Pompe à chaleur DIY YouTube. Pompes à chaleur DIY. Prix des pompes à chaleur pour l'approvisionnement en eau

Les personnes qui s'installent en dehors de la ville doivent résoudre le problème du chauffage de leur maison. Les gazoducs ne sont pas disponibles partout et l'installation du chauffage électrique coûte très cher. De plus, dans les villages de vacances, il y a souvent des problèmes et des coupures de courant. L’installation d’une pompe à chaleur peut être une solution pour sortir de cette situation. L'industrie produit différents types d'équipements. De plus, vous pouvez fabriquer une pompe à chaleur de vos propres mains.

Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur pour chauffer une maison

Chaleur des puits

L'eau souterraine d'un puits est rarement utilisée pour chauffer les maisons en raison de la complexité de l'installation. Le système devrait être composé de deux puits. L'eau est prélevée sur l'un d'entre eux pour produire de la chaleur. La seconde est l’endroit où le liquide traversant le système de chauffage est évacué. La distance entre les puits doit être d'au moins 15 mètres.

Avant d'installer la pompe à chaleur, déterminez le sens d'écoulement eaux souterraines. Le puits de drainage doit être situé en aval. De plus, il est nécessaire d'assurer la filtration de l'eau des impuretés mécaniques et chimiques.

Énergie thermique de l'air

Une pompe à chaleur utilisant l’énergie de l’air est la conception la plus simple. Aucune tuyauterie n'est requise car l'air pénètre dans l'évaporateur directement depuis l'environnement. La chaleur est transférée au réfrigérant puis au liquide de refroidissement dans la pièce. Les liquides de refroidissement peuvent être de l'air (à travers le ventilateur plus proche) et de l'eau (dans les radiateurs de chauffage et les planchers chauffants).

Une pompe à chaleur air-air fonctionne sur le principe d’un climatiseur avec quelques différences :

Le système fonctionne à des températures négatives ;
T La thermopompe peut être la seule source de chaleur dans la maison ;
E économique par rapport aux climatiseurs standards, qui fonctionnent non seulement pour le refroidissement, mais aussi pour le chauffage.

La conception d’une pompe à chaleur utilisant l’énergie de l’air n’est pas difficile à mettre en œuvre

Avantages et inconvénients

Les avantages de l’utilisation d’une pompe à chaleur comprennent :

Possibilité d'utilisation dans des villages reculés où il n'y a pas de gazoduc.
Consommation économique d'électricité uniquement pour le fonctionnement de la pompe elle-même. Les coûts sont nettement 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.
Possibilité d'utiliser un générateur diesel comme source d'énergie et panneaux solaires. Autrement dit, en cas de panne de courant d'urgence, le chauffage de la maison ne s'arrêtera pas.
Le système est autonome et ne nécessite pas d’ajout d’eau ni de surveillance de son fonctionnement.
Installation respectueuse de l'environnement. Pendant le fonctionnement de la pompe, aucun gaz n'est généré et il n'y a aucune émission dans l'atmosphère.
La sécurité du travail. Le système ne surchauffe pas.
Polyvalence. Vous pouvez installer une pompe à chaleur qui fonctionne pour le chauffage et le refroidissement.
Durabilité d'utilisation. Le compresseur doit être remplacé tous les 15 à 20 ans.
Libération des locaux qui étaient destinés à la chaufferie. De plus, il n’est pas nécessaire d’acheter et de stocker du combustible solide.

Inconvénients des pompes à chaleur :

L'installation est coûteuse, même si elle est rentabilisée en cinq ans ;
DANS les régions du nord nécessiteront l'utilisation d'appareils de chauffage supplémentaires ;
g L'aménagement de la piste, bien que légèrement, perturbe l'écosystème du site : il ne sera pas possible d'utiliser le territoire pour un jardin ou un potager, il sera vide.

Pompe à chaleur DIY

Pour auto-assemblage la pompe à chaleur est la plus choisie circuits simples avec une utilisation minimale de pièces coûteuses. Avant de décider de fabriquer vous-même l'appareil, vous devez vous occuper de l'isolation de la maison. Si la maison se refroidit rapidement, la pompe à chaleur ne pourra pas la chauffer.

Du réfrigérateur

Un appareil assemblé à partir d'un vieux réfrigérateur peut servir de source de chaleur supplémentaire dans une pièce ou servir de plancher chauffant, et chauffera également une petite pièce.

Avant de commencer les travaux, choisissez un schéma pour la future conception et déterminez la source d'énergie. Habituellement, il est choisi sous terre ou dans un réservoir, et des décisions sont prises concernant son placement vertical ou horizontal.

La conception du système thermique du réfrigérateur est simple et accessible

Après avoir choisi un schéma, un dessin est réalisé. Les dimensions doivent y être calculées et indiquées, sur la base des données individuelles de la maison et de la cour.

Un exemple de dessin pour l'autoproduction d'un système thermique à partir d'un réfrigérateur

En plus de l'électroménager lui-même, vous devrez acheter les pièces suivantes :

C pompe de circulation;
À Supports en forme de L de 30 cm de long ;
B comme l'inox pour cent ou cent vingt litres ;
P. gomme et récipients métalliques de 100 litres;
M tuyaux métal-plastique et cuivre de différents diamètres.

La partie principale du réfrigérateur nécessaire pour assembler la pompe est le compresseur. La pièce doit être en état de marche.

Outils nécessaires au montage :

AVEC cuisinier;
Bulgare;
N ensemble d'outils de serrurier.

Après avoir préparé les matériaux et les outils, fixez le compresseur au mur à l'aide de supports. Procédez ensuite à l'assemblage des composants de la pompe :

Un condensateur est fabriqué. Coupez le récipient en métal préparé en deux avec un broyeur. Une bobine de cuivre est installée dans l'une des pièces. Ensuite, les moitiés sont reliées à l'aide d'une machine à souder. Dans le conteneur résultant, des trous filetés sont percés pour une connexion ultérieure du circuit de l'instrument.
Ils fabriquent un échangeur de chaleur. Un tuyau en cuivre est vissé sur une cuve en inox. Les deux extrémités sont sécurisées avec des lattes et des passages de plomberie y sont fixés.
Assemblez l'évaporateur. Placez la bobine dans un récipient en plastique. Le plastique convient car cette pièce ne surchauffe pas.
L'évaporateur résultant est fixé au mur avec des supports.

Après avoir préparé les composants, l'installation est assemblée et la vanne thermostatique est installée. Le réfrigérant est pompé dans le système et connecté à une source d’énergie.

Ne vous précipitez pas pour jeter votre vieux réfrigérateur : entre de bonnes mains, il peut trouver une « seconde vie »

Les conduites du système sont situées sous le niveau de congélation du sol ou dans un réservoir, également à une profondeur appropriée. Il existe des exemples où le propriétaire a installé un pipeline dans les égouts. Dans ce cas, un système de nettoyage sérieux était nécessaire. Une pompe de circulation est connectée au pipeline.

Du climatiseur

Il existe trois façons de construire une pompe à chaleur à partir d'un climatiseur :

Échangez les unités externes et internes. Les liquides de refroidissement peuvent être de l'eau et de l'air. Si l'eau est sélectionnée, le condenseur est installé dans un récipient.
Installez une vanne dans le climatiseur qui basculera entre quatre modes. Il s'agit d'un travail réservé à un spécialiste possédant les connaissances et les compétences nécessaires pour effectuer de telles modifications. Dans ce cas, il est conseillé d'utiliser dans un premier temps un appareil fonctionnant au froid et au chaud avec un interrupteur déjà installé.
Démonter complètement l'appareil et l'installer selon le circuit standard de la pompe à chaleur avec un évaporateur, un compresseur et un condenseur.

