Pompe à chaleur air-air : principe de fonctionnement, appareil, sélection et calculs

Appareil de pompe à chaleur

Le principe de fonctionnement est connu depuis longtemps. Il existe trois circuits hermétiques fermés - interne, compresseur, externe.

Composants principaux:

1. Système de chauffage. Il est préférable d'utiliser le chauffage au sol. Une option supplémentaire est l'approvisionnement en eau chaude.
2. Condensateur. Transfère l'énergie collectée à l'extérieur du réfrigérant (généralement du fréon) au caloporteur (eau) pour le chauffage.
3. Évaporateur. Sélectionne l'énergie thermique du liquide de refroidissement (par exemple, l'éthylène glycol) circulant dans le circuit externe.
4. Compresseur. Il pompe le réfrigérant de l'évaporateur, le convertissant d'un état gazeux à un état liquide, augmentant la pression et le refroidissant dans le condenseur.
5. Soupape de détente. Installé avec un évaporateur. Régule le débit de réfrigérant.
6. Contour extérieur. Il est posé au fond d'un réservoir ou descendu dans des puits.
7. Pompes d'un contour intérieur et extérieur.
8. Automatisation.Contrôle le système en fonction d'une quantité prédéterminée de chauffage de l'espace et des changements de température extérieure.

Le contour extérieur de l'étang près du bâtiment ressemble à ceci.

Le collecteur est efficace toute l'année. En hiver, à plus de 3 mètres de profondeur, la température de l'eau est suffisante pour le chauffage.

Après l'évaporateur, le fluide frigorigène traverse le compresseur où sa pression et sa température augmentent. Ensuite, dans le condenseur, il dégage de la chaleur vers le système de chauffage.

Le fluide frigorigène traverse alors un orifice où la pression chute brusquement en raison de la dilatation. Lors du passage à l'état gazeux, la température du fluide frigorigène diminue presque instantanément. Ce processus peut être ressenti dans la pratique lors du ravitaillement d'un briquet à gaz à partir d'une canette de gaz liquéfié. Une différence de température importante contribue à l'absorption efficace de la chaleur par le réfrigérant du circuit externe.

Il existe également une option de collecteur ouvert. Possible lorsque l'eau est de bonne qualité. Ensuite, le système et la pompe ne sont pas menacés par l'envasement, le dépôt de sels de dureté, la corrosion accélérée.

De tels générateurs de chaleur n'ont reçu d'application pratique qu'après les crises énergétiques des années 70 du siècle dernier.

Jusque-là, leur développement était entravé par le prix relativement bas des sources d'énergie - pétrole, gaz, etc. De plus, l'imperfection de la technologie empêchait l'introduction massive de l'innovation.

L'installation de bricolage est-elle possible?

Malgré la complexité technique des pompes à chaleur, elles peuvent être installées indépendamment. Pour être plus précis, vous êtes libre de faire tout le "sale boulot" de vos propres mains : pose de canalisations techniques et de réseaux électriques, suspension d'unités intérieures et extérieures.La documentation du passeport pour chaque type spécifique de pompe à chaleur contient des informations complètes sur les conditions d'installation des blocs, la pente, la longueur et les virages autorisés des itinéraires techniques.

Il ne reste plus qu'à inviter un spécialiste qui vérifiera la bonne installation du système et s'assurera sa mise en service correcte. Vous ne pouvez pas effectuer ce travail vous-même: vous avez besoin d'équipements pour nettoyer et désaérer le système, charger le réfrigérant - en général, ce processus est assez technologique et complexe.

Il convient de souligner que l'installation de tels systèmes de climatisation ne se fait pas "à la volée". Un calcul préliminaire détaillé est requis, en particulier, il est nécessaire de déterminer la classe d'équipement adaptée aux conditions climatiques spécifiques et de calculer sa puissance suffisante. Bien sûr, le chauffage urbain basé sur des pompes à chaleur pose encore plus de difficultés dans la conception et la coordination des travaux avec les maîtres d'œuvre.

Règles d'installation de base

Pour une installation de haute qualité d'un chauffage à circulation naturelle, les étapes importantes suivantes doivent être suivies :

1. Il est préférable de placer les radiateurs sous les fenêtres à la même hauteur.
2. Installez la chaudière.
3. Installez le vase d'expansion.
4. Connectez les éléments installés avec des tuyaux.
5. Placez le liquide de refroidissement dans le système de chauffage et vérifiez l'étanchéité de tous les composants.
6. Allumez la chaudière et profitez de la chaleur de votre maison.

