Système de chauffage par pompe à chaleur à air. Pompe à chaleur pour chauffer une maison : principe de fonctionnement, types et utilisation. Utiliser des pompes de dragage

En termes simples, le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est proche de celui d'un réfrigérateur domestique - prend l'énérgie thermiqueà la source de chaleur et le transfère au système de chauffage. La source de chaleur de la pompe peut être le sol, la roche, air atmosphérique, eau provenant de différentes sources (rivières, ruisseaux, chemins de terre, lacs).

Les types de pompes à chaleur sont classés par source de chaleur :

air-air ;
eau-air;
l'eau l'eau;
sol-eau (terre-eau);
eau glacée (rarement).

Chauffage, climatisation et eau chaude sanitaire, tout cela peut être assuré par une pompe à chaleur. Pour assurer tout cela, il n’a pas besoin de carburant. L'électricité utilisée pour faire fonctionner la pompe représente environ 1/4 de la consommation des autres types de chauffage.

Composants d'un système de chauffage par pompe à chaleur

Compresseur- le cœur du système de chauffage utilisant une pompe à chaleur. Il concentre la chaleur de faible qualité dissipée, augmentant sa température en raison de la compression, et la transfère au liquide de refroidissement dans le système. Dans ce cas, l'électricité est dépensée exclusivement pour la compression et le transfert d'énergie thermique, et non pour chauffer le liquide de refroidissement - eau ou air. Selon les estimations moyennes, 10 kW de chaleur consomment jusqu'à 2,5 kW d'électricité.

Réservoir de stockage pour eau chaude (pour les systèmes onduleurs). Le ballon de stockage accumule de l'eau, ce qui égalise les charges thermiques du système de chauffage et de l'alimentation en eau chaude.

Réfrigérant. Le fluide dit de travail, qui est sous basse pression et bout à basse température, est un absorbeur d'énergie à faible potentiel provenant d'une source de chaleur. Il s'agit du gaz circulant dans le système (fréon, ammoniac).

Évaporateur, assurant la sélection et le transfert de l'énergie thermique vers la pompe à partir d'une source à basse température.

Condensateur, transférant la chaleur du réfrigérant à l’eau ou à l’air du système.
Thermostat.

Contour du sol primaire et secondaire. Transfère la chaleur de la source à la pompe et de la pompe au chauffage domestique système de circulation. Le circuit primaire est constitué de : évaporateur, pompe, canalisations. Le circuit secondaire comprend : condenseur, pompe, canalisation.

Pompe à chaleur air-eau 5-28 kW

Pompe à chaleur air-eau pour le chauffage et la production d'eau chaude 12-20 kW

Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est l'absorption et la libération ultérieure d'énergie thermique pendant le processus d'évaporation et de condensation d'un liquide, ainsi qu'un changement de pression et un changement ultérieur de la température de condensation et d'évaporation.

Une pompe à chaleur inverse le mouvement de la chaleur : elle la force à se déplacer dans la direction opposée. Autrement dit, la HP est la même pompe hydraulique, pompant les liquides de bas en haut, contrairement au mouvement naturel de haut en bas.

Le réfrigérant est comprimé dans le compresseur et transféré au condenseur. La haute pression et la température condensent le gaz (le fréon le plus souvent), la chaleur est transférée au liquide de refroidissement dans le système. Le processus est répété lorsque le réfrigérant traverse à nouveau l'évaporateur : la pression diminue et le processus d'ébullition à basse température commence.

Selon la source de chaleur de faible qualité, chaque type de pompe a ses propres nuances.

Caractéristiques des pompes à chaleur en fonction de la source de chaleur

Une pompe à chaleur air-eau dépend de la température de l'air, qui ne doit pas descendre en dessous de +5°C à l'extérieur, et le coefficient de conversion thermique déclaré COP 3,5-6 ne peut être atteint qu'à 10°C et plus. Des pompes de ce type sont installées sur le chantier, à l'endroit le plus aéré, et sont également installées sur les toitures. On peut en dire autant des pompes air-air.

Type de pompe à eau souterraine

Pompe à eau souterraine ou une pompe à chaleur géothermique extrait l'énergie thermique du sol. La terre a une température de 4°C à 12°C, toujours stable à une profondeur de 1,2 à 1,5 m.

Le collecteur horizontal doit être placé sur le site ; la superficie dépend des températures du sol et de la taille de la zone chauffée ; rien d'autre que de l'herbe ne peut être planté ou placé au-dessus du système ; Il existe une variante de collecteur vertical avec un puits jusqu'à 150 m. Le liquide de refroidissement intermédiaire circule dans des tuyaux posés dans le sol et se réchauffe jusqu'à 4°C, refroidissant le sol. À son tour, le sol doit reconstituer les pertes de chaleur, ce qui signifie que pour travail efficace TN a besoin de centaines de mètres de canalisations le long du site.

