Pompe à chaleur "eau-eau": appareil, principe de fonctionnement, règles d'organisation du chauffage en fonction de celui-ci

Types de collecteurs d'eau du sol

Le collecteur d'une pompe à chaleur géothermique peut être de deux types (Fig. 2) :

• Vertical;
• Horizontal.

Riz. 2 Types de collecteurs pour pompes de sol : vertical et horizontal

Un collecteur vertical est un long pipeline descendu dans un puits dont la longueur est de 40 à 150 m.Ce type d'échangeur de chaleur est meilleur que les échangeurs horizontaux en ce que la température est plus élevée à une telle profondeur. Si le puits est très profond, l'échangeur de chaleur est également équipé d'un boîtier de protection, et si la profondeur est relativement faible, cela n'est pas nécessaire.Mais un inconvénient important de cette méthode de placement du réservoir est le coût élevé d'un tel puits.

Bien sûr, les experts recommandent de forer un puits plus profondément. Mais si la technique ou le sol ne le permettent pas, plusieurs puits peuvent être réalisés. Par exemple, vous pouvez faire un puits d'une profondeur de 80 m ou vous pouvez faire 4 puits de 20 m chacun, l'essentiel étant que le résultat total soit suffisant pour chauffer la maison. Il peut y avoir un sol rocheux, avec lequel il est assez difficile de travailler, il est possible de forer des puits ne dépassant pas 15 à 20 mètres.

Collecteur horizontal (Fig. 3) - ce type de collecteur de sol pour une pompe sol-eau ressemble à un pipeline disposé en position horizontale jusqu'à une certaine profondeur, sous une couche de terre. Ce collecteur est facile à installer.

Riz. 3 Circuit externe de la pompe à eau souterraine

La surface sur laquelle est installé le collecteur d'une pompe à chaleur en terre est assez grande, contrairement à la version verticale, qui nécessite un petit terrain. En règle générale, un échangeur de chaleur horizontal occupe de 25 à 50 m2, voire plus, selon la zone chauffée. Le facteur négatif de cette option est que la zone avec ce collecteur ne peut être utilisée que pour la pelouse.

Selon diverses circonstances, l'échangeur de chaleur peut être posé en zigzag, en boucles, en serpent, etc.

Il est très important quelle est la conductivité thermique du sol dans lequel l'échangeur de chaleur est installé. Cela dépend de la qualité du terrain, par exemple, si le sol est humide, alors la conductivité thermique est plus grande, et si le sol est sablonneux, alors la conductivité thermique est faible.

S'il y a de nombreuses boucles dans l'échangeur de chaleur, la pompe de circulation doit être incluse dans la configuration.

Les vecteurs énergétiques pour ou contre ?

Cependant, ce n'est pas tout.La hausse des prix des vecteurs énergétiques et les coûts élevés de leur acheminement entraînent une augmentation rapide du coût de la chaleur et de l'électricité. Et cela oblige les consommateurs à chercher de nouvelles façons d'économiser. Même dans les manuels scolaires, nous nous souvenons que le transfert de chaleur s'effectue des corps chauffés vers les corps plus froids, mais pas l'inverse. Notre expérience séculaire ne se souvient pas de la procédure inverse, et la science le prouve. Cependant, des techniques d'ingénierie modernes astucieuses permettent de transférer la chaleur dans la direction opposée - d'un corps moins chauffé à un corps plus chaud.

Schéma de transfert de chaleur dans une pompe à chaleur

Pour nous, il n'y a rien d'étonnant, par exemple, dans le fonctionnement du réfrigérateur. Où la chaleur du congélateur, dont la température est souvent négative, est rejetée dans l'environnement. Si cette chaleur est utilisée pour chauffer des bâtiments et que la chambre de réfrigération est remplacée par une source de chaleur naturelle éprouvée et fonctionnant en permanence, il s'agira de la soi-disant pompe à chaleur.

Une simple pompe à chaleur air-air avec laquelle vous pouvez chauffer un espace de vie est un climatiseur connu de tous, avec une fonction de chauffage. Vous pouvez l'utiliser avec succès, car il existe aujourd'hui des climatiseurs qui peuvent fonctionner même à des températures inférieures à zéro - jusqu'à -15 gr. et plus bas. Cependant, si nous voulons obtenir le maximum d'efficacité et de confort en chauffant toute la maison de manière aussi économique (et une pompe à chaleur est trois fois plus économique que les radiateurs conventionnels, voire plus), alors des systèmes plus avancés doivent être utilisés.