Pour convertir indépendamment un système split en pompe à chaleur, il est préférable d'utiliser un appareil déjà conçu de manière à fonctionner pour le chaud et le froid. Dans certains cas, vous n’avez même pas besoin de purger ou de remplir le réfrigérant. Assemblez l'installation selon le schéma.

Un schéma de conversion d'un système split en pompe à chaleur contribuera à créer une atmosphère chaleureuse dans la maison

Procédure de travail pour modifier le climatiseur :

Sélectionnez un réservoir en métal. En longueur, il doit être égal à la longueur de l'échangeur de chaleur externe, en largeur - dix centimètres de plus. Des tubes (raccords) sont découpés dans les parois latérales pour fournir et évacuer l'eau.
Retirez le boîtier supérieur de l'appareil et l'échangeur de chaleur externe.
Le radiateur est éloigné, évitant ainsi les plis dans les tubes réfrigérants. Si cela est fait avec soin, un remplissage de fréon ne sera pas nécessaire.
Retirez la turbine extérieure de l'arbre.
Des plaques supplémentaires sont ajoutées au radiateur. Ils peuvent être en cuivre ou en aluminium. Un radiateur placé dans un milieu aqueux sans ces plaques grille rapidement.
Sans endommager les tubes réfrigérants, descendez le radiateur dans le réservoir préalablement préparé. Les entrées du circuit sont hermétiquement fermées et scellées.
Une pompe circulaire est raccordée aux conduites d'alimentation et de sortie d'eau et la qualité et l'étanchéité du système sont vérifiées.

L'installation de plaques supplémentaires est une étape obligatoire dans la rénovation du climatiseur

S'il n'est pas possible de placer correctement le radiateur dans le réservoir à cause des tubes de fréon, alors ils sont coupés à la distance maximale de l'évaporateur puis soudés ensemble après avoir fait le plein de réfrigérant.

Dans cette version de conversion du système split, seul l'environnement dans lequel se trouve le radiateur a changé. Dans la configuration d'usine c'était aéré, maintenant c'est liquide. Ainsi, un système eau-eau ou eau-air peut être assemblé.

Une option pour un système divisé à partir d'un climatiseur pour aider ceux qui essaient de tout faire eux-mêmes

L'approvisionnement en eau est régulé à partir d'un puits. Pour ce faire, connectez les raccords du réservoir au pipeline.

Une tranchée peu profonde est creusée entre les puits pour accueillir les canalisations du circuit. Le pipeline lui-même est constitué de tuyaux en polyéthylène. Au moins deux boucles de tuyaux sont descendues dans chaque puits. Le pipeline est fixé avec du béton et isolé avec de la terre. Avant de couler le béton et de remblayer, vérifier l'étanchéité des raccords. Pour ce faire, le système est connecté à une pompe ; après avoir puisé de l'eau, la pompe est arrêtée et laissée pendant plusieurs heures. S'il n'y a pas de fuite, le travail est terminé.

Disposition des tuyaux dans le puits

Tous les tubes mènent à une ligne commune se terminant par un collecteur. Les raccords sont utilisés pour les connexions étanches.

Vidéo : comment fabriquer une pompe à chaleur

Ainsi, avec un peu de connaissances techniques et leur application pratique, vous pouvez mettre en œuvre des projets et rendre le chauffage domestique deux fois ou plus moins cher. De plus, les schémas décrits conviennent à l'isolation des allées de jardin et au chauffage des dépendances. Les unités de faible puissance peuvent servir de source de chaleur supplémentaire.

Une pompe à chaleur peut être une bonne alternative au chauffage traditionnel d'une maison de campagne, surtout s'il n'est pas possible de fournir du gaz. Le fonctionnement d'une telle pompe repose sur l'utilisation des derniers développements scientifiques dans le domaine de l'utilisation de diverses sources d'énergie alternatives. La chaleur nécessaire est obtenue en extrayant de la terre, de l'air et de l'eau.

En Russie, les pompes à chaleur sont encore un produit nouveau, mais dans d'autres pays développés, elles sont produites et utilisées avec succès depuis plus de trente ans. Sur notre marché, la faible demande peut s’expliquer par deux raisons principales :

méconnaissance de la population des principes de fonctionnement et des propriétés des pompes à chaleur en raison du manque quasi total d'information à ce sujet dans les médias et la presse ;
coût élevé des pompes à chaleur.

Avant de fabriquer une pompe à chaleur de vos propres mains, vous devez vous concentrer sur deux points : de quel type d'unité il s'agit et quels sont les principes de fonctionnement d'une telle pompe.

Une pompe à chaleur est une machine qui absorbe l'énergie thermique potentielle faible de l'environnement (terre, air, eau) et peut la transférer aux systèmes d'alimentation en chaleur sous forme d'air ou d'eau chauffés. Le fluide de travail pour le transfert de chaleur est le fréon.

En pratique, une pompe à chaleur est un réfrigérateur à action inverse : de la chaleur est produite à la place du froid. L'électricité est dépensée uniquement pour déplacer le fréon le long du circuit interne de la pompe, ses coûts sont donc relativement faibles.

L’ensemble du système fonctionne comme une chaudière lors du chauffage et comme un climatiseur lors du refroidissement.

Principe de fonctionnement

Note! La chaleur générée en été peut être utilisée avec succès pour chauffer une piscine.

Fabrication

La pompe à chaleur peut être fabriquée à partir de pièces disponibles à la ferme ou en achetant des pièces détachées d'occasion bon marché. La procédure d'installation est la suivante :

Nous achetons un compresseur prêt à l'emploi dans les magasins spécialisés ou utilisons un compresseur d'un climatiseur conventionnel. Nous le fixons au mur où sera située notre installation. La fiabilité de la fixation est assurée par deux supports L-300.
Nous fabriquons un condensateur. Pour ce faire, coupez en deux une cuve en inox d’un volume d’une centaine de litres. Nous installons une bobine constituée d'un mince tube de cuivre d'une épaisseur de paroi d'au moins 1 mm dans le réservoir. Pour le serpentin, vous pouvez acheter un tuyau de plomberie ou utiliser un tuyau en cuivre provenant d'un vieux réfrigérateur. Nous fabriquons la bobine comme suit :

à l'oxygène ou bouteille de gaz un tube de cuivre est enroulé, il est important de maintenir une petite distance entre les spires, qui doit être la même ;
Pour fixer la position des tours du tube, nous prenons deux coins en aluminium perforé et les fixons à la bobine de manière à ce que chaque tour de notre tube soit situé en face du trou du coin. Les coins assureront le même espacement des bobines et donneront une immuabilité géométrique à l’ensemble de la conception de la bobine.

Après avoir installé la bobine, nous soudons les moitiés du réservoir ensemble, après avoir préalablement soudé les raccords filetés nécessaires.
Nous fabriquons un évaporateur. Nous prenons un récipient en plastique fermé ordinaire d'un volume de 60 ou 80 litres. Nous y installerons un serpentin constitué d'un tube d'un diamètre de ¾ pouces et des raccords filetés pour les tuyaux de drainage et d'alimentation en eau (les tuyaux ordinaires sont autorisés Tuyaux d'eau). Nous fixons également l'évaporateur fini au mur à l'aide de supports en L de la taille requise.
Nous invitons un spécialiste à assembler le système, à souder les tuyaux en cuivre et à pomper au fréon. Sans expérience avec des équipements de réfrigération, vous ne devriez pas essayer d'effectuer ce travail vous-même. Cela peut entraîner une défaillance de la structure entière et entraîner des blessures graves.