Pompe à chaleur"l'eau l'eau"

Pompe à chaleur eau-eau fonctionne sur la chaleur de faible qualité des rivières, des ruisseaux, des eaux usées et des amorces. L'eau a une capacité thermique plus élevée que l'air, mais le refroidissement des eaux souterraines a ses propres nuances - elle ne peut pas être refroidie jusqu'au point de geler, l'eau doit s'écouler librement dans le sol.

Vous devez être sûr à cent pour cent que vous pouvez facilement faire passer des dizaines de tonnes d'eau par vous-même en une journée. Ce problème est souvent résolu en déversant de l'eau refroidie dans le plan d'eau le plus proche, à la seule condition que le plan d'eau se trouve derrière votre clôture, sinon un tel chauffage coûte des millions. S'il y a dix mètres jusqu'à un réservoir qui coule, le chauffage avec une pompe à chaleur eau-eau sera le plus efficace.

Pompe à chaleur eau glacée

Pompe à chaleur eau glacée un type de pompe plutôt exotique qui nécessite une modification de l'échangeur de chaleur - la pompe air-eau est convertie pour le refroidissement par eau et élimine la glace.

Derrière saison de chauffage Environ 250 tonnes de glace s'accumulent et peuvent être stockées (cette quantité de glace peut remplir une piscine moyenne). Ce type de thermopompe est bon pour nos hivers. 330 KJ/kg - c'est la quantité de chaleur dégagée par l'eau pendant le processus de congélation. En retour, refroidir l’eau de 1°C produit 80 fois moins de chaleur. La vitesse de chauffage de 36 000 KJ/h est obtenue en congelant 120 litres d'eau. En utilisant cette chaleur, vous pouvez construire un système de chauffage avec une pompe à chaleur à eau glacée. Bien qu'il existe très peu d'informations sur ce type de pompe, je vais les rechercher.

Avantages et inconvénients des pompes à chaleur

Je ne veux pas parler ici d’énergie « verte » et de respect de l’environnement, car le prix de l’ensemble du système s’avère exorbitant et la dernière chose à laquelle on pense est la couche d’ozone. Si l’on omet le coût d’un système de chauffage utilisant une pompe à chaleur, alors les avantages sont :

Chauffage sûr. À en juger par moi-même, lorsque ma chaudière à gaz allume le brûleur avec fracas, un cheveu gris apparaît sur ma tête toutes les 15 minutes. La pompe à chaleur n'utilise pas flamme nue, combustible. Pas de réserves de bois de chauffage ou de charbon.
L'efficacité de la pompe à chaleur est d'environ 400 à 500 % (prend 1 kW d'électricité, en dépense 5).
Un chauffage « propre » sans déchets de combustion, gaz d'échappement, odeur.
Fonctionnement silencieux avec le « bon » compresseur.

Gras moins les pompes à chaleur- prix pour l'ensemble du système dans son ensemble et rare conditions idéales pour un fonctionnement efficace de la pompe.

Le retour sur investissement d'un système de chauffage basé sur une pompe à chaleur peut être de 5 ans, voire 35 ans, et le deuxième chiffre est malheureusement plus réaliste. Il s’agit d’un système très coûteux au stade de mise en œuvre et qui demande beaucoup de main d’œuvre.

Quoi qu'on vous dise, les Kulibins sont aujourd'hui divorcés ; les calculs pour une pompe à chaleur ne doivent être effectués que par un chauffagiste spécialisé, avec une visite sur place.

Ayant des réfrigérateurs et des climatiseurs dans leur maison, peu de gens savent que le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur y est mis en œuvre.

Environ 80 % de l’énergie produite par une pompe à chaleur provient de la chaleur ambiante sous forme de rayonnement solaire diffus. C'est cette pompe qui le « pompe » simplement de la rue vers la maison. Le fonctionnement d'une pompe à chaleur est similaire au principe de fonctionnement d'un réfrigérateur, seul le sens du transfert de chaleur est différent.

Tout simplement…

Pour refroidir la bouteille eau minérale, Vous le mettez au réfrigérateur. Le réfrigérateur doit « prélever » une partie de l'énergie thermique de la bouteille et, selon la loi de conservation de l'énergie, la déplacer quelque part et la restituer. Le réfrigérateur transfère la chaleur vers un radiateur, généralement situé sur la paroi arrière. Dans le même temps, le radiateur chauffe et libère sa chaleur dans la pièce. En fait, cela chauffe la pièce. Ceci est particulièrement visible dans les petites supérettes en été, lorsque plusieurs réfrigérateurs sont allumés dans la pièce.