Sur une note: beaucoup se demandent - comment ça se passe, car il existe une loi de conservation de l'énergie.Pourquoi un rapport aussi disproportionné entre le transfert de chaleur et la consommation d'électricité ? Tout le secret est que dans une pompe à chaleur, l'électricité est dépensée uniquement sur l'enroulement électromagnétique du compresseur (qui, bien sûr, chauffe, mais cette chaleur n'est pas utilisée pour chauffer la pièce), et l'énergie thermique est générée, "aspirée " de l'environnement extérieur, grâce aux procédés spéciaux de la pompe à chaleur (le mot pompe lui-même l'indique). Pour comprendre cela, vous devez en savoir plus qu'un cours scolaire de physique. Mais essayons de parcourir les bases ci-dessous.

Bien recevoir

Le plus gros problème lors de l'installation d'une pompe à chaleur à circuit ouvert est lorsque l'eau est évacuée par le haut dans le puits. Tellement faux. Le tuyau doit aller presque jusqu'au fond du puits et s'en élever de 0,5 à 1 mètre. Tout ce qui est en dessous devrait bouillir. Lorsque l'eau est évacuée par le haut, le puits peut rapidement s'envaser et cesser de recevoir de l'eau. Un débordement se produit. Si cela se produit avec un bon moins dans la rue, la patinoire vous est réservée. Par conséquent, s'il y a une rivière ou une sorte de réservoir à proximité, un égout pluvial ou une tranchée de drainage, il est préférable de leur connecter le puits récepteur avec un tuyau de trop-plein, en cas de débordement. S'il n'y a rien à proximité, vous devrez forer non pas un, mais deux puits ou plus pour la réception. Personne ne connaît la réponse à la question de savoir combien de temps durera un puits récepteur. Cela peut prendre de nombreuses années ou cela peut se boucher après une saison de chauffage. Par conséquent, le plus grand inconvénient d'un circuit ouvert est l'imprévisibilité.

Autre point important. Le puits récepteur doit être situé en aval du puits débiteur, à une distance d'au moins 6 mètres. C'est une autre ambiguïté. Comment déterminer dans quelle direction coule une rivière souterraine. La réponse à cette question ne sera donnée que par l'expérience.Si l'eau ne coule pas dans le débit bien après le démarrage de la pompe à chaleur, tout va bien, vous l'aurez deviné. Si la température commence à baisser, les puits doivent être échangés et la pompe submersible doit être déplacée. Les canalisations des puits de débit et de drainage sont mieux fabriquées à partir de tuyaux en PEHD, en tant que matériau moins cher. La fiabilité et la durabilité de ces tuyaux sont également suffisantes.

L'option idéale est lorsque les puits sont situés à travers l'écoulement souterrain. Ensuite, il suffit d'établir une connexion détachable du pipeline dans le puits du puits, d'alimenter les deux puits avec une prise étanche amovible, et vous pouvez inverser les puits une fois par an, en changeant les lieux de débit et de réception.

Principe d'opération

Pour ceux qui ne connaissent pas bien le sujet, il convient d'expliquer ce qu'est une pompe à chaleur air-eau. En fait, il s'agit d'un "réfrigérateur à l'envers" - un appareil qui refroidit l'air à l'extérieur de lui-même et chauffe l'eau qui se trouve dans le réservoir. Cette eau peut ensuite être utilisée pour l'eau chaude sanitaire ou le chauffage domestique.

La pompe à chaleur utilise un cycle fermé, elle ne consomme que de l'électricité. Son efficacité se mesure par le rapport entre l'énergie électrique consommée et la chaleur reçue. L'efficacité des pompes à chaleur se mesure également en COP (Coefficient de Performance). Le COP 2 correspond à un rendement de 200% et signifie que pour 1 kW d'électricité il fournira 2 kW de chaleur.

Principe d'opération

Le fonctionnement de la pompe à chaleur est dû à la chaleur extraite de l'eau. Les lacs, les taux, les rivières, les puits, les puits deviennent une source d'eau. La profondeur du réservoir dans le centre de la Russie doit être d'au moins 2 mètres pour que les couches inférieures ne gèlent pas. Selon l'emplacement de l'échangeur de chaleur, les dépôts de chaleur sont divisés en:

• horizontal (les tuyaux sont posés en anneaux sur le fond);
• vertical (l'échangeur de chaleur est situé verticalement dans le puits).

Étant donné que les réservoirs hors gel ne sont pas situés près de chaque maison, le plus souvent, les tuyaux sont posés dans des puits. Une pompe à chaleur eau/eau standard comporte plusieurs parties principales :

• tuyaux de chauffage;
• conduites d'alimentation et d'évacuation d'eau;
• évaporateur (serpentin dans lequel le fréon s'évapore);
• compresseur;
• condenseur (serpentin dans lequel le fréon est liquéfié).

Selon la période de l'année, la température des eaux souterraines est de 4 à 10 °C, elle varie dans de petites plages. Cela garantit un fonctionnement stable et productif de la pompe à chaleur. Deux puits sont forés à une distance de 8 à 10 m l'un de l'autre. L'eau souterraine pénètre dans le tuyau à partir du premier puits et monte jusqu'à l'évaporateur, le chauffant. Dans le même temps, le fréon liquéfié est introduit dans l'évaporateur. En raison de la chute de pression dans l'évaporateur, la chaleur des parois passe au réfrigérant. Le réfrigérant (fréon) devient gazeux.