Une fois la partie principale de notre système prête, il est nécessaire de la connecter aux dispositifs de distribution et d'admission de chaleur.

Le montage de l'installation d'apport de chaleur dépend du type de pompe et de source de chaleur.

Vidéo

La vidéo suivante détaille les caractéristiques des pompes à chaleur :

Plus de détails sur la conception d'une pompe maison dans la vidéo suivante :

Photo

Depuis l’Antiquité, l’humanité s’est « habituée » à utiliser les ressources naturelles disponibles. ressources énergétiques qui ils sont simplement brûlés pour produire de la chaleur ou pour être convertis en d'autres formes d'énergie. Les gens ont également appris à utiliser le potentiel caché des courants d’eau : ils sont partis de moulins à eau et ont atteint de puissantes centrales hydroélectriques. Cependant, ce qui semblait tout à fait suffisant il y a cent ans ne peut plus aujourd’hui satisfaire les besoins de la population croissante de la Terre.

Premièrement, les « réserves » naturelles ne sont pas encore sans fond, et l'extraction des ressources énergétiques devient chaque année de plus en plus difficile, se déplaçant vers des régions difficiles d'accès ou même vers les plateaux marins. Deuxièmement, la combustion de matières premières naturelles est toujours associée à des émissions de produits de combustion dans l'atmosphère, ce qui, compte tenu des énormes volumes actuels de ces émissions, a déjà amené la planète au bord d'une catastrophe environnementale. L'énergie des centrales hydroélectriques n'est pas suffisante et la perturbation de l'équilibre hydrologique des rivières entraîne également de nombreux conséquences négatives. L’énergie nucléaire, qui était autrefois considérée comme une « panacée », après plusieurs catastrophes d’origine humaine très médiatisées, soulève de nombreuses questions et, dans de nombreuses régions de la planète, la construction de centrales nucléaires est tout simplement interdite par la loi.

Il existe cependant d’autres sources d’énergie, pratiquement inépuisables, qui sont devenues largement utilisées relativement récemment. Les technologies modernes ont permis d’utiliser très efficacement l’énergie du vent, du soleil, des marées océaniques, etc. pour produire de l’électricité ou de la chaleur. L'une des sources alternatives est l'énergie thermique de l'intérieur, des réservoirs et de l'atmosphère de la Terre. C'est sur l'utilisation de telles sources que repose le fonctionnement des pompes à chaleur. Pour nous, de tels équipements font toujours partie de la catégorie des « nouveautés exotiques », et en même temps, de nombreux résidents européens chauffent ainsi leur maison - par exemple, en Suisse ou dans les pays scandinaves, le nombre de maisons dotées de systèmes similaires a dépassé 50 %. Ce type de production de chaleur commence progressivement à être pratiqué en Russie, même si les prix d'achat d'un équipement de haute technologie semblent encore très effrayants. Mais comme toujours, il y a des artisans passionnés qui font preuve de créativité et assemblent des pompes à chaleur de leurs propres mains.

L'objectif de cette publication est de permettre au lecteur d'examiner de plus près le principe de fonctionnement et la conception de base des pompes à chaleur, ainsi que de connaître leurs avantages et leurs inconvénients. De plus, des expériences réussies dans la création d'installations opérationnelles autonomes seront discutées.

Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur

Tout le monde n'y a pas pensé, mais autour de nous, il existe de nombreuses sources de chaleur qui « fonctionnent » toute l'année et 24 heures sur 24. Par exemple, même dans les froids les plus extrêmes, la température sous la glace d’un réservoir gelé reste positive. L'image est la même lorsqu'on s'enfonce plus profondément dans le sol - en dessous de la ligne de congélation, la température est presque toujours stable et approximativement égale à la moyenne annuelle caractéristique de cette région. L’air recèle également un potentiel thermique considérable.

Peut-être que quelqu'un sera dérouté par les températures apparemment basses de l'eau, du sol ou de l'air. Oui, ils appartiennent à des sources d'énergie à faible potentiel, mais leur principal « atout » est la stabilité, et les technologies modernes basées sur les lois de la thermophysique permettent de convertir même une légère différence en chauffage nécessaire. Et, vous devez en convenir, lorsque le gel dehors en hiver est de 20 degrés et qu'en dessous du niveau de congélation, le sol est de 5 ÷ 7 degrés, alors une telle différence d'amplitude est déjà tout à fait décente.

C'est cette propriété d'apport continu d'énergie à faible potentiel qui est intégrée au circuit de la pompe à chaleur. Essentiellement, cette unité est un appareil qui « pompe » et « concentre » la chaleur provenant d'une source inépuisable.

Vous pouvez faire une analogie avec le réfrigérateur familier. Les produits qui y sont placés pour le refroidissement et le stockage et l'air qui pénètre dans la chambre lorsque la porte est ouverte n'ont pas non plus une température très élevée. Mais si vous touchez la grille d'échange thermique du condenseur mur arrière réfrigérateur, il fait alors soit très chaud, soit même très chaud.

Le prototype d'une pompe à chaleur est un réfrigérateur familier dont la grille du condenseur chauffe pendant le fonctionnement.

Alors pourquoi ne pas utiliser ce principe pour chauffer le liquide de refroidissement ? Bien entendu, l'analogie avec un réfrigérateur n'est pas directe : il n'y a pas de source de chaleur externe stable et la majeure partie de l'énergie est gaspillée. Mais dans le cas d'une pompe à chaleur, une telle source peut être trouvée (organisée), et il s'agira alors d'un « réfrigérateur à l'envers » - l'objectif principal de l'unité sera précisément d'obtenir de la chaleur.

Sur quel principe ça marche ?

Il s'agit d'un système de trois circuits dans lesquels circulent des liquides de refroidissement.

Le corps de la thermopompe lui-même (item 1) contient deux échangeurs de chaleur (item 4 et 8), un compresseur (item 7), un circuit réfrigérant (item 5) et des dispositifs de réglage et de contrôle.
Le premier circuit (rep. 1) avec sa propre pompe de circulation (rep. 2) est situé (immergé) dans une source de chaleur de faible qualité (leur structure sera discutée ci-dessous). Recevoir de l'énergie thermique d'une source externe ininterrompue (indiquée par une large flèche rose), se réchauffer de seulement quelques degrés (généralement, lors de l'utilisation de sondes ou de collecteurs dans le sol ou l'eau - jusqu'à 4 ÷ 6 ° AVEC), le liquide de refroidissement en circulation entre échangeur de chaleur-évaporateur(pos. 4). C'est ici que se produit le transfert primaire de chaleur reçue de l'extérieur.
Le réfrigérant utilisé dans le circuit interne de la pompe (rep. 5) a un point d'ébullition extrêmement bas. En règle générale, on utilise ici l'un des fréons ou dioxyde de carbone modernes et respectueux de l'environnement (essentiellement du dioxyde de carbone liquéfié). Il s'approche de l'entrée de l'évaporateur (pos. 6) à l'état liquide, à pression réduite - ceci est assuré par un papillon réglable (pos. 10). La forme particulière de l'entrée de type capillaire et la forme de l'évaporateur contribuent à la transition quasi instantanée du réfrigérant à l'état gazeux. Selon les lois de la physique, l’évaporation s’accompagne toujours d’un refroidissement soudain et d’une absorption de la chaleur environnante. Cette section du circuit interne étant située dans le même échangeur de chaleur que le premier circuit, le fréon prélève l'énergie thermique du liquide de refroidissement, tout en le refroidissant (large flèche orange). Le liquide de refroidissement refroidi continue de circuler et gagne à nouveau de l'énergie thermique provenant d'une source externe.
Le réfrigérant, déjà à l'état gazeux, transférant la chaleur qui lui est transférée, entre dans le compresseur (position 7), où sous l'influence de la compression sa température augmente fortement. Ensuite, il entre dans l'échangeur de chaleur suivant (rep. 8), dans lequel se trouvent le condenseur et les tuyaux du troisième circuit de la pompe à chaleur. (pos. 11).
Ici, un processus complètement opposé se produit : le réfrigérant se condense, passant à l'état liquide, tout en transférant sa chaleur au liquide de refroidissement du troisième circuit. De plus, à l’état liquide à haute pression, il passe par le papillon, où la pression diminue, et le cycle de transformations physiques de l’état d’agrégation du réfrigérant se répète encore et encore.
Passons maintenant au troisième circuit (élément 11) de la pompe à chaleur. Il reçoit l'énergie thermique du fluide frigorigène chauffé par compression (large flèche rouge) à travers un échangeur de chaleur (rep 8). Ce circuit possède sa propre pompe de circulation (rep. 12), qui assure la circulation du liquide de refroidissement à travers les tuyaux de chauffage. Il est cependant beaucoup plus judicieux d'utiliser un ballon tampon soigneusement isolé (pos. 13), dans lequel la chaleur transférée s'accumulera. La réserve accumulée d'énergie thermique est utilisée pour les besoins de chauffage et d'approvisionnement en eau chaude, étant consommée progressivement, selon les besoins. Cette mesure vous permet de vous assurer en cas de coupure de courant ou de bénéficier d'un tarif nocturne moins cher pour l'électricité nécessaire au fonctionnement de la pompe à chaleur.