Nous vous invitons à laisser libre cours à votre imagination. Supposons que nous mettions constamment des objets chauds dans le réfrigérateur et qu'en les refroidissant, cela réchaufferait l'air de la pièce. Allons aux « extrêmes »... Plaçons le réfrigérateur dans ouverture de fenêtre avec la porte du congélateur ouverte vers l'extérieur. Le radiateur du réfrigérateur sera situé à l’intérieur. Pendant le fonctionnement, le réfrigérateur refroidira l'air extérieur, transférant la chaleur « captée » dans la pièce. C’est ainsi que fonctionne une pompe à chaleur : elle récupère la chaleur dispersée de l’environnement et la transfère dans la pièce.

Où la pompe obtient-elle de la chaleur ?

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur repose sur « l’exploitation » de sources de chaleur naturelles à faible potentiel issues de l’environnement.

Ils peuvent être:

juste l'air extérieur;
chaleur des plans d'eau (lacs, mers, rivières) ;
chaleur du sol, eaux souterraines (thermiques et artésiennes).

Comment fonctionnent une pompe à chaleur et le système de chauffage qui l'accompagne ?

La pompe à chaleur est intégrée au système de chauffage qui est composé de 2 circuits + un troisième circuit - le système de la pompe lui-même. Un liquide de refroidissement antigel circule le long du circuit externe, qui absorbe la chaleur de l'espace environnant.

En entrant dans la pompe à chaleur, ou plus précisément dans son évaporateur, le liquide de refroidissement libère en moyenne 4 à 7 °C au fluide frigorigène de la pompe à chaleur. Et son point d'ébullition est de -10 °C. En conséquence, le réfrigérant bout et se transforme ensuite en un état gazeux. Le liquide de refroidissement du circuit externe, déjà refroidi, passe au prochain « tour » du système pour régler la température.

Le circuit fonctionnel de la pompe à chaleur comprend :

évaporateur;
compresseur (électrique);
capillaire;
condensateur;
réfrigérant;
dispositif de contrôle thermostatique.

Le processus ressemble à ceci !

Le réfrigérant qui a « bouilli » dans l’évaporateur est acheminé par un pipeline vers un compresseur alimenté à l’électricité. Ce « travailleur acharné » comprime le réfrigérant gazeux pour haute pression, ce qui entraîne donc une augmentation de sa température.

Le gaz désormais chaud entre ensuite dans un autre échangeur de chaleur, appelé condenseur. Ici, la chaleur du réfrigérant est transférée à l'air ambiant ou au liquide de refroidissement, qui circule dans le circuit interne du système de chauffage.

Le réfrigérant refroidit tout en se transformant en liquide. Il passe ensuite par le réducteur de pression capillaire, où il « perd » de la pression et retourne à l’évaporateur.

Le cycle est fermé et prêt à se répéter !

Calcul approximatif de la capacité calorifique de l'installation

En une heure, jusqu'à 2,5 à 3 m 3 de liquide de refroidissement s'écoulent à travers le collecteur externe via la pompe, que la terre peut chauffer de ∆t = 5 à 7 °C.

Pour calculer la puissance thermique d'un tel circuit, utilisez la formule :

Q = (T_1 - T_2)*V_chaleur

V_heat - débit volumétrique de liquide de refroidissement par heure (m^3/heure) ;

T_1 - T_2 - différence de température entre l'entrée et l'entrée (°C).

Types de pompes à chaleur

Les pompes à chaleur sont classées selon le type de chaleur dissipée utilisée :

eaux souterraines (utilisez des contours de terrain fermés ou des sondes géothermiques profondes et système d'eau réchauffement de l'espace);
eau-eau (ils utilisent des puits ouverts pour la prise et l'évacuation des eaux souterraines - le contour externe n'est pas bouclé, système interne Eau de chauffage);
eau-air (utilisation de circuits d'eau externes et d'un système de chauffage à air) ;
(utilisation de la chaleur dissipée des masses d'air extérieures complétée par système d'air chauffer la maison).

Avantages et bénéfices des pompes à chaleur

Rentable. Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur n'est pas basé sur la production, mais sur le transfert (transport) d'énergie thermique, on peut donc affirmer que son efficacité est supérieure à un. Quelle absurdité? - dites-vous. Le thème des pompes à chaleur comprend une valeur - le coefficient de conversion thermique (HCT). C'est par ce paramètre que les unités de types similaires sont comparées entre elles. Son signification physique– afficher le rapport entre la quantité de chaleur reçue et la quantité d'énergie dépensée pour cela. Par exemple, avec KPT = 4,8, le 1 kW d'électricité dépensé par la pompe nous permettra d'obtenir 4,8 kW de chaleur gratuitement, c'est-à-dire gratuitement de la nature.

