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Qu’est-ce qu’un système de pompe à chaleur ?Comment ça marche?

Nombre Parcourir:0     auteur:Éditeur du site     publier Temps: 2021-01-14      origine:Propulsé

Qu’est-ce qu’un système de pompe à chaleur ?

Étant le plus bref possible, il pompe de la chaleur.C'est ça!

Le concept de « pompe » est incomplet sans « contre le flux spontané ».Il existe des pompes à ions dans le corps qui servent à transporter un certain ion contre son gradient de concentration.Vous avez peut-être vu une pompe à eau pompant l’eau contre la gravité.Il y a donc transport d’une zone de faible concentration vers une région de forte concentration.Il en va de même pour la pompe à chaleur.Ici, nous avons une « source de chaleur » pour la « région de faible concentration » et un « puits de chaleur » pour la « région de forte concentration ».

Oui.Vous avez bien entendu.La concentration, qu'elle soit élevée ou faible, n'est pas ce qui compte ici.La vraie différence se situe entre les itinéraires naturels et les itinéraires énergétiques.Un flux ou un transport qui autrement n’aurait pas lieu.

Définir une pompe à chaleur est devenu beaucoup plus simple.Tout appareil qui achemine le flux de chaleur d’une source de chaleur vers un dissipateur thermique est une pompe à chaleur.UN pompe à chaleur Il s'agit davantage du mécanisme et de l'application du principe mentionné ci-dessus que de l'appareil lui-même car vous observerez cette application dans diverses régions autour de vous.



qu'est-ce qu'un système de pompe à chaleur

Histoire

La plupart des gens pourraient penser qu’il s’agit d’une invention récente.Il s'agit en fait d'une prouesse du 19e siècle.Pas si nouveau que ça !

Robert C. Weber, un inventeur américain, a inventé la pompe à chaleur.Il a appliqué le principe à son congélateur comme source de chaleur et à un gallon d'eau comme dissipateur thermique.Ces produits sont devenus populaires lorsque les prix du carburant ont augmenté dans les années 1970.

Source de chaleur

La chaleur peut être extraite du sous-sol, des eaux souterraines ou de l’air.Pour y parvenir, un système parfaitement conçu est nécessaire.

Il existe différents types de pompes à chaleur.Nous en parlerons tous dans un instant, mais le plus courant est le pompe à chaleur aérothermique.

Source d'air

La chaleur est transférée de l’air extérieur vers l’intérieur par un réfrigérant.C'est votre climatiseur qui fonctionne à l'envers.De nombreux climatiseurs ont la possibilité de se convertir en pompe à chaleur.C’est le cas des réfrigérateurs.

Source terrestre

Lorsque la température de la surface est inférieure à zéro, les températures du sol sont bien plus élevées.Par exemple, par une froide journée d'hiver, à une profondeur de 10 pieds, lorsque la température de l'air est de 30 F, la température du sol sera de 50 F. Les experts disent que la température de la Terre reste constante entre 20 et 30 pieds sous le sol (quelque part entre 60 à 65°C).Des pipelines peuvent être installés sous terre pour amener la chaleur à la surface.Ceci peut être fait de deux façons:

Pipeline en boucle fermée : la même eau circule encore et encore.

Pipeline en boucle ouverte : extrait l’eau et la réinjecte dans le sol.

L'eau chaude du sol va vers un échangeur de chaleur, et la pompe à chaleur fait circuler la chaleur dans la pièce.

Source d'eau

Ceux qui vivent à proximité de lacs ou d’étangs ont un plus grand avantage.La chaleur peut être extraite de l'eau par un système de canalisations en boucle fermée.Un tuyau en boucle fermée est placé sous l’eau.La circulation de l'eau amène l'eau chaude vers le haut.Beaucoup utilisent un réfrigérant pour une efficacité améliorée.Cette pompe à chaleur est très rare en raison de son coût et de son procédé compliqué.

Comment ça marche?

Le processus est plutôt simple, mais la plupart des gens le trouvent déroutant.Ce n’est pas compliqué si on le comprend avec un esprit ouvert.

Tout d’abord, je parlerai des réfrigérateurs.