Si un ballon tampon est installé, un circuit de chauffage (pos. 14) avec sa propre pompe de circulation (pos. 15) y est déjà connecté, assurant le mouvement du liquide de refroidissement à travers les tuyaux du système (pos. 16). Comme déjà mentionné, il peut y avoir un deuxième circuit qui fournit de l'eau chaude pour les besoins domestiques.

La pompe à chaleur ne peut pas fonctionner sans alimentation électrique : elle est nécessaire au fonctionnement du compresseur (large flèche verte), et les pompes de circulation des circuits externes consomment également de l'électricité. Cependant, comme l'assurent les développeurs et les fabricants de pompes à chaleur, la consommation électrique n'est pas comparable au « volume » d'énergie thermique qui en résulte. Ainsi, avec un assemblage approprié et des conditions de fonctionnement optimales, on parle souvent d’un rendement de 300 % ou plus, c’est-à-dire qu’avec un kilowatt d’électricité dépensé, une pompe à chaleur peut produire 4 kilowatts d’énergie thermique « par-dessus ».

En fait, une telle affirmation sur l’efficacité est quelque peu incorrecte. Les lois de la physique n’ont pas été abrogées, et une efficacité supérieure à 100 % est la même utopie que « perpétuellemobile" - Machine à mouvement perpétuel. Dans ce cas, nous parlons de l'utilisation rationnelle de l'électricité dans le but de « pomper » et de convertir l'énergie provenant d'une source externe inépuisable. Il est ici plus approprié d'utiliser le concept de COP (de l'anglais "coefficient de performance") qui en russe est plus souvent appelé « coefficient de conversion thermique ». Dans ce cas, en effet, des valeurs supérieures à un peuvent être obtenues :

CO R. = QPennsylvanie, Où:

CO R. – coefficient de conversion thermique ;

QP.– la quantité d'énergie thermique reçue par le consommateur ;

UN– le travail effectué par le groupe compresseur.

Il existe une autre nuance qui est souvent simplement oubliée : non seulement le compresseur, mais également les pompes de circulation dans les circuits externes nécessitent une certaine consommation d'énergie pour le fonctionnement normal de la pompe. Leur consommation d'énergie, bien sûr, est bien moindre, mais elle peut néanmoins également être prise en compte, et cela n'est souvent tout simplement pas fait à des fins de marketing.

La quantité totale d'énergie thermique qui en résulte peut être consommée :

1 – la solution optimale est un système de planchers à eau chaude. En règle générale, les pompes à chaleur assurent une « montée » de température jusqu'à un niveau d'environ 50 ÷ 60° AVEC– c'est suffisant pour chauffer le sol.

2 – l'approvisionnement en eau chaude à la maison. Habituellement, dans les systèmes ECS, la température est maintenue à ce niveau - environ 45 ÷ 55 ° C.

3 – mais pour les radiateurs conventionnels, un tel chauffage ne suffira clairement pas. La solution consiste à augmenter le nombre de sections ou à utiliser des radiateurs spéciaux basse température. Les appareils de chauffage à convection aideront également à résoudre le problème.

4 – l'un des avantages les plus importants des pompes à chaleur est la possibilité de les faire passer au mode de fonctionnement « inverse ». En été, une telle unité peut remplir la fonction de climatisation - en captant la chaleur des locaux et en la transférant au sol ou au réservoir.

Sources d'énergie à faible potentiel

Quelles sources d’énergie à faible potentiel les pompes à chaleur peuvent-elles utiliser ? Ce rôle peut être joué par les roches, le sol à différentes profondeurs, l'eau provenant de réservoirs naturels ou d'aquifères souterrains, l'atmosphère. air ou des flux d'air chaud extraits de bâtiments ou de complexes technologiques industriels.

A. Utilisation de l'énergie thermique sols

Comme déjà mentionné, en dessous du niveau de gel du sol caractéristique d'une région donnée, la température du sol est stable tout au long de l'année. C'est ce qui permet de faire fonctionner les pompes à chaleur selon le schéma « sol-eau ».

Diagramme schématique extraction d'énergie "sol - eau"

Pour créer un tel système, des champs thermiques de surface spéciaux sont préparés, dans lesquels les couches supérieures du sol sont enlevées à une profondeur d'environ 1,2 ÷ 1, 5 mètres Contours en plastique ou métal tuyaux en plastique le diamètre est généralement de 40 mm. L'efficacité de l'évacuation de l'énergie thermique dépend des conditions climatiques locales et de la longueur totale du circuit créé.

Approximativement, pour la Russie centrale, on peut opérer avec les relations suivantes :

Sols sableux secs - 10 W d'énergie par mètre linéaire de canalisation.
Sols argileux secs – 20 W/m.
Sols argileux humides – 25 W/m.
Roche argileuse avec nappe phréatique élevée – 35 W/m.

Malgré l'apparente simplicité d'un tel transfert de chaleur, cette méthode n'est pas toujours la solution optimale. Le fait est que cela implique des volumes de travaux d’excavation très importants. Ce qui paraît simple sur le schéma est bien plus compliqué en pratique. Jugez par vous-même : pour « éliminer » ne serait-ce que 10 kWt d'énergie thermique du circuit souterrain sur sol argileux, il faudra environ 400 mètres de canalisations. Si l'on prend également en compte la règle impérative selon laquelle il doit y avoir un intervalle d'au moins 1 entre les tours du circuit, 2 mètres, alors pour l'installation, vous aurez besoin d'un terrain de 4 acres (20 × 20 mètres).

Aménager un champ pour extraire la chaleur du sol est une tâche extrêmement vaste et exigeante en main-d'œuvre.