Le fréon entre ensuite dans le compresseur et est comprimé. Ensuite, il entre dans le condenseur, se transforme en liquide et la chaleur dégagée à la suite de ce processus passe dans le liquide de refroidissement (le plus souvent, il s'agit d'eau). Le liquide de refroidissement, à son tour, chauffe les tuyaux du radiateur. C'est ainsi que la maison est chauffée. L'eau souterraine est déversée dans le deuxième puits. Une image complète des principes de fonctionnement est donnée par le schéma de la pompe à chaleur. Comme la température des eaux souterraines est plus stable que la température des couches inférieures des réservoirs, il est beaucoup plus efficace d'utiliser des puits. Mais ici, il faut aussi tenir compte du coût du forage des puits. Une pompe à chaleur avec une chaudière eau-eau est installée, chauffant la pièce et chauffant l'eau pour les besoins domestiques.L'énergie électrique dépensée pour le fonctionnement de la pompe est 4 à 5 fois inférieure à l'énergie qu'elle génère.

Schéma de chauffage de la maison avec une pompe à chaleur Eau-Eau

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Conseils utiles

A toutes les étapes de la construction d'une maison, dès la phase de conception, il faut rappeler que HP est un système inertiel. Il peut être comparé à un énorme poêle russe, qui était généralement chauffé une fois par jour pendant la cuisson. Puis la chaleur accumulée a chauffé l'habitation jusqu'au lendemain matin.

Les murs en rondins lourds ont un degré d'inertie thermique assez élevé. En termes simples, ils se refroidissent lentement lorsque la nuit devient plus froide. Bonne inertie thermique pour les murs épais en pierre, ainsi que pour le béton lourd ou la brique.

Le polyfoam et le béton cellulaire ont de bonnes propriétés d'isolation thermique. Mais en raison de la faible densité, ils ont une faible inertie thermique. Une pompe à chaleur dans un bâtiment avec des murs faits de tels matériaux, avec une forte baisse de la température extérieure, ne sera pas toujours en mesure de «pomper» suffisamment de chaleur de l'extérieur vers le système de chauffage «au sol chaud».

Vous devez également prendre en compte d'autres facteurs :

1. Pour réduire les pertes de chaleur ou pour ne pas geler du tout les tuyaux dans la ligne entre la maison et le puits ou le collecteur, il est nécessaire de les poser à une profondeur inférieure au niveau de congélation. En Crimée, 0,75 mètre suffit, et à la latitude de Moscou, au moins 1,5.
2. La plus grande perte de chaleur se fait généralement par les fenêtres. Par conséquent, le triple vitrage n'est pas du tout un luxe, mais une solution de construction économiquement saine. L'option idéale est d'utiliser du verre capable de réfléchir les rayons infrarouges.
3. Dans le cas de l'utilisation de l'option de 2 puits pour la prise et l'évacuation de l'eau, la distance entre eux doit être d'au moins 20 mètres.
4. Il est préférable d'essayer d'abord un TN fait maison dans une buanderie ou un garage. L'installation d'un chauffage au sol dans une zone résidentielle entraînera des coûts supplémentaires.

Fait maison à partir d'un vieux réfrigérateur

Il est assez difficile d'assembler de vos propres mains une pompe à chaleur air-air à partir de compresseurs et de condenseurs individuels sans connaissances techniques spécialisées. Mais pour une petite pièce ou une serre, vous pouvez utiliser un vieux réfrigérateur.

La pompe à chaleur à air la plus simple peut être fabriquée à partir d'un réfrigérateur en y prolongeant un conduit d'air depuis la rue et en accrochant un ventilateur à la grille arrière de l'échangeur de chaleur

Pour ce faire, vous devez faire deux trous dans la porte avant du réfrigérateur. Par le premier, l'air de la rue entrera dans le congélateur, et par le second inférieur, il sera ramené dans la rue.

En même temps, lors du passage dans la chambre intérieure, il va céder une partie de la chaleur qu'il contient au fréon.

Il est également possible d'encastrer simplement la machine frigorifique dans le mur avec la porte ouverte vers l'extérieur, et l'échangeur de chaleur à l'arrière dans la pièce. Mais il ne faut pas oublier que la puissance d'un tel appareil de chauffage sera faible et qu'il consommera beaucoup d'électricité.

L'air de la pièce est chauffé par un échangeur de chaleur situé à l'arrière du réfrigérateur. Cependant, une telle pompe à chaleur ne peut fonctionner qu'à des températures extérieures non inférieures à plus cinq degrés Celsius.

Cet appareil est conçu pour une utilisation en intérieur uniquement.