Le principe de fonctionnement est le même pour les réfrigérateurs et les pompes à chaleur.Dans un réfrigérateur, le réfrigérant liquide froid traverse l’évaporateur à l’intérieur du compartiment réfrigérateur.Il prend la chaleur de l’air intérieur et la transforme en gaz.Le gaz est ensuite comprimé.Son volume diminue et sa température augmente.Le gaz passe ensuite à travers un condenseur où un puissant ventilateur évacue toute la chaleur.Un condenseur n'est qu'une bobine noire à l'arrière.Si vous vous tenez devant un climatiseur en marche, de l’air chaud peut sortir.Mais il n’y a pas de ventilateur dans un réfrigérateur car l’endroit à refroidir est petit.Lorsque le gaz se condense, sa température diminue.Le liquide est encore chaud.Ainsi, il passe à travers un détendeur doté d’une petite ouverture en forme d’aiguille.Le réfrigérant sous pression est poussé hors de cette ouverture et se dilate.La dilatation fait descendre la température en dessous de zéro.

Ne pas confondre avec le serpentin du condenseur et le serpentin de l’évaporateur.Dans une pompe à chaleur, la condensation se produit à l’intérieur de la pièce, c’est pourquoi on l’appelle condenseur.Dans un climatiseur, l’évaporation se produit à l’intérieur de la pièce, c’est pourquoi nous l’appelons un évaporateur.Ils font en fait partie du système de pompe à chaleur et remplissent des fonctions individuelles.

Pompes à chaleur

Semblable à un réfrigérateur, une pompe à chaleur comporte deux serpentins.Les deux sont creux et sont en cuivre.Le serpentin de l’évaporateur absorbe la chaleur de l’environnement, provoquant un échauffement du réfrigérant et sa transformation en gaz.Le même ventilateur est utilisé pour souffler de l’air sur l’évaporateur.Le point d'ébullition du réfrigérant est si bas qu'il absorbe la chaleur même de l'air froid.Le gaz est ensuite comprimé, ce qui entraîne une augmentation significative de sa température.Le fluide chaud traverse ensuite le serpentin du condenseur à l’intérieur de la pièce.C'est là que se produit le transfert de chaleur.Le réfrigérant gazeux se condense et se transforme ainsi en liquide.Le liquide passe ensuite par un détendeur et se transforme en vapeur.Cela augmente la surface du fluide.Il traverse l'évaporateur et devient entièrement gazeux en absorbant la chaleur ambiante.Le réfrigérant doit être entièrement gazeux lorsqu’il atteint le compresseur.Ce processus est répété jusqu'à ce que l'air de la pièce soit à la même température que le réfrigérant.

Avant d'installer

Tenez compte des éléments suivants lorsque vous installez une pompe à chaleur dans votre maison ou au travail à des fins industrielles.

1- Type de pompe à chaleur

Assurez-vous de quel type de pompe à chaleur vous avez besoin.Certains sont réversibles au refroidissement.Ils sont plus chers.

Lors de l'utilisation d'une pompe à chaleur réversible, il faut prévoir de passer au système de refroidissement.L'évent des climatiseurs se trouve au-dessus du milieu du mur.

2- Choix du matériau mouillé

Le cuivre est considéré comme le meilleur en raison de sa fiabilité.C'est un bon conducteur et constitue un choix optimal pour les pompes à chaleur géothermiques ou à eau.Mais le cuivre ne doit pas être utilisé lors du raccordement de l’unité extérieure à l’unité intérieure.Certains matériaux isolants sont plutôt disponibles sur le marché.

3- Efficacité optimale

Maintenant que vous comprenez son principe de fonctionnement, facilitons la tâche de la pompe à chaleur.Réduire la différence de température entre le dissipateur thermique et la source de chaleur peut augmenter l’efficacité de votre pompe à chaleur.Pour vous en assurer, installez la pompe à chaleur dans un environnement plus chaud.Si vous vivez dans une zone froide, nous vous recommandons fortement d'opter pour une pompe à chaleur à onduleur CC basse température EVI, capable de fonctionner efficacement et de manière stable à basse température.

4- Bruit

Certains systèmes de pompe à chaleur peuvent être bruyants, ou devenir bruyants après un certain temps.Il serait donc utile de ne pas les placer près des fenêtres.Il peut être dangereux de les poser au sol à cause des conduites d’alimentation.Le toit serait un endroit idéal, mais le coût de la tuyauterie augmenterait.

Déclaration de publication : pesez vos priorités.Opter pour un environnement plus chaud peut vous coûter le risque de subir un choc ou un bruit dérangeant.