Omniprésence universelle d'application. Même en l'absence de lignes électriques accessibles, le compresseur de la pompe à chaleur peut être alimenté par un moteur diesel. Et la chaleur « naturelle » est disponible aux quatre coins de la planète – la pompe à chaleur ne restera pas « affamée ».

Utilisation respectueuse de l'environnement. Il n'y a pas de produits de combustion dans la pompe à chaleur et sa faible consommation d'énergie « fait fonctionner » moins les centrales électriques, réduisant indirectement leurs émissions nocives. Le réfrigérant utilisé dans les pompes à chaleur est respectueux de la couche d'ozone et ne contient pas de chlorocarbures.

Mode de fonctionnement bidirectionnel. Une pompe à chaleur permet de chauffer une pièce en hiver et de la rafraîchir en été. La « chaleur » extraite de la pièce peut être utilisée efficacement, par exemple, pour chauffer l'eau d'une piscine ou d'un système d'alimentation en eau chaude.

Sécurité opérationnelle. Dans le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur, vous ne considérerez pas les processus dangereux. Absence tirer et des sécrétions nocives et dangereuses pour l'homme, basse température Les liquides de refroidissement font de la pompe à chaleur un appareil électroménager « inoffensif » mais utile.

Quelques nuances de fonctionnement

L’utilisation efficace du principe de fonctionnement de la pompe à chaleur nécessite le respect de plusieurs conditions :

la pièce chauffée doit être bien isolée (déperdition de chaleur jusqu'à 100 W/m2) - sinon, en prenant la chaleur de la rue, vous chaufferez la rue à vos frais ;
Les pompes à chaleur sont avantageuses pour les systèmes de chauffage à basse température. Les systèmes de chauffage au sol (35-40 °C) répondent parfaitement à ces critères. Le coefficient de conversion thermique dépend de manière significative du rapport de température des circuits d'entrée et de sortie.

Résumons ce qui a été dit !

L'essence du principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur ne réside pas dans la production, mais dans le transfert de chaleur. Cela permet d'obtenir un coefficient de conversion d'énergie thermique élevé (de 3 à 5). En termes simples, chaque kW d'électricité utilisé « transférera » 3 à 5 kW de chaleur dans la maison. Y a-t-il autre chose à dire ?

Parmi les principaux domaines de développement d'équipements d'ingénierie pour les ménages privés figurent l'augmentation de la productivité grâce à l'ergonomie et à l'extension des fonctionnalités. Dans le même temps, les promoteurs s’intéressent de plus en plus à l’efficacité énergétique. Equipement technique systèmes de communication. Les infrastructures de chauffage sont considérées comme les plus coûteuses, c'est pourquoi les entreprises manifestent un intérêt particulier pour les moyens de les fournir. Parmi les résultats les plus tangibles des travaux dans ce sens figure la pompe à chaleur à air, qui remplace les équipements de chauffage traditionnels, augmentant

Caractéristiques des pompes à chaleur

La principale différence réside dans la manière dont la chaleur est générée. La plupart impliquent l’utilisation de sources d’énergie traditionnelles comme source. Cependant, dans le cas des pompes à air destinées à la fois au chauffage et à l'alimentation en eau chaude, la majeure partie de l'énergie est consommée par ressources naturelles directement. Environ 20 % du potentiel total est destiné à l'approvisionnement à partir de centrales conventionnelles. Ainsi, l'air maisons thermales utiliser l’énergie de manière plus économique et causer moins de dégâts environnement écologique. Il convient de noter que les versions conceptuelles des pompes ont été développées pour fournir locaux de bureau et les entreprises. Mais plus tard, la technologie a couvert le segment équipement ménager, permettant aux utilisateurs ordinaires d'utiliser des sources d'énergie thermique rentables.

Principe d'opération

L'ensemble du flux de travail est basé sur la circulation du réfrigérant prélevé à la source. Le chauffage se produit après condensation des flux d'air comprimés dans le compresseur. Ensuite, le réfrigérant à l’état liquide entre directement dans le système de chauffage. Nous pouvons maintenant examiner de plus près le principe de circulation du liquide de refroidissement dans la conception de la pompe. À l'état gazeux, le réfrigérant est envoyé vers un échangeur de chaleur enfermé dans l'unité intérieure. Là, il transfère la chaleur dans la pièce et se transforme en liquide. A ce stade, entre en jeu le récepteur, qui alimente également la pompe à chaleur aérothermique. Le principe de fonctionnement de la version standard de cet appareil suppose que dans cette unité, le liquide échangera de la chaleur avec le réfrigérant à basse pression. À la suite de ce processus, la température du mélange formé diminuera à nouveau et le liquide ira à la sortie du récepteur. Lorsque le gaz réfrigérant traverse le tuyau Pression artérielle faible dans le récepteur, sa surchauffe s'intensifie, après quoi il remplit le compresseur.