Dans un grand chalet, le système de chauffage à air devra être complété par des conduits d'air qui répartissent l'air chaud uniformément dans toutes les pièces.

L'installation d'une pompe à chaleur air-air est extrêmement simple.Il est nécessaire d'installer les unités externes et internes, puis de les connecter les unes aux autres avec un circuit avec un liquide de refroidissement.

La première partie du système est installée à l'extérieur : directement sur la façade, le toit ou à côté du bâtiment. Le second dans la maison peut être placé au plafond ou au mur.

Il est recommandé de monter l'unité extérieure à quelques mètres de l'entrée du chalet et loin des fenêtres, sans oublier le bruit produit par le ventilateur.

Et l'intérieur est installé de manière à ce que le flux d'air chaud qui en provient soit réparti uniformément dans toute la pièce.

S'il est prévu de chauffer une maison de plusieurs pièces à différents étages avec une pompe à chaleur air-air, vous devrez alors équiper un système de gaines de ventilation à injection forcée.

Dans ce cas, il est préférable de commander un projet à un ingénieur compétent, sinon la puissance de la pompe à chaleur risque de ne pas suffire pour tous les locaux.

Le compteur électrique et le dispositif de protection doivent pouvoir supporter les pointes de charge générées par la pompe à chaleur. Avec une forte vague de froid à l'extérieur de la fenêtre, le compresseur commence à consommer de l'électricité plusieurs fois plus que d'habitude.

Il est préférable de poser une ligne d'alimentation séparée du tableau de distribution pour un tel aérotherme.

Une attention particulière doit être portée à l'installation de tuyaux pour le fréon. Même les plus petits copeaux à l'intérieur peuvent endommager l'équipement du compresseur

Ici, vous ne pouvez pas vous passer des compétences en soudure au cuivre. Le remplissage en fluide frigorigène doit généralement être confié à un professionnel afin d'éviter par la suite des problèmes de fuites.

Efficacité et principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur

L'efficacité d'une pompe à chaleur pour le chauffage sera toujours supérieure à 1. Pour les systèmes géothermiques, le facteur de conversion de chaleur est plus correct.S'il est égal à 4, cela signifie qu'à une puissance de 1 kW, la pompe à chaleur en sortie fournit 4 kW d'énergie, dont 3 kW ont été fournis par la terre.

Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur pour le chauffage d'une maison a été mis au point au début du XIXe siècle. l'ingénieur Sadi Carnot et s'appelait le cycle Carnot. Basé sur ceci fonctionnement d'un réfrigérateur domestique conventionnel, dans lequel les produits sont refroidis du fait que la chaleur dissipée est évacuée par le radiateur vers l'extérieur. Mais pour s'appliquer au chauffage des maisons, quand tout se passe exactement à l'inverse, c'est-à-dire que le fonctionnement de la pompe à chaleur est basé sur le principe du cycle de Carnot inversé, c'est devenu récemment.

Une pompe à chaleur pour le chauffage domestique est un appareil dans lequel la chaleur à basse température est convertie en chaleur à haute température, qui est utilisée pour le chauffage. La source de chaleur est la terre, l'eau et l'air (la première d'entre elles est la plus répandue, car elle est efficace (bien que le niveau d'isolation thermique de la maison compte, la méthode utilisée pour chauffer la maison, etc.) et a une rapport optimal entre prix et qualités de consommation).

Le fonctionnement d'une pompe à chaleur destinée au chauffage d'une maison nécessite de l'électricité, mais pour un coût de 1 kW d'électricité, le retour est de 4 à 6 kW d'énergie thermique.

En plus de chauffer la maison en été, la pompe à chaleur peut fonctionner comme un climatiseur, pour lequel il suffit que le système soit capable de fonctionner en sens inverse. Les pompes à chaleur sont classées en plusieurs types :

• "L'eau de terre";
• "terre - air" ;
• "l'eau l'eau";
• "eau - air"
• "air - eau" ;
• "air-air".

Voici une description détaillée du fonctionnement des différents types de pompes à chaleur pour le chauffage d'une maison.

Technologie de montage

Le montage de ce type d'équipement s'effectue en plusieurs étapes :

• un projet est en cours d'élaboration ;
• les communications du collecteur sont assemblées ;
• une pompe à chaleur est installée dans le système ;
• l'équipement est installé à l'intérieur de la maison;
• liquide de refroidissement est en cours de remplissage.

Ensuite, nous verrons comment installer une pompe à chaleur clé en main de vos propres mains, étape par étape.

