Pompes à chaleur, c'est-à-dire chauffage bon marché

La différence la plus importante entre une chaudière et une pompe à chaleur est la source d'énergie que ces appareils traitent. Dans la chaudière, ce sont des combustibles: gaz, fioul, charbon ou bois, pour lesquels il faut payer. D'autre part, la pompe utilise de l'énergie gratuite stockée dans le sol, les eaux souterraines ou dans l'air. Cependant, pour obtenir et traiter cette énergie, une certaine quantité d'énergie doit également être fournie à la pompe elle-même (pour alimenter le compresseur et la pompe de circulation). Le rapport entre la puissance de chauffage de la pompe et la quantité d'électricité qu'elle consomme est une mesure du rendement, c'est-à-dire du rendement de la pompe. Les pompes à haut rendement de chaque kilowatt d'électricité qui leur sont fournis «produisent» plus de 4 kW de puissance de chauffage.Cependant, cette efficacité diminue à mesure que la différence de température entre la source de chaleur et le récepteur, c'est-à-dire le système de chauffage domestique, augmente. Par conséquent, l'utilisation d'une pompe à chaleur apporte les plus grands avantages lorsqu'il est possible d'obtenir de la chaleur à partir d'une source avec la température la plus élevée possible et d'alimenter des installations de chauffage central avec la température la plus basse du fluide caloporteur, c'est-à-dire systèmes de chauffage à basse température (par ex. chauffage au sol ou mural).systèmes de chauffage à basse température (par ex. chauffage au sol ou mural).systèmes de chauffage à basse température (par ex. chauffage au sol ou mural).
Sources de chaleur
Une bonne source de chaleur est l'une des conditions de base pour un fonctionnement efficace d'un système de chauffage avec une pompe à chaleur. En Pologne, les eaux souterraines ou le sol sont le plus souvent utilisés comme source de chaleur, beaucoup moins souvent l'air.
Les eaux souterraines. Ce sont les meilleures ressources énergétiques, car elles ont la même température toute l'année - de 7,5 à 12 ° C, elles garantissent donc un rendement élevé du système de chauffage tout au long de l'année.
Afin d'obtenir de la chaleur à partir des eaux souterraines, il est nécessaire de construire deux puits - un puits d'exploitation, à partir duquel la pompe prend de la chaleur, et un puits de décharge, à travers lequel l'eau refroidie retourne au sol. La distance entre les puits doit être d'au moins 15 mètres.
Cependant, il existe certaines difficultés pour obtenir de la chaleur à partir des eaux souterraines, comme la nécessité de trouver un aquifère de capacité suffisamment élevée ou la préparation - conformément à la réglementation - d'une documentation, appelée enquête légale sur l'eau.
Sol. Pour obtenir de la chaleur du sol, le soi-disant collecteurs au sol, c'est-à-dire des tuyaux en PE enterrés dans le sol dans lesquels circule un liquide antigel (par exemple du glycol). Les collecteurs au sol peuvent être de trois types:
- horizontal - à partir de tuyaux posés à une profondeur de 1,5 à 2 m. Un tel collecteur est relativement bon marché, mais occupe une surface assez grande, environ 1,5 à 2 fois la surface que la pompe doit chauffer (un collecteur pour une maison d'une superficie de 200 m2 est de 300 à 400 m2). Le capteur horizontal est également sensible aux variations de la température extérieure, ce qui peut réduire l'efficacité de la pompe à chaleur lors de gelées prolongées;
- spirale - très similaire aux horizontales, mais avec des tuyaux disposés en spirale, de sorte que les fouilles sont un peu plus profondes, mais plus courtes;
- verticales - ce sont des colonnes de tuyaux enfouis dans le sol à une profondeur de 20 m, bien qu'il y en ait aussi des plus profondes. Le nombre de forages dépend des besoins en chaleur du bâtiment. Les avantages d'un tel capteur sont: un rendement élevé et une faible sensibilité aux changements de température extérieure (à une profondeur de 10 m et en dessous, la température est constante tout au long de l'année et s'élève à 10 ° C), ainsi qu'une surface de sol relativement petite. Cependant, la construction d'un collecteur vertical est beaucoup plus onéreuse qu'un collecteur horizontal ou en spirale.