Caractéristiques

Le principal indicateur technique est la puissance, qui dans le cas des modèles domestiques varie de 2,5 à 6 kW. Les semi-industriels peuvent également être utilisés comme support de communication pour les habitations privées si un potentiel de puissance supérieur à 10 kW est requis. Quant à la taille des pompes, elles correspondent aux climatiseurs traditionnels. De plus, ils peuvent être confondus par apparence avec système divisé. Un bloc standard peut avoir des paramètres de 90x50x35 cm. Le poids correspond également aux réglages typiques de la climatisation - en moyenne 40 à 60 kg. Bien entendu, la principale question concerne la plage de températures couverte. Étant donné que la pompe à chaleur aérothermique se concentre sur la fonction de chauffage, la limite supérieure est considérée comme cible et atteint une moyenne de 30 à 40 °C. Certes, des versions avec fonctions combinées sont également disponibles, qui rafraîchissent également la pièce.

Types de conceptions

Il existe plusieurs concepts pour générer de la chaleur à l’aide d’une pompe à air. En conséquence, la conception est spécifiquement adaptée aux besoins d’un système de production spécifique. Le modèle le plus populaire implique l'interaction de flux d'air et d'un transporteur d'eau dans un seul système. La classification principale divise les structures selon le type d'organisation des blocs fonctionnels. Ainsi, il existe une pompe à chaleur et à air dans un boîtier monobloc, et il existe également des modèles qui permettent de sortir le système à l'aide d'un segment auxiliaire. Dans l'ensemble, les deux modèles reprennent le principe de fonctionnement des climatiseurs conventionnels, seules leurs fonctions et performances sont élevées à un nouveau niveau.

Application des technologies modernes

Les développements innovants ont largement déterminé le développement des unités de climatisation classiques. Mitsubishi utilise notamment dans ses modèles compresseur à spirale avec injection de réfrigérant biphasé, qui permet à l'équipement de remplir sa fonction quelles que soient les conditions de température. Même à -15 °C, la pompe à chaleur et à air des développeurs japonais affiche des performances allant jusqu'à 80 %. De plus, les derniers modèles sont équipés de nouveaux systèmes de contrôle qui garantissent un fonctionnement plus pratique, plus sûr et plus efficace. opération efficiente installations. Malgré toute la technologie de l'équipement, la possibilité de son intégration dans des systèmes de chauffage traditionnels avec chaudières et chaudières demeure.

Fabriquer des pompes à air de vos propres mains

Tout d'abord, vous devez acheter un compresseur pour une installation future. Il se fixe au mur et remplit la fonction d'unité extérieure d'un système split classique. Ensuite, le complexe est complété par un condensateur que vous pouvez fabriquer vous-même. Cette opération nécessite une « bobine » de cuivre d'environ 1 mm d'épaisseur, qu'il faut ensuite placer dans un boîtier en plastique ou en métal - par exemple un réservoir ou une cuve. Le tube préparé est enroulé sur un noyau, qui peut être un cylindre dont les dimensions permettent de l'intégrer dans la cuve. En utilisant un modèle perforé, vous pouvez former des tours à intervalles égaux, ce qui rendra l'air plus efficace ; de nombreux artisans le font avec l'injection ultérieure de fréon, qui agira comme un réfrigérant. Plus loin structure assemblée connecté au système de chauffage de la maison via un circuit externe.

U équipement de chauffage, pour le fonctionnement duquel suffisamment types chers les vecteurs énergétiques tels que le gaz, l’électricité, les solides et carburant liquide, est apparu relativement récemment alternative intéressante– pompe à chaleur eau-eau. Pour faire fonctionner de tels équipements, qui commencent tout juste à gagner en popularité en Russie, il faut des sources d'énergie inépuisables, caractérisées par un faible potentiel. Dans ce cas, l'énergie thermique peut être extraite de presque toutes les sources d'eau, qui peuvent être des réservoirs naturels et artificiels, des puits, des puits, etc. Si le calcul et l'installation d'une telle unité de pompage sont effectués correctement, elle est alors capable de fournir chauffage des bâtiments résidentiels et industriels tout au long de la période hivernale.