Comment faire un projet

Avant de procéder à l'assemblage de communications de ce type, bien sûr, tous les calculs nécessaires doivent être effectués. Le travail de la partie externe du système doit être entièrement coordonné avec le travail de la partie interne. Les calculs sont effectués en fonction du type d'équipement sélectionné. Pour les collecteurs horizontaux, elles s'effectuent comme suit :

• La quantité d'antigel nécessaire est déterminée. Dans ce cas, la formule Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 t) est utilisée, où Qo est la puissance thermique de la source, t est la différence de température entre les lignes d'alimentation et de retour. Le paramètre Qo est calculé comme la différence entre la puissance de la pompe et la puissance électrique utilisée pour chauffer le réfrigérant.
• La longueur de collecteur requise est déterminée. La formule de calcul dans ce cas ressemble à ceci : L = Qo / q, où q est l'évacuation spécifique de la chaleur. La valeur de ce dernier indicateur dépend du type de sol du site. Pour l'argile, par exemple, c'est 20 W par rm, pour le sable - 10 W, etc.
• La surface nécessaire à la pose du collecteur est déterminée. Dans ce cas, le calcul est effectué selon la formule A = L da, où da est l'étape de pose du tuyau.

La puissance de la pompe à chaleur est déterminée approximativement au taux de 70 W de chaleur pour 1 m2 avec une hauteur sous plafond de 2,7 m.Les tuyaux collecteurs sont généralement posés à une distance de 0,8 m les uns des autres ou un peu plus.

Comment assembler une pompe à chaleur

Ce type d'équipement est assez cher. La conception d'une pompe à chaleur est relativement simple. Par conséquent, vous pouvez essayer de le fabriquer vous-même. Cette procédure se déroule comme ceci :

• Un compresseur est acheté (l'équipement d'un climatiseur convient).
• Le boîtier du condensateur est fabriqué. Pour ce faire, une cuve en inox de 100 litres est coupée en deux.
• Une bobine est en cours de fabrication. Une bouteille de gaz ou d'oxygène est enveloppée d'un tube de cuivre provenant du réfrigérateur. Ce dernier peut être fixé avec des coins perforés en aluminium.
• La bobine est installée dans le corps, après quoi ce dernier est scellé.
• Un évaporateur est fabriqué à partir d'un bidon en plastique de 80 litres. Une bobine d'un tuyau de ¾ de pouce y est montée.
• Des conduites d'eau sont connectées à l'évaporateur pour fournir et vidanger l'eau.
• Le système est rempli de réfrigérant. Cette opération doit être confiée à un spécialiste. Avec des actions ineptes, vous pouvez non seulement ruiner l'équipement assemblé, mais aussi vous blesser.

Installation des communications du collecteur

La technologie d'installation du circuit externe du système de chauffage dépend également de son type. Pour un collecteur vertical, des puits sont forés à une profondeur de 20 à 100 m. Sous un puits horizontal, des tranchées sont percées à une profondeur de 1,5 m. À l'étape suivante, des tuyaux sont posés. Les arbres ne doivent pas pousser près du collecteur horizontal, car leurs racines peuvent endommager le réseau. Pour le montage de ces derniers, des tuyaux en polyéthylène basse pression peuvent être utilisés.

Installation d'équipement

Cette opération s'effectue de la manière habituelle. C'est-à-dire que des radiateurs de chauffage sont installés dans les locaux, des lignes sont posées et elles sont connectées à la chaudière.Un vase d'expansion, un filtre et une pompe de circulation sur le by-pass sont montés sur le tuyau de retour. Vous pouvez également monter et raccorder un système "plancher chaud" à la pompe à chaleur. Au stade final, le type de liquide de refroidissement sélectionné est versé dans les circuits externes et internes.

Comme vous pouvez le voir, vous pouvez monter vous-même la pompe à chaleur et le collecteur. Technologiquement, la procédure n'est pas particulièrement compliquée. Cependant, contrairement à d'autres types d'équipements similaires, le montage d'un tel système, même de type horizontal, est une opération physiquement assez laborieuse. Il est pratiquement impossible de forer soi-même des puits pour le forage vertical sans équipement spécial. Par conséquent, il peut être utile d'embaucher des spécialistes pour effectuer des calculs et travailler sur l'assemblage du système. Aujourd'hui, il existe des entreprises sur le marché qui installent des équipements tels qu'une thermopompe clé en main.

Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur pour chauffer une maison privée ? Comment ça marche?

Un appareil spécial capable d'extraire la chaleur de l'environnement s'appelle une pompe à chaleur.

Ces appareils sont utilisés comme méthode principale ou supplémentaire de chauffage des locaux. Certains appareils fonctionnent également pour le refroidissement passif du bâtiment - tandis que la pompe est utilisée à la fois pour le refroidissement en été et le chauffage en hiver.

L'énergie de l'environnement est utilisée comme combustible. Un tel appareil de chauffage extrait la chaleur de l'air, de l'eau, des eaux souterraines, etc., cet appareil est donc classé comme source d'énergie renouvelable.