Informations importantes des installateurs :

1. La chaudière doit être installée le plus bas possible.
2. Les tuyaux doivent être posés avec une pente vers l'arrière.
3. Il est recommandé d'éviter un grand nombre d'enroulements dans le système.
4. Utilisez des tuyaux de grand diamètre.

Nous espérons avoir révélé toutes les nuances d'un système de chauffage sans pompe qui vous aidera à chauffer votre maison.

Pour plus d'informations sur l'installation d'un système de chauffage sans pompe, voir l'explication du circuit gravitaire dans la vidéo suivante :

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Les pompes de circulation sont actuellement disponibles en option dans les systèmes de chauffage des fluides. Ils sont utilisés pour chauffer tous les types de combustibles.

Dans la plupart des cas, l'installation d'une pompe supplémentaire dans le système de circulation naturelle augmente considérablement la vitesse de déplacement et le chauffage de la pièce. L'appareil lui-même n'a pas une conception particulièrement complexe et est de petite taille.

Une attention particulière doit être portée aux paramètres de la pompe et du système supplémentaires

Durabilité et maintenance du système

Beaucoup peuvent être effrayés par la durée de vie du système de 7 à 10 ans déclarée par le fabricant. En pratique, ce chiffre est nettement plus élevé, seule une pompe à chaleur peut perdre en performances avec le temps.

Cela est principalement dû à la fuite progressive du réfrigérant dans l'environnement extérieur et à sa contamination par l'humidité et d'autres impuretés. Dans ce cas, une procédure de maintenance assez simple est prévue, qui consiste à nettoyer le liquide de refroidissement et à reconstituer sa concentration.

L'usure des composants mécaniques tels qu'un compresseur ou un ventilateur est inévitable. Cependant, une bonne pompe à chaleur offre la possibilité d'un remplacement modulaire de ses éléments constitutifs. La durabilité de l'équipement est entièrement déterminée par les conditions de son fonctionnement et la perfection technique du système.Travail à la limite, givrage périodique de l'unité extérieure et autres violations du mode de fonctionnement normal - c'est ce qu'il faut exclure dès le début pour que l'équipement ait le temps de s'amortir entièrement tout en apportant le résultat souhaité chaleur et confort d'utilisation à la maison.

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Avantages et inconvénients

Les avantages de l'utilisation d'une pompe à chaleur incluent :

1. Possibilité d'application dans les villages éloignés où il n'y a pas de gazoduc.
2. Consommation économique d'électricité uniquement pour le fonctionnement de la pompe elle-même. Les coûts sont bien inférieurs à ceux de l'utilisation d'appareils électriques pour le chauffage des locaux. Une pompe à chaleur ne consomme pas plus d'énergie qu'un réfrigérateur domestique.
3. Possibilité d'utiliser un générateur diesel et des panneaux solaires comme source d'énergie. Autrement dit, en cas de panne de courant d'urgence, le chauffage de la maison ne s'arrêtera pas.
4. L'autonomie du système, dans lequel vous n'avez pas besoin d'ajouter de l'eau et de contrôler le travail.
5. Respect de l'environnement de l'installation. Pendant le fonctionnement de la pompe, aucun gaz ne se forme et il n'y a aucune émission dans l'atmosphère.
6. La sécurité du travail. Le système ne surchauffe pas.
7. Polyvalence. Vous pouvez installer une pompe à chaleur pour le chauffage et le refroidissement.
8. Durabilité de fonctionnement. Le compresseur doit être remplacé une fois tous les 15 à 20 ans.
9. La libération du local, qui était destiné à la chaufferie. De plus, il n'est pas nécessaire d'acheter et de stocker des combustibles solides.

Inconvénients des pompes à chaleur :

1. L'installation est coûteuse, même si elle s'amortit en cinq ans ;
2. Dans les régions du nord, l'utilisation d'appareils de chauffage supplémentaires sera nécessaire;
3. L'installation du sol, bien que légèrement, viole l'écosystème du site : il ne fonctionnera pas d'utiliser le territoire pour un jardin ou un potager, il sera vide.

Le fonctionnement du système de chauffage à partir d'une telle pompe

Le principe de fonctionnement de l'installation elle-même a été décrit ci-dessus. En conséquence, le caloporteur est chauffé dans le deuxième circuit de l'échangeur de chaleur, qui servira plus tard de source de chaleur pour chauffer le bâtiment ou les pièces individuelles.

L'option classique pour distribuer le liquide de refroidissement chauffé consiste à connecter l'échangeur de chaleur avec deux lignes séparées au collecteur de distribution et au chauffe-eau. À leur tour, les radiateurs, le chauffage au sol et d'autres équipements sont connectés au peigne. Une telle distribution est nécessaire en raison des différents modes de fonctionnement des systèmes d'eau chaude et de chauffage.