Éléments structurels et principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement des pompes à chaleur envisagées pour chauffer une maison ressemble au principe de fonctionnement des équipements de réfrigération, mais à l'envers. Si unité de réfrigérationévacue une partie de la chaleur de sa chambre interne vers l'extérieur, abaissant ainsi la température à l'intérieur, le travail de la pompe à chaleur consiste alors à refroidir l'environnement et à chauffer le liquide de refroidissement, qui se déplace dans les tuyaux du système de chauffage. Les pompes à chaleur air-eau et eau souterraine fonctionnent sur le même principe, qui utilisent également de l'énergie provenant de sources à faible potentiel pour chauffer des locaux résidentiels et industriels.

Le schéma de conception d'une pompe à chaleur eau-eau, qui est la plus productive parmi les appareils utilisant des sources d'énergie à faible potentiel, suppose la présence d'éléments tels que :

le circuit extérieur le long duquel se déplace l'eau, pompée à partir d'une source d'eau ;
un circuit interne à travers lequel le réfrigérant circule dans la canalisation ;
un évaporateur dans lequel le réfrigérant est converti en gaz ;
un condenseur dans lequel le réfrigérant gazeux redevient liquide ;
un compresseur conçu pour augmenter la pression d'un gaz réfrigérant avant qu'il n'entre dans le condenseur.

Ainsi, il n’y a rien de compliqué dans la conception d’une pompe à chaleur eau/eau. S'il y a un réservoir naturel ou artificiel à proximité de la maison, il est préférable d'utiliser pour chauffer le bâtiment une pompe à chaleur eau-eau, le principe de fonctionnement et caractéristiques de conception qui se composent des éléments suivants.

Le circuit, qui est l'échangeur de chaleur primaire dans lequel circule l'antigel, est situé au fond du réservoir. Dans ce cas, la profondeur à laquelle l'échangeur thermique primaire est installé doit être inférieure au niveau de congélation du réservoir. L'antigel, passant par le circuit primaire, est chauffé à une température de 6 à 8°, puis envoyé à l'échangeur de chaleur, dégageant de la chaleur sur ses parois. La tâche de l'antigel circulant dans le circuit primaire est de transférer l'énergie thermique de l'eau au réfrigérant (fréon).
Dans le cas où le schéma de fonctionnement de la pompe à chaleur implique le captage et le transfert d'énergie thermique de l'eau pompée d'un puits souterrain, le circuit antigel n'est pas utilisé. Eau de puits tuyau spécial traverse la chambre de l'échangeur de chaleur, où il cède son énergie thermique au réfrigérant.
L'échangeur de chaleur des pompes à chaleur est l'élément le plus important de leur conception. Il s'agit d'un appareil composé de deux modules : un évaporateur et un condenseur. Dans l'évaporateur, le fréon, amené par un tube capillaire, commence à se dilater et se transforme en gaz. Lorsque le fréon gazeux entre en contact avec les parois de l'échangeur de chaleur, une énergie thermique de faible qualité est transférée au réfrigérant. Du fréon chargé d'une telle énergie est fourni au compresseur.
Le compresseur comprime le gaz fréon, provoquant une augmentation de la température du réfrigérant. Après compression dans la chambre du compresseur, le fréon pénètre dans un autre module de l'échangeur de chaleur - le condenseur.
Dans le condenseur, le fréon gazeux se transforme à nouveau en liquide et l'énergie thermique qu'il accumule est transférée aux parois du récipient dans lequel se trouve le liquide de refroidissement. En entrant dans la chambre du deuxième module échangeur de chaleur, le fréon, qui est à l'état gazeux, se condense sur les parois capacité de stockage, leur transmet de l'énergie thermique, qui est ensuite transférée à l'eau située dans une telle chambre. Si, à la sortie de l'évaporateur, le fréon a une température de 6 à 8 degrés Celsius, alors à l'entrée du condenseur d'une pompe à chaleur eau-eau, grâce au principe de fonctionnement décrit ci-dessus d'un tel dispositif , sa valeur atteint 40 à 70 degrés Celsius.

Ainsi, le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur repose sur le fait que le réfrigérant, lors du passage à l'état gazeux, prélève l'énergie thermique de l'eau, et lors du passage à état liquide dans le condenseur libère l'énergie accumulée vers le milieu liquide - le liquide de refroidissement du système de chauffage.

Les pompes à chaleur air-eau et eau souterraine fonctionnent exactement sur le même principe ; la seule différence réside dans le type de source utilisée pour produire de l’énergie thermique à faible potentiel. Autrement dit, la pompe à chaleur a un principe de fonctionnement qui ne varie pas selon le type ou le modèle de l'appareil.