Important! Ces pompes nécessitent une connexion électrique pour fonctionner. La composition de tous les appareils thermiques comprend un évaporateur, un compresseur, un condenseur et un détendeur.Selon la source de chaleur, on distingue l'eau, l'air et d'autres appareils.

Le principe de fonctionnement est très similaire au principe du réfrigérateur (seul le réfrigérateur rejette de l'air chaud et la pompe absorbe la chaleur)

Selon la source de chaleur, on distingue l'eau, l'air et d'autres appareils. Le principe de fonctionnement est très similaire au principe du réfrigérateur (seul le réfrigérateur rejette de l'air chaud et la pompe absorbe la chaleur)

La composition de tous les appareils thermiques comprend un évaporateur, un compresseur, un condenseur et un détendeur. Selon la source de chaleur, on distingue l'eau, l'air et d'autres appareils. Le principe de fonctionnement est très similaire à celui d'un réfrigérateur (seul le réfrigérateur émet de l'air chaud et la pompe absorbe la chaleur).

La plupart des appareils fonctionnent à la fois à des températures positives et négatives, cependant, l'efficacité de l'appareil dépend directement des conditions extérieures (c'est-à-dire que plus la température ambiante est élevée, plus l'appareil sera puissant). En général, l'appareil fonctionne comme suit :

1. La pompe à chaleur entre en contact avec les conditions environnantes. Typiquement, l'appareil extrait la chaleur de la terre, de l'air ou de l'eau (selon le type d'appareil).
2. Un évaporateur spécial est installé à l'intérieur de l'appareil, qui est rempli de réfrigérant.
3. Au contact de l'environnement, le réfrigérant bout et s'évapore.
4. Après cela, le réfrigérant sous forme de vapeur entre dans le compresseur.
5. Là, il rétrécit - à cause de cela, sa température augmente sérieusement.
6. Après cela, le gaz chauffé entre dans le système de chauffage, ce qui entraîne le chauffage du liquide de refroidissement principal, qui est utilisé pour le chauffage des locaux.
7. Le réfrigérant refroidit petit à petit. À la fin, il redevient liquide.
8. Ensuite, le réfrigérant liquide pénètre dans une vanne spéciale, ce qui abaisse considérablement sa température.
9. À la fin, le réfrigérant entre à nouveau dans l'évaporateur, après quoi le cycle de chauffage est répété.

Photo 1. Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur sol-eau. Le bleu indique le froid, le rouge indique le chaud.

Avantages :

• Respect de l'environnement. Ces appareils sont des sources d'énergie renouvelables qui ne polluent pas l'atmosphère avec leurs émissions (alors que le gaz naturel produit des gaz à effet de serre nocifs et que l'électricité est souvent utilisée pour brûler du charbon, qui pollue également l'air).
• Bonne alternative au gaz. Une pompe à chaleur est idéale pour le chauffage des locaux dans les cas où l'utilisation du gaz est difficile pour une raison ou une autre (par exemple, lorsque la maison est éloignée de tous les principaux services publics). La pompe se compare également favorablement au chauffage au gaz dans la mesure où l'installation d'un tel appareil ne nécessite pas d'autorisation de l'État (mais lors du forage d'un puits profond, vous devez toujours l'obtenir).
• Source de chaleur supplémentaire peu coûteuse. La pompe est idéale comme source d'énergie auxiliaire bon marché (la meilleure option est d'utiliser du gaz en hiver et une pompe au printemps et en automne).

Défauts:

1. Restrictions thermiques en cas d'utilisation de pompes à eau. Tous les dispositifs thermiques fonctionnent bien à des températures positives, alors qu'en cas de fonctionnement à des températures négatives, de nombreuses pompes cessent de fonctionner. Cela est principalement dû au fait que l'eau gèle, ce qui rend impossible son utilisation comme source de chaleur.
2. Il peut y avoir des problèmes avec les appareils qui utilisent l'eau comme source de chaleur. Si l'eau est utilisée pour le chauffage, une source stable devra être trouvée. Le plus souvent, un puits doit être foré pour cela, ce qui peut augmenter les coûts d'installation de l'appareil.

Attention! Les pompes coûtent généralement 5 à 10 fois plus qu'une chaudière à gaz, par conséquent, l'utilisation de tels dispositifs afin d'économiser de l'argent dans certains cas peut être peu pratique (pour que la pompe soit rentable, vous devrez attendre plusieurs années)

Le principe de fonctionnement des pompes à chaleur

Il convient de noter que presque tous les milieux ont de l'énergie thermique. Pourquoi ne pas utiliser la chaleur disponible pour chauffer votre maison ? Une pompe à chaleur y contribuera.

Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est le suivant : la chaleur est transférée au fluide caloporteur à partir d'une source d'énergie à faible potentiel. En pratique, tout se passe comme suit.