La gamme de pompes à chaleur air-eau détermine la puissance des installations de 2 à 120 kW, ce qui vous permet de choisir des équipements pour le chauffage et l'alimentation en eau chaude d'un immeuble résidentiel de toute taille.

Mode air froid

La conception des pompes à chaleur permet non seulement de chauffer la maison en hiver, mais également de fournir de l'air frais lors des chaudes journées d'été. Pour ce faire, la circulation du fluide frigorigène est démarrée en cycle inverse. Cependant, le refroidissement des appareils de chauffage ne fournira pas l'effet souhaité, car l'air froid descendant ne pourra pas créer de conditions confortables dans tout le volume de la pièce. Par conséquent, afin d'utiliser l'unité air-eau pour la climatisation, un convecteur soufflé par un ventilateur est nécessaire.

De plus, une vanne à 4 voies, un deuxième papillon des gaz et 2 conduites sont en outre installés dans le circuit de circulation.Lorsque la vanne est commutée, la conduite se ferme dans le sens de l'étranglement "hiver" et s'ouvre dans le sens de celui "été", et le liquide de refroidissement refroidi est fourni au convecteur. Le chauffage à eau chaude sera également désactivé.

Le coût d'une telle amélioration, compte tenu des équipements, matériaux et travaux supplémentaires, peut être tout à fait comparable au coût d'un climatiseur. Par conséquent, dans la plupart des cas, il sera tout à fait raisonnable de refuser de fonctionner en mode split, mais simplement d'acheter une unité de climatisation.

Pourquoi pas du bois ?

Les voisins utilisent principalement des poêles à bois, mais cette option ne leur plaisait pas au départ. Chaque année, il est nécessaire de faire des ravitaillements en combustible, de nettoyer la chaudière, de surveiller sa combustion. Avec l'électricité, tout est beaucoup plus simple - vous avez appuyé sur l'interrupteur à bascule, il est devenu chaud. Le seul inconvénient de cette méthode est le coût élevé de l'électricité. Au moment du lancement du système de chauffage, un kilowattheure dans la région de Moscou coûtait 5,29 roubles.

Naturellement, nous voulions utiliser une ressource aussi précieuse de la manière la plus économique possible, c'est pourquoi nous avons opté pour une pompe à chaleur air-air. C'est la version la moins chère, elle fonctionne presque comme un climatiseur.

Système de chauffage à base de pompe à chaleur

L'énergie thermique produite par la pompe à chaleur peut être utilisée de n'importe quelle manière. En règle générale, ces équipements sont utilisés pour chauffer l'eau, qui est ensuite utilisée pour l'approvisionnement en eau chaude (cuisine, salle de bain, salle de bain) et pour le chauffage.

La pratique montre qu'il est préférable d'utiliser un chauffage au sol plutôt qu'un chauffage avec des radiateurs. Outre le fait qu'il s'agit d'une chaleur douce et qu'elle ne nécessite pas de chauffer l'eau à haute température, il en existe une troisième, et importante en termes d'économie.

Plus la température de l'eau à chauffer est basse, plus l'efficacité de toute pompe à chaleur est élevée.Si pour les radiateurs, l'eau doit être réchauffée à 50-55 degrés, alors pour les sols chauds - 30-35 degrés. Même si la température de l'eau d'entrée est de 1 à 2 degrés, la différence d'efficacité sera d'environ 30 %.

L'air est souvent utilisé pour le chauffage des locaux. Ceci est particulièrement efficace dans les régions où les températures ne descendent pas en dessous de 0, et également si une pompe à chaleur est utilisée comme source d'énergie thermique supplémentaire.

Il est plus pratique d'utiliser des ventilo-convecteurs pour cela, mais pour leur installation, vous devrez soit construire un faux plafond, soit sacrifier l'esthétique. S'il y a une ventilation forcée, vous pouvez l'utiliser pour fournir de l'air chaud.

Aujourd'hui, les pompes à chaleur ne sont pas aussi répandues dans la CEI que dans d'autres pays. Nous avons encore des sources de chaleur traditionnelles bon marché telles que le charbon, le gaz et le bois. Mais la situation évolue constamment et les pompes à chaleur sont de plus en plus utilisées pour chauffer les maisons et les bâtiments non résidentiels.

Dans cet article, nous avons essayé de décrire en détail les avantages et les inconvénients des différents types de pompes à chaleur. Nous espérons que cela vous a été utile. N'oubliez pas de partager la publication avec vos amis !

Avantages ou inconvénients ?