L’efficacité avec laquelle la pompe à chaleur chauffe le liquide de refroidissement du système de chauffage est largement déterminée par les fluctuations de la température de l’eau, une source d’énergie à faible potentiel. De tels appareils démontrent une grande efficacité lorsqu'ils travaillent avec de l'eau provenant de puits, où la température du milieu liquide tout au long de l'année est comprise entre 7 et 12 degrés Celsius.

La pompe eau-eau est l’un des types de pompes à chaleur au sol

Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur eau-eau, qui garantit le haut rendement de cet équipement, permet l'utilisation de tels appareils pour équiper les systèmes de chauffage des bâtiments résidentiels et industriels non seulement dans les régions avec des hivers chauds, mais aussi dans les régions du nord.

Pour que la pompe à chaleur, dont le schéma de fonctionnement est décrit ci-dessus, démontre une efficacité élevée, vous devez savoir choisir le bon équipement. Il est fortement conseillé que le choix d'une pompe à chaleur eau-eau (ainsi que « air-eau » et « terre-eau ») soit effectué avec la participation d'un spécialiste qualifié et expérimenté.

Lors du choix d'une pompe à chaleur pour le chauffage de l'eau, les paramètres suivants d'un tel équipement sont pris en compte :

la productivité, qui détermine la superficie du bâtiment dont la pompe peut assurer le chauffage ;
la marque sous laquelle l'équipement a été fabriqué (ce paramètre doit être pris en compte car les entreprises sérieuses, dont les produits ont déjà été appréciés par de nombreux consommateurs, accordent une attention particulière à la fois à la fiabilité et à la fonctionnalité des modèles qu'elles produisent) ;
le coût de l'équipement sélectionné et de son installation.

Lors du choix des pompes à chaleur eau-eau, air-eau, terre-eau, il est recommandé de faire attention à la disponibilité d'options supplémentaires pour de tels équipements. Cela inclut notamment les opportunités suivantes :

contrôler le fonctionnement des équipements en mode automatique (les pompes à chaleur fonctionnant dans ce mode grâce à un contrôleur spécial permettent de créer dans le bâtiment qu'elles desservent conditions confortables pour l'hébergement; la modification des paramètres de fonctionnement et d'autres actions pour contrôler les pompes à chaleur équipées d'un contrôleur peuvent être effectuées à l'aide d'un appareil mobile ou d'une télécommande) ;
utiliser des équipements pour chauffer l'eau dans un système d'alimentation en eau chaude (faites attention à cette option car dans certains modèles (surtout anciens) de pompes à chaleur, dont le collecteur est installé dans des réservoirs ouverts, il n'est pas disponible).

Calcul de la puissance des équipements : règles de mise en œuvre

Avant de commencer à choisir un modèle de pompe à chaleur spécifique, vous devez élaborer une conception du système de chauffage qu'un tel équipement servira, ainsi que calculer sa puissance. De tels calculs sont nécessaires pour déterminer la demande réelle en énergie thermique d'un bâtiment avec certains paramètres. Dans ce cas, il faut prendre en compte les déperditions thermiques dans un tel bâtiment, ainsi que la présence d'un circuit d'alimentation en eau chaude dans celui-ci.

Pour une pompe à chaleur eau-eau, le calcul de la puissance est effectué selon la méthode suivante.

Tout d’abord, déterminez la superficie totale du bâtiment à chauffer pour laquelle la pompe à chaleur achetée sera utilisée.
Après avoir déterminé la superficie du bâtiment, vous pouvez calculer la puissance de la pompe à chaleur capable de fournir du chauffage. Lors de l'exécution de ce calcul, ils respectent la règle suivante : pour 10 m². m de surface de bâtiment nécessite 0,7 kilowatts de puissance de pompe à chaleur.
Si la pompe à chaleur sera également utilisée pour assurer le fonctionnement Systèmes ECS, puis 15 à 20 % sont ajoutés à la valeur résultante de sa puissance.

Le calcul de la puissance de la pompe à chaleur, effectué selon la méthode décrite ci-dessus, est pertinent pour les bâtiments dans lesquels la hauteur sous plafond ne dépasse pas 2,7 mètres. Des calculs plus précis prenant en compte toutes les caractéristiques des bâtiments à chauffer à l'aide d'une pompe à chaleur sont effectués par des employés d'organismes spécialisés.

Pour une pompe à chaleur air-eau, le calcul de la puissance est effectué selon une méthode similaire, mais en tenant compte de certaines nuances.