Composants de la pompe à chaleur

Les pompes à chaleur ne brûlent pas de combustible et ne fonctionnent pas uniquement en transformant l’électricité en chaleur.C'est pourquoi les pertes de chaleur sont réduites et l'électricité est conservée.Vous trouverez ci-dessous quelques composants principaux d'une pompe à chaleur qui sont assemblés pour minimiser les pertes d'énergie et maximiser l'efficacité du processus.

Condenseur

Le nom explique le but de ce composant.Dans une unité split, le condenseur est le serpentin présent à l’intérieur de la pièce.Du gaz chaud sous pression traverse ce serpentin, dégageant sa chaleur.Le réfrigérant se condense et sort dans l'évaporateur.

Évaporateur

Il fait exactement le contraire du condenseur.Il est placé dans l’unité extérieure de la pompe à chaleur split.Mais dans un climatiseur, ce composant est appelé condenseur car de la condensation se produit désormais dans cette partie.Il y a un ventilateur devant pour augmenter le flux d’air dessus.Cela permet une meilleure extraction de la chaleur de l’air.Le fluide se transforme en forme gazeuse.Le réfrigérant gazeux est ensuite comprimé et transformé en gaz chaud sous pression.

Vanne d'inversion

Il inverse le sens du flux du réfrigérant.Il fonctionne électriquement et est utilisé pour transformer la pompe à chaleur en climatiseur ou vice versa.La structure est un peu compliquée.Alors, pour une meilleure compréhension, regardez une animation.

Compresseur

Le compresseur est le cœur du système.Il possède un moteur électrique qui entraîne un petit piston.Le piston extrait le réfrigérant gazeux de l’évaporateur et le pousse dans le condenseur.À mesure que le volume de réfrigérant augmente dans le serpentin, il se comprime et la température augmente.Ensuite, le réfrigérant chaud passe à travers le condenseur.

Réfrigérant

Le réfrigérant est le caloporteur de ce système.Sans cette substance, la chaleur ne peut pas circuler.Il doit avoir les propriétés physiques idéales pour la pompe à chaleur.Il y en a beaucoup, mais surtout, il doit avoir un point d'ébullition bas.Il peut absorber la chaleur à des températures très basses s’il a un point d’ébullition bas.

Circulateur d'air

Bien qu’il serve de ventilateur, il n’en a pas l’air.Sa forme déplace l'air en assurant un contact maximal avec l'évaporateur, augmentant ainsi l'efficacité.Il aide à développer un courant de convection dans les systèmes de chauffage et de refroidissement.Lorsque les sorties de la pompe à chaleur sont installées près du sol, les circulateurs d'air tournent et captent l'air froid du plafond.

S'il s'agit d'un climatiseur, l'air se déplace du plafond vers le sol car l'air plus chaud se trouve près du plafond.Un moteur à courant continu est utilisé pour faire tourner ce ventilateur afin que son sens de rotation puisse être inversé.


Différents types de pompes à chaleur

Comme je l’ai mentionné plus tôt, il existe différents types de pompes à chaleur, alors en voici quelques-unes.

Les trois pompes à chaleur les plus courantes sont :

1- Pompes à chaleur à air

Ceux-ci étant les plus courants, ce sont les meilleurs.Le coût initial est élevé, mais cela peut vous faire économiser beaucoup chaque année.La chaleur est extraite de l’air extérieur pour chauffer l’air intérieur.Les pompes à chaleur à air peuvent être utilisées comme chauffe-eau, contrairement aux autres pompes à chaleur.Ils peuvent devenir climatiseurs en été.Ils fonctionnent électriquement.

Pompes à chaleur à 2 sources d'eau

C'est un peu similaire au source terrestre système, sauf que la boucle n’est pas souterraine.Mais cela nécessite un étang, un lac ou un plan d’eau profonde pour un bon fonctionnement.Les coûts d’installation sont inférieurs à ceux de la source géothermique.Il n’y a pas de fouille à faire.La pompe à chaleur à eau est la moins courante parmi ces trois.

Si vous avez un plan d’eau près de chez vous, cela signifie que vous devriez y aller.L'efficacité de ce système dépend de l'emplacement, de la zone et du climat du lieu.Vous pourriez même avoir besoin d’une tour de refroidissement pour transférer la chaleur à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment.Consultez donc un expert avant de prendre une décision.