Étant donné que ces appareils sont apparus chez nous relativement récemment, de nombreux Russes les traitent encore avec une grande méfiance. Aux États-Unis, en Europe et au Japon, ils sont utilisés depuis longtemps et avec succès. Cependant, on ne peut pas dire qu'un tel équipement soit un mystère absolu pour notre pays, « terra incognita ».

En URSS, des expériences ont également été menées sur ces sources d'énergie alternatives. Cependant, cette technologie n'a pas été largement adoptée.

Par conséquent, il est important de comprendre pourquoi, et est-il vraiment logique de remplacer les systèmes familiers par une éco-nouveauté ? Le préfixe "eco" dans ce cas peut signifier à la fois écologie et économie.

Avantages

Le premier avantage indéniable des pompes à chaleur est l'importante économie d'énergie. Oui, contrairement aux capteurs solaires, ils en ont besoin, mais en quantités beaucoup plus faibles. Par exemple, une chaudière (ou un radiateur) électrique absorbe autant d'énergie qu'elle produit de chaleur. Une pompe à chaleur, au contraire, consomme un minimum d'électricité, et produit trois à sept fois plus de chaleur. L'équipement peut dépenser 5 kWh, mais il dégage au moins 17 kWh de chaleur. Le rendement élevé est la qualité la plus attrayante des chaudières thermiques.

1. De sérieuses économies d'énergie. Les prix de tous les types de combustibles augmentent inexorablement et une pompe à chaleur vous permettra d'obtenir plus de chaleur avec des coûts énergétiques réduits.
2. Possibilité d'installation dans n'importe quelle zone, car l'air, l'eau ou le sol peuvent devenir une source de chaleur. Équipement particulièrement pertinent pour les sites éloignés du gazoduc.
3. Réversibilité de l'installation. Les pompes à chaleur sont universelles. En hiver, ils fournissent de la chaleur, en été chaud, ils permettent de rafraîchir la pièce. Cependant, tous les modèles ne disposent pas de cette fonctionnalité.
4. Durabilité. Un équipement bien entretenu peut fonctionner sans problème pendant 25 à 50 ans. Le remplacement du compresseur peut être nécessaire tous les 10 à 15 (maximum 20) ans.
5. Possibilité d'utilisation dans toutes les conditions : là où il n'y a pas d'électricité, un moteur à essence ou diesel est installé.
6. Économies sur l'entretien. L'équipement ne nécessite pas de grosses dépenses pour cela.
7. Fonctionnement ininterrompu à -15°.
8. Automatisation complète de la pompe à chaleur.
9. Sécurité pour l'environnement.
10. Source de chaleur gratuite.

En plus des avantages, les systèmes ont aussi des faiblesses.

Défauts

Ceux-ci inclus:

1. Le prix des pompes à chaleur et le coût d'installation d'un système géothermique. De plus, l'équipement ne sera pas rentable immédiatement. Les propriétaires devront attendre au moins 5 ans. L'exception concerne les appareils à air qui ne nécessitent pas d'investissements supplémentaires.
2. La nécessité d'ajouter une source de chaleur supplémentaire dans les régions où la température est souvent inférieure à -20 °. Un tel système est dit bivalent. Si la pompe à chaleur tombe en panne, le générateur de chaleur (chaudière à gaz, chauffage électrique) est connecté.
3. Le respect de l'environnement est toujours en question. Il n'y a pas de menace pour l'homme, mais elle existe pour l'écosystème. Par exemple, les micro-organismes - anaérobies - vivent dans le sol. Avec un fort refroidissement de l'espace près des tuyaux, ils font face à une mort imminente.
4. Presque une nécessité pour fournir un réseau électrique triphasé dans la maison. Pour le bon fonctionnement de la pompe à chaleur, il est nécessaire de minimiser les chutes de tension pouvant provoquer une panne de l'installation.

L'utilisation de tels équipements est optimale dans les systèmes où un liquide de refroidissement à basse température est utilisé, par exemple un «plancher chaud».

Pour comprendre si l'achat et l'installation d'une thermopompe en valent la peine, les propriétaires devront évaluer tous les avantages et les inconvénients. Les principaux "opposants" sont les économies d'énergie (carburant) et les coûts d'achat et d'installation importants. Les inconvénients importants de HP incluent une faible efficacité pendant la saison froide, cependant, il existe des modèles qui peuvent générer de la chaleur même à -35 °. Mais vous devrez payer encore plus pour eux.

Vaut-il la peine de dépenser de l'argent pour l'achat et l'installation d'une pompe à chaleur ? Chacun décide pour lui-même. Un investissement ponctuel vous permettra d'oublier à jamais les grosses factures de chauffage. De plus, sa sécurité totale pour les riverains, et sa sécurité quasi totale pour l'environnement, témoignent en faveur de l'équipement.