Air extérieur. C'est sans aucun doute la source de chaleur la moins chère et la plus facile à obtenir, surtout lorsque la parcelle est petite. Les dernières pompes à chaleur peuvent obtenir de la chaleur de l'air extérieur même lorsque sa température descend à -20 ° C.
Installations de chauffage
L'efficacité de la pompe à chaleur augmente, plus la différence de température entre la source de chaleur et le récepteur de chaleur, qui est un système de chauffage domestique, est réduite. Par conséquent, l'utilisation d'une pompe à chaleur apporte les plus grands avantages lorsqu'elle coopère avec un système de chauffage à basse température - au sol ou au mur. Vous pouvez également faire une installation de radiateurs à basse température, mais les radiateurs devraient alors avoir une surface relativement grande, ce qui serait plus cher et prendrait beaucoup de place dans la maison.
Sélection de la pompe à chaleur Puissance de la pompe
. Lors du choix d'une pompe, le plus important est de sélectionner correctement sa puissance de chauffage. Une pompe trop petite ne pourra pas offrir de confort thermique. Une pompe trop grande, à son tour, signifie non seulement des coûts inutiles, mais également un fonctionnement plus coûteux (consommation d'énergie plus élevée), ce qui pourrait remettre en question la rentabilité de l'ensemble de l'investissement. Le choix de la taille des pompes nécessitant une grande expérience, il est préférable de le confier à une entreprise qui fabrique ou installe les pompes. Cependant, il faut savoir que la puissance de la pompe peut être sélectionnée de trois manières:
- puissance correspondant exactement à la demande de chaleur pendant la période des plus fortes baisses de température (généralement -20 ° C);
- puissance inférieure à la demande de pointe: on suppose alors à l'avance que la chaleur manquante sera périodiquement renouvelée à partir d'autres sources, comme une cheminée, une chaudière ou des radiateurs électriques;
- puissance supérieure à la demande calculée: alors la pompe n'est utilisée que pendant la période d'application du 2ème tarif électricité.
Type de compresseur. L'élément de base de chaque pompe est le compresseur. La durabilité de la pompe en dépend. Vous pouvez choisir des pompes avec des compresseurs Scroll ou des compresseurs à piston. Chacun d'eux fonctionne dans des conditions différentes, un spécialiste doit donc décider lequel sera le meilleur.
Avec ou sans plateau. La rentabilité des pompes à chaleur augmente considérablement si, en plus de chauffer la maison, elles sont également utilisées pour préparer de l'eau chaude (chauffer de l'eau pour quatre personnes avec une pompe à chaleur coûte autant que préparer de l'eau pour une personne avec un chauffage électrique). Pour cela, vous avez besoin d'un chauffe-eau avec une bobine.
Si la maison est petite (jusqu'à 200 m2), et une famille de trois ou quatre, alors un réservoir de stockage de 150-200 l est largement suffisant.Certains fabricants de pompes placent des réservoirs de cette capacité dans le même boîtier que la pompe. Si la demande en eau chaude est plus importante, il vaut mieux acheter la pompe elle-même et acheter un réservoir d'une capacité de 300 ou même 400 litres.
Les
pompes à chaleur sont-elles la source de chaleur la moins chère? Pas besoin de payer pour le carburant, les inspections de chaudières, le nettoyage de la cheminée Les seuls coûts d'exploitation sont les frais d'électricité qui alimente la pompe à chaleur. Par conséquent, les coûts de chauffage et de préparation de l'eau chaude représentent en moyenne la moitié des coûts de chauffage au gaz naturel. Si on compare le chauffage avec une thermopompe au chauffage avec des combustibles plus chers, comme le mazout ou le gaz naturel, les différences seront encore plus grandes.
Cependant, pour de futurs «profits», vous devez payer plus tôt - un système de chauffage avec une pompe à chaleur coûte beaucoup plus cher qu'une chaufferie au gaz ou au mazout. Par conséquent, avant de prendre une décision, il convient de vérifier au préalable si cela sera réellement rentable. Pour le savoir, il faut compter combien de temps les économies résultant de la baisse des factures de chauffage couvriront la différence de dépenses d'investissement entre une installation de pompe à chaleur et une chaufferie traditionnelle ou autre source de chaleur - par exemple une cheminée avec un système de distribution d'air chaud.
