Dans les pompes à chaleur à compresseur les plus courantes, il s'agit de l'énergie mécanique nécessaire pour entraîner le compresseur. La source la plus courante de son entraînement est un moteur électrique ou - beaucoup moins souvent - un moteur à combustion interne.
Efficacité de la pompe à chaleur
La mesure de l'efficacité du compresseur d'une pompe est le rapport de la chaleur obtenue à l'énergie électrique (mécanique) utilisée pour l'entraîner. Nous le marquons avec la lettre symbole COP (coefficient de performance). La valeur COP dépend de nombreux facteurs. Il s'agit notamment des propriétés techniques du compresseur et du fluide de travail, qui peuvent être: de l'ammoniac toxique, des fréons nocifs pour l'environnement ou du dioxyde de carbone. Selon la variante, le COP peut différer jusqu'à 50% - les autres conditions de fonctionnement de la pompe étant identiques. Un autre facteur déterminant le COP est la différence de température entre la source de chaleur la plus basse, c'est-à-dire l'environnement dont nous voulons tirer de l'énergie, et la température du fluide chauffant,c'est-à-dire de l'eau (parfois du fréon) alimentant le système de chauffage.
La chaleur peut être obtenue à partir de l'air, des eaux souterraines ou de la terre, tandis que la chaleur du sol peut être obtenue par des sondes dans des forages profonds ou un collecteur à partir de tuyaux placés à environ un mètre sous la surface de la terre. Chacune des sources de chaleur mentionnées a une température différente, donc avec la même technologie, la pompe à chaleur aura une valeur COP différente pour la même température du fluide caloporteur (source supérieure).
- Sondes en haute mer. Du point de vue de l'indice COP, les sondes en eau profonde sont les plus avantageuses, car la température du sol déjà à plusieurs dizaines de mètres sous le sol est supérieure à 10 ° C.
- Eaux souterraines. Les propriétés des eaux souterraines, qui sont non seulement à haute température (environ 8 degrés C), mais également à grande capacité thermique, sont également favorables. Lors de l'utilisation des eaux souterraines comme source de chaleur, un inconvénient majeur est cependant le colmatage fréquent des puits de rejet.
Comme on sait que "personne n'est sans défauts", les meilleures sources de chaleur souterraine en ont également. Les sondes de haute mer se caractérisent par un prix élevé et, au fil du temps, la température à leur voisinage diminue (lorsque les puits sont trop proches les uns des autres), ce qui entraîne une diminution de la valeur du COP.
- Air. Malgré ces inconvénients, l'indice COP pour les sources de chaleur inférieures décrites ci-dessus est de 30 à 50% plus élevé que lorsqu'il s'agit d'air. Les pompes à chaleur aérothermiques sont les moins chères en termes d'investissements, mais aussi les moins économes en énergie. Pour la température extérieure inférieure à -5 degrés C, c'est-à-dire pendant la période de demande de chaleur la plus élevée (plus de 50%) pour chauffer la maison et l'eau, dans les meilleures pompes (à dioxyde de carbone), le COP est légèrement supérieur à 1,5. Dans le reste (fréon) - il est nécessaire d'utiliser des radiateurs électriques dans l'installation également à des températures plus élevées.
(Je ne parle pas ici d'un collecteur plat, dont l'efficacité se situe entre les sondes d'air et d'eau profonde, et cela est dû à une aversion personnelle pour cette solution, qui - en raison du refroidissement du sol - transforme le paysage du jardin potager en toundra.)
Pompe à chaleur et écologie
Valeur COP supérieure à 1 peut suggérer qu'une pompe à chaleur est une source écologique dans les situations où il n'y a pas de source d'énergie de chauffage alternative au réseau électrique.
Cependant, ce n’est pas le cas. Nous pouvons toujours utiliser des combustibles solides ou liquides. Dans les systèmes modernes avec chaudières à combustible solide, avec un fonctionnement un peu plus lourd que dans le cas des sources réseau, nous pouvons chauffer la maison avec des granulés écologiques (pas avec du charbon de pois écologique!).
Il existe également du mazout écologique ou du GPL; Cependant, ces carburants ne sont pas beaucoup moins chers que l'électricité, compte tenu du coût des réservoirs.
Pompes en Pologne
Considérant que le rendement du système électrique en Pologne est au niveau de 25% (compte tenu de l'état technique de nos centrales au charbon et des pertes de transmission), l'utilisation d'une pompe à chaleur avec COP = 5 serait une solution bénéfique pour l'environnement, ce qui est possible avec la combinaison de la meilleure source de chaleur chauffer avec chauffage au sol à basse température.