Premièrement, tout le monde n’a pas la possibilité d’attribuer un tel territoire. Deuxièmement, tout bâtiment est complètement exclu dans cette zone, car il existe une forte probabilité d'endommagement du contour. Et troisièmement, l'extraction de chaleur du sol, surtout si les calculs sont mal effectués, peut ne pas passer sans laisser de trace. L'effet d'un surrefroidissement de la zone ne peut être exclu, lorsque la chaleur estivale ne pourra pas rétablir complètement l'équilibre thermique en profondeur du circuit. Cela peut affecter négativement l'équilibre biologique des couches superficielles du sol et, par conséquent, certaines plantes ne pousseront tout simplement pas dans une zone surfondue - une sorte d'effet local de « période glaciaire ».

B. Énergie thermique des puits

Même la petite taille du site ne sera pas un obstacle à l'organisation de l'approvisionnement en énergie thermique d'un puits foré.

Comme source de chaleur de faible qualité - un puits profond

La température du sol ne devient plus stable qu'avec l'augmentation de la profondeur et à des profondeurs supérieures à 15 — 20 mètres se situent fermement à la barre des 10 degrés, augmentant de deux à trois degrés tous les 100 m de plongée. De plus, cette valeur est absolument indépendante de la période de l’année ou des aléas météorologiques, ce qui fait du puits la source de chaleur la plus stable et la plus prévisible.

Une sonde est descendue dans les puits, qui est une boucle en forme de U de tuyaux en plastique (métal-plastique) dans lesquels circule du liquide de refroidissement. Le plus souvent, plusieurs puits sont réalisés avec une profondeur de 40 ÷ 50 et jusqu'à 150 mètres, à au moins 6 m les uns des autres, qui sont connectés soit en série, soit avec une connexion à un collecteur commun. Le transfert de chaleur du sol avec cette disposition de tuyaux est nettement plus élevé :

Pour roches sédimentaires sèches – 20 W/m.
Couches de sol rocheux ou roches sédimentaires saturées d'eau – 50 W/m.
Roches solides à haute conductivité thermique - 70 W/m.
Si vous avez de la chance et tombez sur un aquifère souterrain – environ 80 W/m.

S'il n'y a pas assez d'espace ou si un forage profond est difficile en raison des caractéristiques du sol, plusieurs trous inclinés peuvent être forés avec des poutres à partir d'un même point.

À propos, si le puits est situé dans un aquifère avec un débit stable, un circuit d'échange de chaleur primaire ouvert est parfois utilisé. Dans ce cas, l'eau est pompée en profondeur par pompe, participe aux échanges thermiques, puis, refroidie, est rejetée dans un deuxième puits du même horizon, à situé surcertain distance du premier (celle-ci est calculée lors de la conception du système). Parallèlement, le captage d'eau pour les besoins domestiques peut être organisé.

Le principal inconvénient de la méthode d'extraction de chaleur par puits est le coût élevé des travaux de forage, qui sont très difficiles voire impossibles à réaliser soi-même sans l'équipement approprié. De plus, le forage de puits nécessite souvent des permis des autorités environnementales. À propos, l'utilisation d'un échange de chaleur direct avec évacuation inversée de l'eau dans le puits peut également être interdite.

Est-il possible de forer un puits soi-même ?

Bien sûr, c'est extrêmement tâche difficile, cependant, il existe des technologies qui vous permettent de le réaliser vous-même sous certaines conditions.

Découvrez comment vous pouvez le faire dans une publication spéciale sur notre portail.

B. Utilisation de réservoirs comme sources de chaleur

Un étang d'une profondeur suffisante situé à proximité de la maison pourrait bien devenir une bonne source d'énergie thermique. De l'eau même heure d'hiver sous la croûte supérieure, la glace reste à l'état liquide et sa température est supérieure à zéro - c'est ce dont la pompe à chaleur a besoin.

Le transfert de chaleur approximatif d'un circuit immergé dans l'eau est de 30 kW/m. Cela signifie que pour obtenir une puissance de 10 kW, vous aurez besoin d'un circuit d'environ 350 m.

De tels circuits collecteurs sont montés à terre à partir de tuyaux en plastique. Puis ils entrent dans l'étang et plongent au fond, dans les profondeurs au moins 2 mètres, pour lesquels les charges sont liées à raison de 5 kg pour 1 mètre linéaire de tuyau.

Puis il exécute isolé thermiquement poser les tuyaux jusqu'à la maison et les raccorder à échangeur de chaleur pompe

Cependant, il ne faut pas penser qu'un réservoir est parfaitement adapté à de telles fins - encore une fois, des calculs d'ingénierie thermique très complexes seront nécessaires. Par exemple, un petit étang insuffisamment profond ou une rivière peu profonde et peu profonde peuvent non seulement ne pas faire face à la tâche d'approvisionnement ininterrompu en énergie à faible potentiel, mais ils peuvent simplement geler jusqu'au fond, tuant ainsi tous les habitants du réservoir.

Les avantages des sources de chaleur à eau sont qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer des opérations de forage et que les opérations en terre sont réduites au minimum - il suffit de creuser des tranchées jusqu'à la maison pour poser les tuyaux. Et comme inconvénient, on peut noter la faible accessibilité pour la plupart des propriétaires simplement en raison du manque de plans d'eau à proximité raisonnable des habitations.

À propos, les drains sont souvent utilisés à des fins d'échange de chaleur - même par temps froid, ils ont une température positive assez stabilisée.

D. Extraction de chaleur de l'air

La chaleur nécessaire au chauffage d'une maison ou à l'approvisionnement en eau chaude peut être extraite littéralement de l'air. Les pompes à chaleur air-eau fonctionnent sur ce principe. air – air».

Dans l'ensemble, il s'agit du même climatiseur, uniquement commuté en mode « hiver ». L'efficacité d'un tel système de chauffage dépend beaucoup des conditions climatiques de la région et des aléas météorologiques. Installations modernes, bien que conçues pour fonctionner même à très basses températures (jusqu'à – 25, et certaines même jusqu'à – 40° AVEC), mais le coefficient de conversion énergétique chute fortement, la rentabilité et la faisabilité d'une telle démarche commencent immédiatement à soulever de nombreuses questions.

Mais une telle pompe à chaleur ne nécessite aucune opération à forte intensité de main-d'œuvre - le plus souvent, son unité d'échange thermique principale est installée soit sur le mur (toit) du bâtiment, soit à proximité immédiate de celui-ci. D'ailleurs, il est pratiquement impossible de le distinguer de unité externe systèmes de climatisation split.

De telles pompes à chaleur sont souvent utilisées comme source supplémentaire d'énergie thermique pour le chauffage et, en été, comme générateur de chaleur pour l'approvisionnement en eau chaude.

L'utilisation de telles pompes à chaleur est pleinement justifiée pour la récupération - l'utilisation de chaleur secondaire, par exemple aux sorties des gaines de ventilation (canaux). De cette façon, l'installation reçoit une source d'énergie assez stable et à haute température - ceci est largement utilisé dans les entreprises industrielles où il y a constamment des sources de chaleur secondaire pour son utilisation.

Dans les systèmes air-air et air-eau, il n’y a aucun circuit d’échange thermique primaire. Les ventilateurs créent un flux d'air qui souffle directement sur les tubes de l'évaporateur avec le réfrigérant circulant à travers eux.