3-pompes à chaleur géothermiques

Une boucle fermée d’un tuyau inoxydable est placée bien sous le sol.La température à ce niveau est supérieure à celle de la surface.L'eau circule dans cette boucle.L'eau se réchauffe sous le sol.L'eau passe ensuite par une pompe à chaleur.Ce système est utilisé pour le chauffage ou le refroidissement des locaux.La température du sol reste constante et fonctionne efficacement.Ce système est rentable pour les bâtiments spacieux.

Qu’en est-il des plus rares

1- Systèmes hybrides

Il est nécessaire de disposer d’une source de chauffage d’appoint si le climat est extrême.La plupart des pompes à chaleur ne fonctionnent pas efficacement à des températures très basses.Il s’agit notamment des pompes à chaleur à air.La solution est d'avoir un combo.

Combo 1 : pompe à chaleur géothermique et aérothermique

Les pompes à chaleur à air sont utilisées pour les hivers modérés et passent au système au sol lorsque la température baisse considérablement.

Combo deux : Pompe à chaleur et chaudière à gaz

Ce sont des combinaisons plus courantes.De nombreuses personnes possèdent déjà des chaudières, elles les utilisent donc comme solution d'appoint lorsqu'elles se tournent vers les pompes à chaleur.

2-Systèmes de pompe à chaleur solaire

Des panneaux solaires sont plantés sur le toit pour faire fonctionner les pompes à chaleur.Cela peut conduire à un coût de fonctionnement nul.Celles-ci sont plus avantageuses si elles sont utilisées avec des pompes à chaleur à air car elles fonctionnent électriquement.

3- Pompes à chaleur sur extraction

Celles-ci sont courantes dans les industries.Les gaz d’échappement chauds peuvent être transformés en pompes à chaleur avant d’être rejetés dans l’atmosphère.

Avantages et inconvénients des pompes à chaleur

Avantages

Les pompes à chaleur sont les meilleures lorsqu'il s'agit de :

Efficacité

Le plus grand avantage que vous obtenez est une efficacité considérablement accrue.Si elles sont correctement installées, les pompes à chaleur à air peuvent atteindre une efficacité de 300 à 500 %.Les pompes à chaleur géothermiques peuvent atteindre un rendement de 400 %.

D’un autre côté, si nous utilisons un serpentin pour chauffer l’eau, la majeure partie est gaspillée.Même si nous utilisons des radiateurs à serpentins pour le chauffage des locaux, ils ne peuvent être efficaces qu’à 100 %.

Bien que les pompes à chaleur à air utilisent de l'électricité pour chauffer l'air et l'eau, elles ne consomment pas autant d'électricité que les radiateurs à serpentins.

Les pompes à chaleur à eau ont une efficacité similaire à celle des pompes à chaleur géothermiques, mais elles peuvent ne pas être aussi fiables et nécessiter des sources d'eau peu profondes telles que des lacs, des rivières, etc.

Faibles coûts de fonctionnement

Les coûts de fonctionnement sont bien inférieurs à ceux des systèmes basés sur la combustion.Même si certains systèmes de pompes à chaleur peuvent vous coûter cherSi vous dépassez 10 000 $, vous pouvez économiser jusqu'à 1 700 $ par an, selon une étude de l'Université de Melbourne.

Pour la pompe à chaleur géothermique, chaque unité d’électricité consommée produit quatre unités de chaleur.

Les pompes à chaleur à air et géothermiques peuvent même fonctionner avec des panneaux solaires.

Fiabilité

Les pompes à chaleur ont une durée de vie considérablement plus longue.Une pompe à chaleur a normalement une durée de vie estimée à 15 ans.Si l’installation est effectuée par un professionnel, les pompes à chaleur peuvent durer encore plus longtemps.

Réversible en été

Les pompes à chaleur à air peuvent être inversées en été pour fonctionner comme climatiseur si elles sont équipées d'une vanne d'inversion.C'est un avantage deux en un.

Les pompes à chaleur géothermiques sont également réversibles.Les températures sous terre peuvent rester basses pendant très longtemps.C’est le cas des pompes à chaleur à eau.Les deux peuvent également assurer le refroidissement des locaux.

Faibles coûts de maintenance

L'entretien est quasiment inexistant sauf pour les électriques.Mais si un défaut survient, le processus peut être coûteux.Des fuites dans les conduites souterraines peuvent entraîner une diminution de l’efficacité.

Anti-humidificateurs

Les pompes à chaleur ne déshumidifient pas l’air en hiver, contrairement aux radiateurs à gaz traditionnels.Vous n'aurez pas besoin d'un humidificateur en hiver.