Exemple. Si l'on suppose que les coûts de conception, de matériaux et de construction de la chaufferie à gaz (chaudière sur pied + ballon d'eau chaude sanitaire), le raccordement au gaz et la cheminée seront de 20000, et les coûts d'installation correspondants avec une pompe à chaleur (avec un échangeur de chaleur au sol horizontal ou en spirale ou des puits et un ballon d'eau chaude sanitaire d'une capacité de 300 litres) s'élèvera à 30 000, la différence des dépenses en capital est de 10 000. Si l'on suppose alors que chauffer une maison d'une superficie d'environ 180 à 200 m2 au gaz naturel coûte 2 000 par an et qu'une thermopompe divise par deux le coût, soit 1 000, alors il s'avère que les coûts supplémentaires que nous avons engagés lors de la décision d'installer une pompe à chaleur seront payants après 10 ans.
Si l'installation avec une pompe à chaleur nous coûtera plus cher (nous achèterons une pompe plus chère ou nous serons obligés de fabriquer des capteurs verticaux coûteux) ou si la demande de chaleur dans la maison sera plus faible (c'est le cas dans les maisons de plus petite superficie ou les maisons très bien isolées), alors le délai de récupération les investissements peuvent être considérablement prolongés (même jusqu'à 30 à 40 ans). Mais si la demande de chaleur est plus élevée que dans l'exemple décrit (par exemple, la maison est grande ou la famille est grande et consomme donc des quantités importantes d'eau chaude), ou si l'alternative à la pompe à chaleur est un combustible plus cher que le gaz naturel, alors l'argent investi dans la pompe à chaleur peut rembourser après quelques années.
Comment fonctionne la pompe
Le principe d'une pompe à chaleur est similaire à celui d'un réfrigérateur. Il est basé sur l'utilisation des propriétés d'un fluide spécial - le soi-disant fluide de travail qui, en circulant dans l'installation interne de la pompe, subit des changements de phase périodiques. On distingue ici les étapes suivantes:
- évaporation du fluide de travail après réception de la chaleur fournie à la pompe (du sol, de l'eau ou de l'air) - passage à la phase gazeuse,
- compression du gaz dans le compresseur entraînant une augmentation de sa pression et de sa température,
- transfert de chaleur vers l'installation chauffage,
- décompression du fluide de travail - passage à la phase liquide.
Collectionneur par conception uniquement
La sélection et le dimensionnement appropriés du capteur sont l'une des conditions fondamentales et les plus importantes pour le bon fonctionnement d'une pompe à chaleur. En particulier, il faut rappeler que:
1. Un sous-dimensionnement du collecteur conduit à une diminution de la température du fluide qui y circule, ce qui diminue le rendement de la pompe. De plus, la température négative du fluide peut entraîner le givrage des tuyaux et réduire leur section transversale, et par conséquent étrangler l'écoulement dans le collecteur.
2. La sélection d'une zone trop petite d'un collecteur plat peut provoquer un refroidissement important du sol et retarder la végétation des plantes plantées au-dessus du collecteur.
3. Le choix d'un collecteur vertical trop petit peut conduire à une diminution continue de la température du sol (d'un autre degré après chaque hiver), ce qui conduit à une diminution de l'efficacité du système. Pompes
multifonctions
Parmi les pompes à chaleur, il y a aussi celles pour lesquelles la source de chaleur peut être de l'air chauffé évacué de la maison par des conduits de ventilation. Et comme l'air chauffé est la source de chaleur la plus efficace, l'efficacité de ces appareils est très élevée. D'autant que, outre le chauffage de la maison et la préparation d'eau chaude sanitaire (certains modèles disposent d'un grand ballon intégré pour 160 ou 200 l d'eau), une telle pompe fait également office d'unité de ventilation avec récupération de chaleur.
Vous n'avez pas à vous soucier des performances de la pompe. Si la demande d'énergie est supérieure à la quantité de chaleur que la pompe est capable de générer, les radiateurs électriques installés dans l'appareil se mettront automatiquement en marche.