D'ailleurs, il existe toute une gamme de pompes à chaleur de type DX (de l'anglais « direct Exchange », qui signifie « échange direct »). Eux aussi manquent essentiellement de circuit primaire. Échange de chaleur avec une source de chaleur de faible qualité (dans des puits ou V couche de terre) passe directement dans des tuyaux en cuivre remplis de réfrigérant. Ceci, d'une part, est plus coûteux et plus difficile à mettre en œuvre, mais cela permet de réduire considérablement la profondeur des puits (un puits vertical de 30 mètres ou plusieurs inclinés jusqu'à 15 m suffisent) et la superficie totale de le champ horizontal d'échange thermique, s'il est situé sous la couche supérieure du sol. En conséquence, on peut parler d'un coefficient de conversion plus élevé et, en général, de l'efficacité de la pompe à chaleur. Mais le seul problème est que les tuyaux d'échange thermique en cuivre sont beaucoup plus chers que ceux en plastique et plus difficiles à installer, et le coût du réfrigérant est bien plus élevé que celui d'un liquide de refroidissement antigel conventionnel.

Comment fonctionne un climatiseur et est-il possible de l’installer soi-même ?

On a déjà dit que principe de base Les actions d’un climatiseur et d’une pompe à chaleur sont pratiquement « jumelles », mais dans une « image miroir ».

Plus de détails sur l'appareil et les règles de base peuvent être trouvés dans une publication spéciale sur le portail.

Vidéo : informations utiles sur la théorie et la pratique de l'utilisation des pompes à chaleur

Avantages et inconvénients généraux des pompes à chaleur

Ainsi, nous pouvons tracer une certaine limite dans l’examen des pompes à chaleur, en nous concentrant sur leurs principaux avantages et inconvénients, imaginaires et réels.

UN. Haute efficacité et rentabilité globale de ce type de chauffage.

Cela a déjà été mentionné ci-dessus - dans un système bien pensé et correctement installé, dans des conditions de fonctionnement optimales, vous pouvez compter sur la réception de 4 kW d'énergie thermique pour remplacer les 1 kW d'énergie électrique dépensés.

Tout cela ne sera juste que si le logement a reçu une isolation de la plus haute qualité. Ceci, bien sûr, s'applique à tous les systèmes de chauffage, c'est juste que ces « chiffres magiques » de 300 % montrent davantage l'importance d'une isolation thermique fiable.

En termes de coûts réguliers des ressources énergétiques consommées, les pompes à chaleur occupent la première place en termes d'efficacité, un peu devant même le gaz de réseau bon marché. Il faut également tenir compte du fait qu'il n'est pas nécessaire de transporter et de stocker des réserves de carburant, s'il s'agit de participations fonctionnant au combustible solide ou liquide.

B. Une pompe à chaleur peut devenir très économique principale source de chauffage et d'approvisionnement en eau chaude.

Cette question a également déjà été abordée. Si la maison utilise des pompes à chaleur comme principale source de chauffage dans les locaux, alors une pompe à chaleur de puissance appropriée doit « tirer » une telle charge. Pour la plupart des radiateurs classiques, une température de 50 ÷ 55 degrés sera clairement insuffisante.

Il convient particulièrement de mentionner les pompes qui extraient la chaleur de l'air. Ils sont extrêmement sensibles aux conditions météorologiques actuelles. Bien que les fabricants revendiquent la possibilité de travailler à -25 et même -40° AVEC, l'efficacité diminue fortement, et on ne peut pas parler de 300 %.

Une solution raisonnable consiste à créer un système de chauffage combiné (bivalent). Tant que la puissance du HP est suffisante, il constitue la principale source de chaleur, en cas de puissance insuffisanteoffensant réel par temps froid - chauffage électrique, chaudière à combustible liquide ou solide, capteur solaire, etc. viennent à la rescousse. Équipement à gaz dans ce cas, n'est pas pris en compte - s'il est possible d'utiliser le gaz du réseau pour le chauffage, alors la nécessité d'une pompe à chaleur semble très douteuse, du moins au niveau actuel des prix de l'énergie.

DANS. Un système de chauffage par pompe à chaleur ne nécessite pas de cheminée. Cela fonctionne presque silencieusement.

En effet, les propriétaires n'auront aucune difficulté à aménager la cheminée. Quant au silence du travail, c’est comme les autres appareils ménagers avec certains entraînements, le bruit de fond est toujours présent - provenant du fonctionnement du compresseur, pompes de circulation. Une autre question est que modèles modernes Ce niveau de bruit, si l'unité est bien réglée, est très faible et ne gêne pas les résidents. De plus, peu de gens penseraient probablement à installer de tels équipements dans les salons.

G. Le système est totalement respectueux de l'environnement - il n'y a absolument aucune émission dans l'atmosphère, aucune menace pour les résidents de la maison.

Tout est vrai, en particulier pour les modèles qui utilisent du fréon moderne et respectueux de la couche d'ozone (par exemple, le R-410A) comme réfrigérant.

Vous pouvez également remarquer immédiatement l'incendie - et antidéflagrant un tel système – il n’y a pas de substances inflammables ou combustibles, l’accumulation de leurs concentrations explosives est exclue.

D. Les pompes à chaleur modernes sont des unités de climatisation universelles qui peuvent fonctionner à la fois pour le chauffage et la climatisation en été.

Il s'agit d'un avantage très important qui offre vraiment aux propriétaires beaucoup de confort supplémentaire.

E. Le fonctionnement de la pompe à chaleur est entièrement contrôlé automatiquement et ne nécessite aucune intervention de l'utilisateur. Un tel système, contrairement à d’autres, ne nécessite pas d’entretien et de prévention réguliers.

Nous pouvons toutefois être tout à fait d'accord avec la première affirmation, sans oublier de mentionner que la plupart des chauffages modernes au gaz ou installations électriques sont également entièrement automatisés, ce qui signifie que les pompes à chaleur ne sont pas les seules à présenter cet avantage.

Mais sur la deuxième question, vous pouvez engager une discussion. Probablement, aucune des unités de chauffage industrielles ou domestiques ne peut se passer de contrôles réguliers et d'un entretien préventif. Même s'il est juste de supposer que vous ne devez pas accéder vous-même au circuit interne avec le réfrigérant et à l'automatisation, les circuits externes avec antigel ou autre liquide de refroidissement nécessiteront quand même une certaine participation. Cela comprend un nettoyage régulier (en particulier dans les systèmes d'air), la surveillance de la composition et du niveau du liquide de refroidissement, l'inspection du fonctionnement des pompes de circulation, la vérification de l'intégrité des tuyaux et la présence de fuites sur les raccords, et bien plus encore. un mot, quelque chose dont personne ne peut se passer : un système de chauffage. En un mot, l’affirmation selon laquelle la maintenance est totalement inutile semble pour le moins infondée.

ET. Retour sur investissement rapide pour un système de chauffage avec pompe à chaleur.

Cette question est tellement controversée qu’elle mérite une attention particulière.

Certaines entreprises impliquées dans la vente de tels équipements promettent à leurs clients potentiels un retour très rapide sur les fonds investis dans le projet. Ils fournissent des calculs sous forme de tableaux, selon lesquels, en effet, on peut donner l'impression qu'une pompe à chaleur est la seule solution acceptable s'il n'est pas possible de prolonger une conduite de gaz jusqu'à la maison.