Les pompes à chaleur font le contraire en été.Ils éliminent l'humidité des pièces lorsque la condensation se produit sur l'évaporateur.

Subventions gouvernementales

De nombreux gouvernements accordent des subventions pour l'installation de systèmes de pompes à chaleur.L’objectif est de favoriser l’utilisation de systèmes de chauffage respectueux de l’environnement.

Le gouvernement irlandais a annoncé une subvention de 4 200 $ en avril 2018. Seules les pompes à chaleur air-eau étaient éligibles à cette aide.

Le gouvernement du Royaume-Uni a lancé le programme RHI, offrant des subventions versées sur sept ans.Il est toujours disponible.Encore une fois, cela ne concerne que les pompes à chaleur air-eau.

Les inconvénients

Inconvénients des pompes à chaleur :

Cher à acheter et à installer

Les pompes à chaleur sont coûteuses à installer.L’installation vous coûte plus cher que l’achat de la pompe à chaleur.

Source d'air pompe à chaleur domestique peut vous coûter entre 2 000 $ et 8 000 $, installation comprise.Mais pour une pompe à chaleur géothermique, les coûts peuvent se situer entre 12 000 $ et 45 000 $.

De plus, si elle n’est pas correctement manipulée, l’installation pourrait détruire vos jardins ou laisser des trous dans les murs.Alors que de nombreuses personnes se convertissent désormais aux pompes à chaleur, elles sont confrontées à cette destruction.

Difficile à installer

Installer des pompes à chaleur est une tâche compliquée.Des connaissances techniques sont nécessaires pour atteindre une efficacité maximale.De nombreuses entreprises de mauvaise qualité prétendent posséder une expertise dans l’installation de pompes à chaleur.Mais faute de connaissances, la pleine efficacité n’est jamais atteinte.

Une fuite mineure dans la canalisation pourrait endommager vos murs ou entraîner une faible pression d’eau.Alors, n’optez pas pour une méthode moins chère car il s’agit d’un processus unique.

Inefficace dans des conditions météorologiques extrêmes

Les thermopompes ne sont pas recommandées aux personnes vivant dans des conditions climatiques extrêmes.Des températures très basses signifient moins de chaleur disponible pour la pompe à chaleur.Ainsi, cela continuera à se battre et votre facture d’électricité continuera d’augmenter.Un système de chauffage d’appoint est donc important.Cela rend le processus très coûteux.

Quelle pompe à chaleur vous convient le mieux ?

Pour vous aider à choisir votre pompe à chaleur préférée et la plus adaptée, voici quelques suggestions basées sur différents climats :

Temps glacial toute l’année

Les pompes à chaleur air-eau ou air ne sont pas adaptées à ce climat.Le réfrigérant ne pourra pas éliminer la chaleur de l’air froid.Une pompe à chaleur géothermique est idéale pour le chauffage des locaux.Mais pour l’eau chaude, vous aurez besoin d’une chaudière à combustible.Généralement, des combos sont nécessaires pour ce type de climat.Alors, pas de panique.

Les panneaux solaires peuvent alimenter une pompe à chaleur géothermique.

Étés chauds et hivers froids

Air-eau ou une pompe à chaleur à air est la solution idéale pour ce climat.Comme il fonctionne électriquement, il peut chauffer à la température de votre choix.Vous n'avez pas besoin de climatiseurs en été car ils sont réversibles.

Vous pouvez l’alimenter avec des panneaux solaires pour obtenir des coûts de fonctionnement nuls.

Bâtiments spacieux

Pour l’espace, le chauffage par source souterraine ou par source d’eau est une option excellente et fiable.Ils assurent le chauffage toute l’année puisque la température du sol reste constante.Pour le chauffage de l’eau, une pompe à chaleur air/eau est recommandée.Cette combinaison est omniprésente.Et bien sûr, vous pouvez alimenter les deux pompes à chaleur par des panneaux solaires, donc aucun coût de fonctionnement.

Si la température descend bien en dessous de zéro, les chaudières sont recommandées.

Usage industriel

Dans les usines où des températures élevées sont requises, les pompes à chaleur géothermiques et à eau ne sont pas une option.À ces fins, les pompes à chaleur à air sont utiles.Il existe des pompes à chaleur spécialement conçues pour un usage industriel.Ils peuvent atteindre les températures nécessaires à la fusion des matériaux.Les brûleurs à gaz pour radiateurs à serpentins sont bien plus coûteux à utiliser dans des applications comme celles-ci.


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