Dans une telle situation, le bénéfice environnemental ne résulterait pas de la réduction des émissions de CO2, mais d'une moindre pollution de l'environnement par les produits de combustion, grâce à l'utilisation d'installations de désulfuration, de dénitrification et de dépoussiérage dans l'industrie de l'énergie industrielle, qui n'est pas disponible dans les chaudières domestiques.
Comme vous pouvez le voir, ce n'est que dans des cas exceptionnels que nous pouvons parler des avantages environnementaux de l'utilisation des pompes à chaleur. Cependant, ils sont sans aucun doute bénéfiques pour l'industrie électrique et c'est probablement la raison pour laquelle, comme le rapporte la presse, le Fonds national pour la protection de l'environnement travaille sur des systèmes de cofinancement des pompes à chaleur, qui soutiendront - sous prétexte de soutenir l'environnement et les consommateurs - les producteurs de ces deux appareils et … énergie électrique.
Une partie de l'électricité du soleil
Il y a aussi un visage plus brillant de cette technologie. Imaginons que la source d'électricité d'une pompe à chaleur soit des cellules photovoltaïques ou hybrides - photovoltaïques-thermiques (PVT).
Ces derniers sont - pour le dire simplement - un capteur thermique plat recouvert de cellules photovoltaïques (PV). L'avantage d'une telle structure est l'augmentation de l'efficacité de la production d'électricité et la durabilité de la cellule refroidie, ainsi que l'apport de chaleur. Il est vrai que la chaleur a une température inférieure à celle que l'on peut trouver dans un capteur solaire classique, car en raison de la diminution de l'efficacité de la production d'électricité, la température du capteur ne doit pas dépasser 40oC.
Par conséquent, à partir de cellules hybrides, nous avons à la fois de la chaleur et de l'électricité - mais pas seulement lorsqu'il fait froid et sombre, c'est-à-dire pendant la saison de chauffage. Si nous pouvions transférer l'excédent d'électricité produit en été vers le réseau (ce qui est courant dans les pays qui prennent la protection de l'environnement au sérieux) et utiliser en plus l'excès de chaleur pour chauffer le sol dont notre pompe l'extrait en hiver, nous obtiendrions un effet environnemental extraordinaire en chauffant la maison sans aucune émission de CO2.
Dans les pays où les autorités ne soutiennent pas les entreprises installant des collecteurs avec des subventions, les cellules hybrides coûtent environ 1100 / m2; avec les installations, il est donc inférieur à l'installation solaire de 2 500 / m2 subventionnée par le Fonds national pour la protection de l'environnement.
En supposant que la partie sud du toit soit recouverte de cellules hybrides d'une superficie de 50 m2, dans des conditions favorables, nous pouvons produire plus de 5 000 kWh d'électricité et 25 000 kWh de chaleur. En accumulant cette chaleur dans le sol même avec un rendement de 30%, on peut facilement obtenir un COP = 5, même en utilisant des radiateurs au lieu d'un chauffage par le sol optimal à basse température. Cela signifie que l'électricité produite par les cellules hybrides nous permet d'obtenir de l'eau chaude pour une famille de 5 personnes (4000 kWh) et de chauffer une maison d'une surface utile de 150 m2, construite dans un cadre scandaleusement bas - bien que permis par l'ordonnance sur les conditions techniques à remplir par les bâtiments - norme énergétique (21 000 kWh).(Et pourtant, il est facile et économique de construire une maison qui consomme huit fois moins d'énergie pour le chauffage!)
Cellules photovoltaïques sans support
Malheureusement, l'utilisation généralisée de telles installations entraînerait d'énormes pertes pour l'industrie électrique et il n'y a probablement donc pas de support pour les sources d'énergie renouvelables à partir de cellules photovoltaïques. En protégeant les intérêts du puissant secteur de l'électricité par le gouvernement, nous paierons d'énormes sanctions en cas de non-mise en œuvre des directives européennes soutenant les sources d'énergie renouvelables, y compris les installations domestiques pour les cellules hybrides. Et c'est probablement pour cela qu'ils recevront le soutien des pompes à chaleur, qui en elles-mêmes n'apportent pas de soulagement à la nature polonaise, mais ne font qu'augmenter les profits des entreprises énergétiques. Mais c'est un sujet pour une autre histoire …
