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

Un appareil spécial ressemblant à un climatiseur ou à un réfrigérateur est utilisé pour transformer, transférer et convertir l'énergie thermique. La pompe à chaleur n'est pas utilisée pour le chauffage - elle ne transmet que plus de chaleur qu'elle n'en reçoit du réseau. En utilisant l'appareil, il est possible de pomper l'énergie du sol, de l'air ou de l'eau dans les communications de chauffage.

Principe de fonctionnement et de conception

La pompe à chaleur se compose d'un circuit fréon avec un compresseur, un détendeur, des échangeurs de chaleur (condenseur, évaporateur) et un tuyau en cuivre. Les nœuds sont reliés entre eux à l'aide de raccords 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 d'échantillonnage des ressources calorifiques, le milieu initial est refroidi et le réfrigérant du circuit interne commence à bouillir et se transforme en vapeur. Le gaz est comprimé par le compresseur et perd considérablement du volume, tout en pompant la température et la pression. L'action du fréon préchauffé est de transférer les ressources calorifiques vers la canalisation de chauffage. Les pompes à chaleur fonctionnent de manière fermée, en utilisant uniquement de l'énergie sans chauffage direct du liquide de refroidissement.

L'unité vous permet d'obtenir 3 à 5 kW de chaleur à partir de 1 kW d'énergie utilisée.

Variétés de pompes à chaleur

Les pompes à chaleur pour chauffer une maison privée sont classées selon plusieurs critères. Selon le type de transfert d'énergie:

• 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 d'expansion du liquide de refroidissement avec un chauffage supplémentaire.
• Absorption - fonctionne sur la base d'absorbant et de fréon. Le dispositif d'absorption est très efficace et est une pompe de nouvelle génération.

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

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

Les dispositifs de chauffage secondaire peuvent absorber l'énergie des eaux usées.

L'appareil de pompe à chaleur varie également dans l'environnement de l'apport et de la transformation d'énergie, des caractéristiques et des modes de fonctionnement.

Système d'eau souterraine

Les appareils vous permettent d'obtenir la chaleur des intestins de la terre toute l'année. Selon le type de contour géothermique, les modifications suivantes peuvent être sélectionnées:

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

Lors de l'aménagement du 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 ou poser des tuiles.

Système eau-eau

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

• sans eau souterraine ou avec un niveau minimum d'occurrence;
• avec des puits dans lesquels la ligne d'eau ne tombe pas;
• avec une composition et une pollution minimes du sel;
• équipé d'un puits de drainage, capable de recevoir à partir de 2200 litres d'effluents par heure.

La meilleure option pour l'équipement eau-eau est la 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 liquide de refroidissement lui-même. Il peut être utilisé pour le chauffage, la préparation d'eau chaude. Le système présente plusieurs avantages:

• installé sans percer le circuit externe;
• diffère par sa fiabilité et sa durabilité;
• efficace en automne et au printemps.

Les inconvénients des pompes comprennent:

• abaissement du COP lorsque la température atteint +1,2 degrés;
• l'utilisation de l'inverse pour dégivrer l'unité extérieure.

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

Système air-air

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

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

Parmi les inconvénients des systèmes:

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

L'équipement thermique "air-air" peut être utilisé pour chauffer en plus un chalet ou une maison de campagne.

Critères de sélection du système

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

• Le coût de l'organisation du système. Pour connecter le VT à Moscou, vous devrez poser un contour horizontal. Une fosse est creusée (10 000 roubles / quart de travail pour la location d'une excavatrice), puis la préparation des travaux (5 000 roubles) est effectuée. Un puits coûte 1000 roubles / mp, compte tenu de l'installation et du liage de la sonde. Pour que le système fonctionne correctement, vous avez besoin de 350 m de circuit ou 350 mille roubles.
• Consommation d'énergie. Un VT de 9 kW consomme 2,7 kWh d'électricité, ce qui est moins cher qu'une chaudière électrique similaire.
• Remboursement. Le chauffage alternatif, en tenant compte des coûts d'installation et de la consommation d'électricité, sera rentable après 3 ans.
• Conditions climatiques de la région de résidence. Les TV sont inefficaces dans les régions où les hivers sont glaciaux. Ils ne pourront pas capter la bonne quantité de chaleur du sol, de l'air ou de l'eau.
• Puissance de l'appareil. Le propriétaire d'une maison à un étage de 10x10 carrés devrait faire des calculs basés sur: la température négative maximale (-20 degrés); différences de température dans la rue et dans la pièce (20 - -20 = 40); perte de chaleur des murs (brique - 13,5 kW). Environ 50% doivent être ajoutés au dernier indicateur de puissance minimale.
• La 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 il se trouve sont pris en compte.

Avantages et inconvénients

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

• économie d'énergie: à un débit de 1 kW / h, on obtient 4 kW / h de chaleur;
• réduction des coûts de réparation du système;
• universalité - convient pour une installation dans des régions sans gazoducs, lignes électriques, fonctionnera à partir de l'air, du sol ou de l'eau;
• automatisation complète du système - en cas d'absence prolongée, le propriétaire peut régler 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 installations refroidissent la maison en été, évacuent la chaleur des pièces et la dirigent vers un environnement de réserve;
• utilisation à long terme: sans réparations majeures, la pompe est utilisée pendant 25 à 50 ans, la pièce de rechange du compresseur tombe en panne une fois tous les 15 à 20 ans.

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

• les coûts financiers pour l'organisation d'un système géothermique;
• récupération longue (5 à 10 ans) du système;
• la nécessité d'un chauffage supplémentaire dans les régions froides.

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

Fabricants de pompes à chaleur populaires

Les pompes à chaleur sont principalement fabriquées par des sociétés asiatiques. Les premiers à lancer des produits européens ont été Daikin, Mitsubishi Electric et Hitach. 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 DIY

Faire une pompe à chaleur vous-même n'est possible que pour chauffer une petite maison.

1. Achetez un vieux réfrigérateur et démontez-le en retirant l'automatisation.
2. Faire un condenseur à partir d'un réservoir en acier de 100 L, coupé en deux. Une bobine de cuivre avec des parois de 1 mm d'épaisseur est placée dans le réservoir.
3. Faire une bobine en enroulant un tube de cuivre sur une bouteille de gaz ou d'oxygène avec la même distance entre les spires.
4. Verrouillez les bobines en enfilant le fil dans les trous des coins en aluminium.
5. Pièces de réservoir de soudure.
6. Faire un évaporateur à partir d'un récipient en plastique de 60 à 80 litres. Il installe une bobine et un filetage pour les tuyaux de vidange et d'alimentation.
7. Installez l'équipement dans la pièce et amenez-y 2 conduits d'air coupés dans le châssis avant.
8. Soudez les tuyaux en cuivre, pompez le fréon.
9. Faites une mise en service et connectez la structure au chauffage.

L'air sera acheminé par le canal supérieur vers le congélateur, refroidi et alimenté dans le boîtier. Après avoir réchauffé avec un échangeur de chaleur sur la paroi arrière, les masses d'air entreront dans la pièce.

À la suite du travail, un système avec une 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 plancher chaud ou des radiateurs de type à faible inertie.

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

Schème

Économiser sur la fabrication indépendante de l'appareil et son installation aidera le schéma bivalent du système de chauffage. Il s'agit de calculer la puissance du VT en fonction de la température minimale. Au cours de l'année, l'installation ne fonctionnera pas à pleine capacité.

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

La modification thermique des pompes est un équipement efficace mais coûteux. Avec une longue période de récupération, ils seront la seule alternative dans les zones sans approvisionnement en gaz.