Voici un exemple :

Types de carburant	Gaz naturel (méthane)	Bois de chauffage de bouleau haché	E-mail l'énergie à un tarif unique	Gas-oil	Pompe à chaleur (tarif de nuit)
Unité approvisionnement en carburant	m³	3 m³	kW × h	litre	kW × h
Coût de l'essence avec la livraison, frottez	5.95	6000	3.61	36.75	0.98
Teneur en calories du carburant	38.2	4050	1	36	1
Unité mesures de calories	MJ/m³	kW × h	kW × h	MJ/litre	kW × h
Efficacité de la chaudière,% ou COP	92	65	99	85	450
Coût du carburant, frotter/MJ	0.17	0.41	1.01	1.19	0,06
Coût du carburant, roubles/kWh	0.61	1.48	3.65	4.29	0.22
Coût du carburant, frotter/GCal	708	1722	4238	4989	253
Coût du carburant par an, frotter	24350	59257	145859	171721	8711
Durée de vie de l'équipement, années	10	10	10	10	15
Coût approximatif de l'équipement, frotter	50000	70000	40000	100000	320000
Coût d'installation, frotter	70000	30000	30000	30000	80000
Coût de raccordement des réseaux (conditions techniques, équipement et installation), frotter.	120000	0	650	0	0
Investissement initial, RUB (environ)	240000	100000	70650	130000	400000
Coûts d'exploitation, roubles/an	1000	1000	0	5000	0
Types de travaux opérationnels	entretien, nettoyage des caméras	chambres de nettoyage, cheminées	Remplacement des éléments chauffants	nettoyage de la chambre, des buses, remplacement des filtres	Non
Dépenses totales pour toute la période d'exploitation (y compris les frais de carburant), frotter.	493502	702572	1529236	1897201	530667
Coût relatif total d'1 an d'exploitation (carburant, amortissement, maintenance, etc.)	49350	70257	152924	189720	35378

Oui, le résultat est vraiment impressionnant, mais est-ce que tout se passe « en douceur » ici ?

La première chose qui attirera l'attention d'un lecteur attentif est que le tarif de l'électricité pour le chauffage électrique est un tarif général et que, pour une raison quelconque, la pompe à chaleur a un tarif de nuit préférentiel. Apparemment, afin de rendre plus claire la différence finale.

Plus loin. Le coût des équipements de pompe à chaleur n'est pas indiqué tout à fait correctement. Si vous regardez de plus près les offres sur Internet, les prix des installations d'une capacité d'environ 7 ÷ 10 kW, qui peuvent être utilisées à des fins de chauffage, commencent entre 300 et 350 000 roubles (pompes à chaleur à air et installations de faible puissance utilisé uniquement pour le coût de l'approvisionnement en eau chaude un peu plus petit).

Il semblerait que tout soit correct, mais "le diable est dans les détails". Il s'agit uniquement du coût de l'unité matérielle elle-même, qui n'inclut pas les périphériques, circuits, sondes, etc. - inutile. Le prix d'un seul collecteur (sans tuyaux) donnera au moins 12 ÷ 15 mille, une sonde de forage ne coûte pas moins. Et si vous ajoutez le coût des tuyaux, des raccords, des vannes d'arrêt et une quantité suffisamment importante de liquide de refroidissement, le montant total augmente rapidement.

Les canalisations, collecteurs, vannes d'arrêt sont également un poste de dépenses générales assez « lourd »

Mais ce n'est pas tout. Il a déjà été mentionné qu'un système de chauffage basé sur une pompe à chaleur, comme probablement aucun autre, nécessite des calculs spécialisés complexes. Lors de la conception, de nombreux facteurs sont pris en compte : la superficie totale et le volume du bâtiment lui-même, le degré de son isolation et le calcul des déperditions thermiques, la fourniture d'une source d'alimentation électrique suffisamment puissante, la présence de la surface nécessaire de le territoire (un plan d'eau à proximité) pour la pose de circuits horizontaux d'échange thermique ou le forage de puits, le type et l'état du sol, la localisation aquifères Et beaucoup plus. Bien entendu, les travaux d’enquête et de conception nécessiteront également du temps et une rémunération appropriée des spécialistes.

L'installation d'équipements « au hasard », sans conception appropriée, entraîne une forte diminution de l'efficacité du système, et parfois même des « catastrophes environnementales » locales sous la forme d'une hypothermie inacceptable du sol, des puits ou forages et des réservoirs.

La prochaine étape est l'installation des équipements et la création de champs ou de puits d'échange thermique. L'ampleur des travaux d'excavation et la profondeur du forage ont déjà été évoquées. Pour remplir les puits après l'installation des sondes, une solution de béton spéciale à haut degré de conductivité thermique est nécessaire. De plus, des circuits de commutation, la pose d'autoroutes menant à la maison, etc. - tout cela constitue une autre « couche » considérable de coûts matériels. Cela comprend également l'achat et l'installation d'un réservoir de stockage avec le contrôle automatique nécessaire, la modification du système de chauffage pour planchers chauffants ou l'installation de dispositifs d'échange de chaleur spéciaux.

En un mot, les coûts sont très impressionnants, et c'est probablement ce qui maintient les systèmes de chauffage par pompe à chaleur dans la catégorie « exotiques », inaccessibles à la grande majorité des propriétaires privés.

Mais qu’en est-il de leur plus grande popularité et de leur utilisation généralisée dans d’autres pays ? Le fait est que des programmes gouvernementaux y travaillent pour inciter la population à utiliser des sources d'approvisionnement énergétique alternatives. Les consommateurs qui ont exprimé le souhait de passer à ces types de chauffage ont le droit de bénéficier de subventions gouvernementales, qui couvrent en grande partie les coûts initiaux de conception et d'installation des équipements. Et le niveau de revenu des citoyens qui travaillent, pour être honnête, est là légèrement supérieur que dans notre région.

Pour les villes et villages européens, il s'agit d'une image assez familière : un échangeur de chaleur d'une pompe à chaleur à proximité d'une maison

Résumé - les déclarations sur le retour sur investissement rapide d'un tel projet doivent être traitées avec une certaine prudence. Avant d'entreprendre un ensemble d'activités d'une telle envergure et responsable, vous devez soigneusement calculer et peser toute la « comptabilité » dans les moindres détails, évaluer le degré de risque, vos capacités financières, la rentabilité prévue, etc. Il y aura peut-être des options plus rationnelles et acceptables - installation de gaz, installation de systèmes de chauffage modernes, utilisation de nouveaux développements dans le domaine du chauffage électrique, etc.

Ce qui est écrit ne doit pas être considéré comme « négatif » envers les pompes à chaleur. Bien entendu, il s’agit d’une direction extrêmement progressiste et offrant de grandes perspectives. Le fait est seulement que dans de telles questions, il ne faut pas faire preuve de volontarisme téméraire - les décisions doivent être fondées sur des calculs soigneusement réfléchis et exécutés de manière exhaustive.

Tarifs de la gamme de pompes à chaleur

Pompes à chaleur

Est-il possible d'assembler une pompe à chaleur de ses propres mains ?

Les perspectives générales d'utilisation de sources d'énergie thermique « gratuites », associées au prix toujours élevé des équipements, conduisent bon gré mal gré de nombreux artisans à la question de créer eux-mêmes de telles installations de chauffage. Est-il possible de fabriquer soi-même une pompe à chaleur ?

Bien sûr, collectez ces moteur thermique, en utilisant des unités prêtes à l'emploi et les matériaux nécessaires, c'est tout à fait possible. Sur Internet, vous pouvez trouver des vidéos et des articles avec des exemples réussis. Certes, il est peu probable qu'il soit possible de trouver des dessins exacts, tout se limite généralement à des recommandations sur la possibilité de fabriquer certaines pièces et assemblages. Cependant, il y a un « grain » rationnel là-dedans : comme déjà mentionné, une pompe à chaleur est un système tellement individuel qui nécessite des calculs par rapport à des conditions spécifiques qu'il est peu probable qu'il soit conseillé de copier aveuglément le travail d'autrui.

Cependant, pour ceux qui décident quand même de autoproduction, vous devriez écouter quelques recommandations technologiques.

