans les régions avec des gelées sévères. Le système air-eau associé à un sol chaud et à une chaudière à chauffage secondaire cumulatif permet de réaliser des économies maximales dans les territoires, où la température de l'air tombe rarement en dessous de -5 ... -10 degrés.

Faire fondre de la saumure

La pompe à chaleur de cette classe est une sorte de wagon. Il peut appliqué littéralement partout. Les indicateurs de sa production de chaleur nette sont constants et stables. Le principe de fonctionnement du dispositif eau glycolée repose sur la sélection de la chaleur, principalement issue du sol, qui présente des indicateurs normaux d'humidité ou de marécage.

Le système est facile à installer: pour accueillir des échangeurs de chaleur externes, il suffit de les enterrer à une certaine profondeur.Vous pouvez également choisir l'une des options d'équipement avec un fluide de travail gazeux ou liquide.

Le calcul de la classe pompe à chaleur eau glycolée-eau est effectué en termes de demande d'énergie pour le chauffage. Les méthodes pour sa détermination quantitative abondent. Vous pouvez effectuer les calculs les plus précis en tenant compte du matériau des murs de la maison, de la conception des fenêtres, de la nature du sol, de la température moyenne pondérée de l'air et bien plus encore.

Les fabricants de systèmes à eau glycolée proposent différentes versions de modèles, qui diffèrent par la consommation électrique de l'unité de conversion, la conception et les dimensions des échangeurs de chaleur externes et les paramètres du circuit de sortie. Sélectionner la pompe à chaleur optimale sur une liste pré-formée de besoins est facile.

Division par type de corps

Les pompes à chaleur modernes peuvent utiliser un corps gazeux ou une solution d'ammoniac liquide chimique comme transporteur de chaleur. La pertinence d'un schéma particulier est évaluée sur plusieurs facteurs, les caractéristiques des systèmes.

1. Installations utilisant du fréon, ont un cycle de pompe à chaleur basé sur les processus de compression et de détente du gaz. Ils sont en quelque sorte construits sur un circuit de compresseur.L’équipement a des indicateurs de performance attrayants, mais il présente également des inconvénients. Bien que la consommation moyenne pondérée du système au moment du cycle de fonctionnement soit stable, le câblage est fortement chargé. En outre, les pompes à chaleur avec un convoyeur à chaleur gazeuse ne seront pas utiles dans les régions dépourvues de réseaux électriques centralisés ou d’une source d’énergie d’une capacité de charge suffisante.
   
2. Installations de type à évaporation utilisant une solution d'ammoniac, ont un cycle de travail basé sur le processus d’évaporation d’une substance aux bas points d’ébullition. La liquéfaction après le passage d'un échangeur de chaleur externe se produit sous l'action d'une source d'énergie. C'est un brûleur de chaleur. Presque tous les combustibles peuvent être utilisés: solide, essence, diesel, essence, kérosène et, dans certains cas, alcool méthylique. Par conséquent, les pompes à chaleur par évaporation sont attrayantes dans les endroits où il n’ya pas d’électricité. De plus, le choix d'un tel équipement peut pousser le carburant bon marché d'un certain type dans la région.
   

La nature du milieu de travail utilisé dans le système peut en dire long sur les performances et la puissance de l'installation.Ainsi, les pompes à chaleur à compresseur de fréon sont capables d’un coup sec, réchauffant rapidement la pièce. Les modèles d'évaporation d'ammoniac pour de tels exploits ne sont pas capables. Leur mode d'utilisation préféré est un fonctionnement stable et constant avec un transfert de chaleur nominal.

Les avantages des pompes à chaleur et la faisabilité de leur installation

Comme indiqué dans la publicité, le principal avantage des pompes à chaleur est efficacité de chauffage. Dans une certaine mesure, cela fonctionne de cette façon. Si la pompe à chaleur dispose d'un environnement de captage d'énergie offrant des lectures de température optimales, l'installation fonctionne efficacement et les coûts de chauffage sont réduits d'environ 70 à 80%. Cependant, il y a toujours des cas où la pompe à chaleur peut être un investissement irrationnel.

L'efficacité de la pompe à chaleur est déterminée par les caractéristiques technologiques suivantes:

• le paramètre de la limite limite de diminution de la température par le fluide de travail;
• différence minimale de température entre l'échangeur externe et l'environnement, pour laquelle l'extraction de chaleur est extrêmement petite;
• le niveau de consommation d'énergie et de recul de la puissance thermique utile.

La faisabilité d'utiliser une pompe à chaleur dépend de plusieurs facteurs.