Le liquide de refroidissement passe par des tuyaux qui sont enterrés, par exemple, dans le sol. Ensuite, le liquide de refroidissement entre dans l'échangeur de chaleur, où l'énergie thermique collectée est transférée au deuxième circuit. Le réfrigérant, qui se trouve dans le circuit externe, chauffe et se transforme en gaz. Après cela, le réfrigérant gazeux passe dans le compresseur, où il est comprimé. Cela fait chauffer encore plus le réfrigérant. Le gaz chaud va au condenseur, et là la chaleur passe au liquide de refroidissement, qui chauffe déjà la maison elle-même.

Chauffage géothermique à la maison : comment ça marche

Les systèmes de réfrigération sont agencés selon le même principe. Cela signifie que les unités de réfrigération peuvent être utilisées pour refroidir l'air intérieur.

Types de pompes à chaleur

Il existe plusieurs types de pompes à chaleur. Mais le plus souvent, les appareils sont classés selon la nature du liquide de refroidissement sur le circuit externe.

Les appareils peuvent tirer de l'énergie de

• l'eau,
• sol,
• air.

L'énergie qui en résulte dans la maison peut être utilisée pour le chauffage des locaux, pour chauffer l'eau. Il existe donc plusieurs types de pompes à chaleur.

Pompes à chaleur : sol - eau

La meilleure option pour le chauffage alternatif est d'obtenir l'énergie thermique du sol. Ainsi, déjà à une profondeur de six mètres, la terre a une température constante et immuable. Un liquide spécial est utilisé comme caloporteur dans les tuyaux. Le contour extérieur du système est constitué de tuyaux en plastique. Les tuyaux dans le sol peuvent être placés verticalement ou horizontalement. Si les tuyaux sont placés horizontalement, une grande surface doit être allouée. Lorsque les tuyaux sont installés horizontalement, il est impossible d'utiliser le terrain à des fins agricoles. Vous ne pouvez aménager que des pelouses ou planter des annuelles.

Pour disposer des tuyaux verticalement dans le sol, il est nécessaire de faire plusieurs puits jusqu'à 150 mètres de profondeur. Ce sera une pompe géothermique efficace, car la température est élevée à une grande profondeur près de la terre. Des sondes profondes sont utilisées pour le transfert de chaleur.

Type de pompe eau-eau

De plus, la chaleur peut être obtenue à partir de l'eau, qui se trouve profondément sous terre. Les étangs, les eaux souterraines ou les eaux usées peuvent être utilisés.

Il convient de noter qu'il n'y a pas de différences fondamentales entre les deux systèmes. Les coûts les plus faibles sont requis lors de la création d'un système permettant d'obtenir de la chaleur à partir d'un réservoir. Les tuyaux doivent être remplis de liquide de refroidissement et immergés dans l'eau.Une conception plus complexe est nécessaire pour créer un système de génération de chaleur à partir des eaux souterraines.

Pompes air-eau

Il est possible de récupérer la chaleur de l'air, mais dans les régions aux hivers très froids, un tel système n'est pas efficace. En même temps, l'installation du système est très simple. Il vous suffit de sélectionner et d'installer l'appareil souhaité.

Un peu plus sur le principe de fonctionnement des pompes géothermiques

Pour le chauffage, il est très avantageux d'utiliser des pompes à chaleur. Les maisons d'une superficie de plus de 400 mètres carrés amortissent très rapidement le coût du système. Mais si votre maison n'est pas très grande, vous pouvez créer un système de chauffage de vos propres mains.

Vous devez d'abord acheter un compresseur. Un appareil équipé d'un climatiseur conventionnel convient. Nous le fixons au mur. Vous pouvez créer votre propre condensateur. Il est nécessaire de fabriquer une bobine à partir de tuyaux en cuivre. Il est placé dans un boîtier en plastique. L'évaporateur est également fixé au mur. La soudure, le remplissage de fréon et les travaux similaires ne doivent être effectués que par un professionnel. Des actions ineptes ne mèneront pas à un bon résultat. De plus, vous pouvez vous blesser.

Avant de mettre la pompe à chaleur en marche, il est nécessaire de vérifier l'état de l'électrification de la maison. La puissance du compteur doit être évaluée à 40 ampères.

Pompe à chaleur géothermique maison

A noter qu'une pompe à chaleur créée par soi-même n'est pas toujours à la hauteur des attentes. La raison en est le manque de calculs thermiques corrects. Le système est sous-alimenté et les coûts de maintenance augmentent

Par conséquent, il est important d'effectuer tous les calculs avec précision.

Caractéristiques du système thermique air-eau

La pompe à chaleur à laquelle cet article est consacré, contrairement aux autres modifications d'un tel dispositif (notamment eau-eau et sol-eau), présente un certain nombre d'avantages :

• économise de l'électricité;
• l'installation ne nécessite pas de travaux terrestres à grande échelle, de forage de puits, d'obtention de permis spéciaux;
• Si vous connectez le système à des panneaux solaires, vous pouvez assurer son autonomie complète.