Comment fabriquer soi-même une pompe à chaleur

Ayant une bonne compréhension du fonctionnement d'une pompe à chaleur eau-eau, vous pouvez fabriquer un tel appareil de vos propres mains. En fait, une pompe à chaleur maison est un ensemble de produits prêts à l'emploi appareils techniques, correctement sélectionnés et connectés dans un certain ordre. Pour qu'une pompe à chaleur artisanale démontre une efficacité élevée et ne pose pas de problèmes de fonctionnement, il est nécessaire d'effectuer un calcul préliminaire de ses principaux paramètres. Pour ce faire, vous pouvez utiliser les programmes appropriés et les calculateurs en ligne sur les sites Web des fabricants de tels équipements ou contacter des spécialistes spécialisés.

Ainsi, pour fabriquer une pompe à chaleur de vos propres mains, vous devez sélectionner ses éléments d'équipement en fonction de paramètres pré-calculés et effectuer leur installation correcte.

Compresseur

Un compresseur pour pompe à chaleur fabriqué par vous-même peut être extrait d'un vieux réfrigérateur ou d'un système split, en faisant attention à la puissance d'un tel appareil. L'avantage d'utiliser des compresseurs issus de systèmes split est niveau faible bruit créé lors de leur fonctionnement.

Condensateur

Comme condenseur pour une pompe à chaleur maison, vous pouvez utiliser un serpentin démonté d'un vieux réfrigérateur. Certaines personnes le fabriquent elles-mêmes en utilisant de la plomberie ou un tuyau de réfrigération spécial. Comme récipient dans lequel placer le serpentin du condenseur, vous pouvez prendre un réservoir en acier inoxydable d'un volume d'environ 120 litres. Pour placer une bobine dans un tel réservoir, celle-ci est d'abord coupée en deux moitiés, puis, lorsque l'installation de la bobine est terminée, elle est soudée.

Il est très important de calculer sa superficie avant de choisir ou de fabriquer sa propre résistance. Pour ce faire, vous avez besoin de la formule suivante :

P3 = MT/0,8PT

Les paramètres utilisés dans cette formule sont :

MT – puissance thermique générée par la pompe à chaleur (kW) ;
PT est la différence entre les températures à l'entrée de la pompe à chaleur et à la sortie.

Pour éviter la création de bulles d'air dans le condenseur de la pompe à chaleur du réfrigérateur, l'entrée du serpentin doit être située dans la partie supérieure du récipient et la sortie de celui-ci doit être située dans la partie inférieure.

Évaporateur

Comme récipient pour l'évaporateur, vous pouvez utiliser un simple fût en plastique d'une capacité de 127 litres avec un col large. Pour créer une bobine dont la surface est déterminée selon le même schéma que pour un condensateur, elle est également utilisée tube en cuivre. Les pompes à chaleur artisanales utilisent généralement des évaporateurs submersibles, dans lesquels le fréon liquéfié pénètre par le bas et se transforme en gaz au sommet du serpentin.

Très soigneusement en utilisant la soudure lorsque autoproduction Pour une thermopompe, un thermostat doit être installé, puisque cet élément ne peut pas être chauffé à des températures supérieures à 100 degrés Celsius.

Pour alimenter en eau les éléments d'une pompe à chaleur artisanale, ainsi que pour la vidanger, des tuyaux d'égout ordinaires sont utilisés.

Les pompes à chaleur eau-eau, par rapport aux appareils air-eau et sol-eau, sont de conception plus simple, mais plus efficaces, c'est pourquoi les équipements de ce type sont le plus souvent fabriqués indépendamment.

Assembler une pompe à chaleur maison et la mettre en service

Pour assembler et mettre en service une pompe à chaleur maison, vous aurez besoin des éléments suivants : Consommables et l'équipement:

Machine de soudage;
pompe à vide (pour tester le vide de l'ensemble du système);
une bouteille de fréon dont le remplissage s'effectue via une vanne spéciale (l'installation de la vanne dans le système doit être prévue à l'avance) ;
des capteurs de température installés sur des tuyaux capillaires à la sortie de l'ensemble du système et à la sortie de l'évaporateur ;
relais de démarrage, fusible, rail DIN et panneau électrique.

Toutes les soudures et connexions filetées Lors du montage, il convient de le faire le plus efficacement possible pour garantir l'étanchéité absolue du système à travers lequel le fréon se déplacera.

Dans le cas où l'eau d'un réservoir ouvert agit comme source d'énergie à faible potentiel, il est en outre nécessaire de fabriquer un collecteur dont la présence suppose le principe de fonctionnement des pompes à chaleur de ce type. S'il est prévu d'utiliser de l'eau provenant de source souterraine, il est nécessaire de forer deux puits, dans l'un desquels l'eau sera déversée après avoir traversé l'ensemble du système.

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