1. Territoires où de tels équipements ne donnent pas de bons résultats - régions avec des hivers glaciaux et des températures moyennes moyennes basses. Dans ce cas, la pompe à chaleur n'est tout simplement pas capable d'extraire suffisamment de chaleur de l'environnement, se rapprochant de la zone d'efficacité zéro. Tout d’abord, il s’agit des systèmes air-air.
2. Avec une augmentation du volume de l'espace chauffé, les paramètres technologiques de la pompe à chaleur augmentent de façon presque exponentielle. Les échangeurs de chaleur deviennent plus grands, la taille et le nombre de sondes à immersion dans l'eau ou dans le sol augmentent. À un moment donné, le coût de la pompe à chaleur pour le chauffage requis frais d'installation et de maintenance, ainsi que le paiement de la consommation d’énergie sont tout simplement des investissements irrationnels. Il est beaucoup moins coûteux de créer un système de chauffage au gaz classique avec une chaudière.
3. Plus le système est complexe, plus coûteux et il est plus problématique de réparer en cas de casse. C'est un ajout négatif à la taille de la zone chauffée et aux caractéristiques de la zone climatique.

Classic est pompe à chaleur et chaudière gaz / combustible solidetravaillant dans un paquet. L'idée est simple: les produits de combustion du carburant sont affichés sur un large tuyau. Il est situé échangeur de chaleur. Dans le système de chauffage et d'alimentation en eau chaude, des réservoirs de stockage et une chaudière à chauffage indirect sont installés. L'équipement (chaudière et pompe) est activé simultanément lorsque la température du fluide dans le réseau de distribution baisse. Travaillant par paires, ils utilisent presque complètement l'énergie du combustible, affichant des indicateurs d'efficacité presque maximaux.

Le système d’adaptation aux caractéristiques environnementales est construit sur pompe à chaleur, ventilateur, pistolet thermique de toutes les classes. Lorsque la température de l'air dans la rue est suffisamment élevée (jusqu'à -5 ... -10 degrés Celsius), la pompe à chaleur fonctionne en mode normal, fournissant une puissance de sortie suffisante pour le chauffage. La caractéristique de conception du système est l'emplacement de son échangeur de chaleur externe dans un conduit de ventilation séparé.Lorsque la température dans la rue est inférieure au repère optimal, l'air fourni est chauffé par un pistolet thermique (diesel, électrique ou à gaz).

Il convient de noter que la plupart des systèmes d’adaptation à la température de l’air ou de stabilisation des paramètres de fonctionnement de la pompe à chaleur sont appliqués aux dispositifs air-air et air-eau. D'autres systèmes, dus à des échangeurs de chaleur externes isolés dans le sol ou dans l'eau, ne permettent pas la création de telles conditions de travail en «serre».

Caractéristiques principales et calcul de la puissance de la pompe à chaleur

La rationalité générale de l’installation d’une pompe à chaleur pour chauffer une maison est avant tout estimée sur les frais financiers. Ceux-ci comprennent:

• prix d'achat de l'équipement;
• les coûts d'installation, qui peuvent inclure des travaux de terrassement;
• frais d'entretien périodique;
• coût approximatif de l'élimination des problèmes fréquents.

Choix du modèle de puissance, comme mentionné ci-dessus, est basé sur le besoin global en apport de chaleur. Un calcul approximatif pour une maison d'un étage de 10 x 10 mètres (300 mètres cubes de volume) ressemble à ceci:

• prend en compte la température maximale négative en hiver (-20);
• la différence entre la pièce et l'environnement est déterminée (20 - 20 = 40);
• les pertes thermiques des murs sont calculées selon les données de référence de leur matériau (pour une brique, la valeur tabulaire est égale à 1, les pertes thermiques sont comprises entre 1x300x40 et 12000 kilocalories par heure ou 13,5 kW).

Le résultat est un indicateur de la puissance minimale de la pompe à chaleur, suffisante pour chauffer la maison. Pour sélectionner le modèle optimal, la caractéristique doit être augmentée d'au moins 50%. Cela est dû au fait que la pompe à chaleur en hiver devra fonctionner dans des conditions non optimales, proches du point le plus bas de l’efficacité nulle à la température ambiante. Le résultat obtenu pour l'exemple considéré est d'environ 20 kW.

La deuxième partie du calcul est choix de la capacité du réservoir de stockage. Il est recommandé d'installer cette partie du système afin que la pompe à chaleur puisse fonctionner pendant un nombre de cycles limité par jour. La documentation de l'équipement fournit des recommandations sur le volume de l'accumulateur de chaleur pour un indicateur spécifique de cyclicalité. La moyenne est de 30 litres par kilowatt avec 3 lancements, 20 litres avec 5 lancements. Ainsi, pour la maison dans cet exemple, vous avez besoin d’un réservoir de stockage d’au moins 400 litres pour cinq cycles de fonctionnement de la pompe à chaleur par jour.

Conclusion

Si, à la suite de l'analyse du climat, des sources d'énergie disponibles et de la nature du sol, il a été décidé d'acheter une pompe à chaleur pour le chauffage, confiez la conception de systèmes à des professionnels. Le choix optimal du modèle ne repose pas uniquement sur les caractéristiques de l'équipement et la mécanique de son travail. Les spécialistes prendront en compte le transfert de chaleur du sol, choisiront un système combiné offrant une bonne efficacité, calculeront la meilleure option pour la réalisation des travaux de terrassement. Par conséquent, le système de chauffage avec pompe à chaleur, développé par des professionnels, ne vous fera pas rencontrer de surprises et ne regretterez pas votre choix.