Un avantage significatif d'un système thermique qui extrait l'énergie éolienne et la transfère à l'eau est la sécurité environnementale à cent pour cent.

Avant de procéder à la conception de la pompe, il est nécessaire de déterminer dans quels cas le système se manifeste le plus efficacement possible et quand son utilisation n'est pas pratique.

Un système de pompe à chaleur qui extrait l'énergie de la masse d'air permet de chauffer tous les types de caloporteurs utilisés dans le CIS : eau, air, vapeur

Spécificités d'application et de travail

La pompe à chaleur fonctionne de manière productive exclusivement dans la plage de température de -5 à +7 degrés. À une température de l'air de +7, le système générera plus de chaleur que nécessaire, et à un indicateur inférieur à -5, cela ne suffira pas pour le chauffage. Cela est dû au fait que le fréon concentré dans la structure bout à une température de -55 degrés.

Théoriquement, le système peut générer de la chaleur même en cas de gel à 30 degrés, mais cela ne suffira pas pour le chauffage, car la puissance calorifique dépend directement de la différence entre le point d'ébullition du réfrigérant et la température de l'air.

Par conséquent, les résidents des régions du Nord, où les rhumes arrivent plus tôt, ce système ne fonctionnera pas, et dans les maisons des régions du Sud, il peut effectivement servir pendant plusieurs mois froids.

Si des batteries standard sont installées dans la pièce, la pompe à chaleur fonctionnera moins efficacement. Mieux encore, l'appareil air-eau est combiné avec des convecteurs et autres radiateurs de grande surface, ainsi qu'avec des systèmes de type eau "plancher chaud", "mur chaud".

De plus, la pièce elle-même doit être bien isolée de l'extérieur, avoir des fenêtres à plusieurs chambres intégrées qui offrent une meilleure isolation thermique que les fenêtres ordinaires en bois ou en plastique.

La pompe à chaleur interagit mieux avec le système d'eau "plancher chaud", qui ne nécessite pas de chauffage du liquide de refroidissement au-dessus de 40 - 45º C

Une pompe à chaleur maison peut chauffer efficacement des maisons jusqu'à 100 mètres carrés. m et est garanti pour produire une puissance de 5 kW. Il faut comprendre que le fréon ne peut pas être versé avec une qualité suffisante dans une structure créée à la maison, vous devez donc compter sur son point d'ébullition à -22 degrés.

L'appareil de montage domestique est idéal pour fournir de la chaleur à un garage, une serre, une buanderie, une petite piscine privée, etc. Le système est généralement utilisé comme chauffage d'appoint.

Une chaudière électrique ou autre équipement traditionnel pour la saison de chauffage sera nécessaire dans tous les cas. Lors de fortes gelées (-15-30 degrés), il est recommandé d'éteindre la pompe à chaleur afin d'éviter le gaspillage d'électricité, car pendant cette période son efficacité ne dépasse pas 10%.

Les pompes à chaleur fournissent suffisamment d'énergie pour chauffer l'eau des piscines privées intérieures (+)

Comment fonctionne le système

La substance de travail dans la structure est l'air. À travers l'unité extérieure, qui est installée dans la rue, l'oxygène pénètre dans l'évaporateur par des tuyaux, où il interagit avec le réfrigérant.

Le fréon sous l'influence de la température devient gazeux (car il bout à -55 degrés) et sous une forme chauffée sous pression pénètre dans le compresseur. L'appareil comprime le gaz, augmentant ainsi sa température.

Le fréon chaud pénètre dans le circuit du réservoir de stockage (condenseur), où la chaleur est transférée à l'eau, qui peut ensuite être utilisée pour organiser le chauffage et l'ECS. Dans le condenseur, le fréon ne perd qu'une partie de sa chaleur et reste à l'état gazeux.

En passant par l'accélérateur, le réfrigérant est pulvérisé, à la suite de quoi sa température diminue. Le fréon devient liquide et passe sous cette forme dans l'évaporateur. Le cycle se répète.

La figure montre schématiquement la mise en œuvre du principe d'une pompe à chaleur élémentaire, divisée par un compresseur et un détendeur en deux circuits - haute et basse pression

Ceux qui souhaitent construire indépendamment une pompe à chaleur à partir de déchets et d'équipements obsolètes, par exemple à partir d'un vieux réfrigérateur, seront aidés par les informations présentées dans l'article que nous recommandons.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo présentera le principe de fonctionnement et les fonctionnalités de l'appareil:

En conséquence, nous pouvons conclure qu'une pompe à chaleur eau-eau est considérée comme un équipement efficace et respectueux de l'environnement conçu pour chauffer des maisons jusqu'à 150 mètres carrés. L'aménagement d'une zone plus vaste peut déjà nécessiter des études d'ingénierie assez complexes.

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