Alors, « mettons de côté » la création de circuits externes - chauffage et échange thermique primaire. La tâche principale dans ce cas est la fabrication de deux échangeurs de chaleur, un évaporateur et un condenseur, reliés par un circuit de tubes en cuivre dans lequel circule du réfrigérant. Ce circuit, comme le montre le schéma de circuit, est connecté au compresseur.

Il n'est pas difficile de trouver un compresseur - neuf ou provenant d'un équipement démonté pour les pièces de rechange

Le compresseur lui-même n'est pas si difficile à obtenir - vous pouvez en acheter un nouveau dans un magasin spécialisé. Vous pouvez effectuer une recherche sur le marché de la quincaillerie - ils vendent souvent des unités provenant d'anciens réfrigérateurs ou climatiseurs démontés pour des pièces de rechange. Il est fort possible que le compresseur se retrouve dans vos propres réserves - de nombreux propriétaires économes, même lors de l'achat de nouveaux appareils électroménagers, ne jettent pas de tels objets.

Maintenant, la question des échangeurs de chaleur. Il existe plusieurs options différentes ici :

UN. Si possible d'acheter échangeurs de chaleur à plaques prêts à l'emploi , scellé dans un étui scellé, cela résoudra immédiatement beaucoup de problèmes. De tels dispositifs ont une excellente efficacité de transfert de chaleur d'un circuit à un autre - ce n'est pas pour rien qu'ils sont utilisés dans les systèmes de chauffage lors du raccordement du câblage autonome intra-appartement aux tuyaux du réseau central.

Un autre avantage est que ces échangeurs de chaleur sont compacts et disposent de tuyaux, de raccords ou de raccords filetés prêts à l'emploi pour le raccordement aux deux circuits.

Vidéo : réaliser une pompe à chaleur à l'aide de ready-made échangeurs de chaleur

B. Option pompe à chaleur avec échangeurs de chaleur constitués de tubes de cuivre et de conteneurs fermés.

Les deux échangeurs de chaleur sont, en principe, de conception similaire, mais des conteneurs différents peuvent être utilisés pour eux.

Une cuve cylindrique en acier inoxydable d'une capacité d'environ 100 litres convient au condenseur. Il est nécessaire d'y placer une bobine de cuivre, en faisant ressortir ses extrémités par le haut et par le bas et en fermant hermétiquement les points de passage une fois le montage terminé. L'entrée doit être située en bas, la sortie respectivement en haut de l'échangeur de chaleur.

La bobine elle-même est enroulée à partir d'un tube de cuivre, qui peut être acheté dans un magasin au mètre (épaisseur de paroi - au moins 1 mm). Vous pouvez utiliser un tuyau de grand diamètre comme modèle. Les spires de la bobine doivent être quelque peu espacées, fixées par exemple sur un profilé en aluminium perforé.

Le circuit d'eau de chauffage peut être raccordé à l'aide de conduites d'eau ordinaires montées (soudées, brasées ou sur Connexion filetée avec joint) aux extrémités opposées du réservoir d'échange thermique. L'espace interne de l'échangeur de chaleur lui-même est utilisé pour faire circuler l'eau. Le résultat final devrait ressembler à ceci :

Pour un évaporateur, de telles complications ne sont pas nécessaires - il n'y a pas de températures élevées ni de surpression, un grand récipient en plastique suffira donc. La bobine est enroulée à peu près de la même manière, ses extrémités sont ressorties. Des raccordements réguliers de plomberie suffisent également pour faire circuler l’eau du circuit primaire.

L'évaporateur est également installé sur des supports à côté du condenseur, et un site est préparé à proximité pour monter le compresseur puis le connecter au circuit.

Recommandations pour la tuyauterie du compresseur, l'installation d'un papillon des gaz, le diamètre et la longueur du tube capillaire, la nécessité d'un échangeur de chaleur de régénération et etc.., ne sera pas donné - cela doit être calculé et installé uniquement par un spécialiste en réfrigération.

Il ne faut pas oublier que cela nécessite des compétences élevées en matière de brasage hermétique de canalisations en cuivre, la capacité de pomper correctement le réfrigérant - fréon, d'effectuer des contrôles et d'effectuer un test. De plus, ce travail est assez dangereux, nécessitant le respect de règles de sécurité bien précises.

DANS. Pompe à chaleur avec échangeurs de chaleur à tuyaux

Une autre option pour fabriquer des échangeurs de chaleur. Pour cela, vous aurez besoin de tuyaux en métal-plastique et en cuivre.

Les tubes en cuivre sont sélectionnés en deux diamètres - environ 8 mm pour le condenseur et environ 5 ÷ 6 pour l'évaporateur. Leur longueur est respectivement de 12 et 10 mètres.

Les tuyaux métal-plastique sont conçus pour faire circuler l'eau à travers eux depuis les circuits primaires d'échange thermique et de chauffage, et les tubes en cuivre du circuit interne de la pompe à chaleur seront situés dans leur cavité. En conséquence, le diamètre des tuyaux peut être de 20 et 16 mm.

Les tuyaux métal-plastique sont étirés en longueur afin que des tuyaux en cuivre puissent y être insérés sans trop d'effort, qui doivent dépasser d'environ 200 mm de chaque côté.

Un té est placé et scellé à chaque extrémité du tuyau afin que le tube de cuivre le traverse directement. L'espace entre celui-ci et le corps du té est scellé de manière fiable avec un scellant résistant à la chaleur. La borne perpendiculaire restante du té servira à connecter l'échangeur de chaleur au circuit d'eau.

Les tuyaux assemblés sont enroulés en spirales. Veillez à assurer immédiatement leur isolation thermique en les habillant de « chemises » isolantes en caoutchouc mousse. Le résultat est deux échangeurs de chaleur finis.

Ils peuvent être placés les uns au-dessus des autres dans un boîtier improvisé de type cadre. Le même châssis fournit également une plate-forme pour l'installation du compresseur. Et afin de réduire la transmission des vibrations à la structure globale, le compresseur peut être monté, par exemple, à travers des silentblocs automobiles.

Pour raccorder le compresseur et remplir le circuit obtenu avec du fréon, vous devrez à nouveau faire appel à un spécialiste du froid.

Vous pouvez installer une telle pompe à chaleur à l'endroit prévu et raccorder les raccords en T sur les échangeurs de chaleur, chacun à son propre circuit. Il ne reste plus qu'à alimenter et démarrer l'unité.

Toutes les pompes à chaleur artisanales considérées sont des conceptions entièrement fonctionnelles. Cependant, il ne faut pas croire que vous pouvez résoudre complètement le problème du chauffage domestique bon marché de cette manière. Nous parlons ici plutôt de la création de modèles existants qui nécessitent davantage de raffinement et de modernisation. Même les artisans expérimentés dans ce domaine, qui ont déjà fabriqué plus d'un appareil similaire, recherchent constamment des moyens de s'améliorer, créant de nouvelles « versions ».

Vidéo : comment un maître améliore une pompe à chaleur qu'il a créée de ses propres mains

De plus, seule la pompe à chaleur elle-même a été prise en compte et, pour un fonctionnement normal, elle nécessite des équipements de contrôle, de surveillance et de réglage associés au système de chauffage de la maison. Ici, il n'est plus possible de se passer de certaines connaissances dans le domaine de l'électrotechnique et de l'électronique.

Là encore, on peut revenir aux problèmes de calculs : une pompe à chaleur artisanale « tirera-t-elle » le système de chauffage pour devenir une véritable alternative aux autres sources de chaleur ? Souvent, dans ces domaines, les artisans à domicile doivent « se fier au ressenti ». Cependant, si le principe de base est appris et que le premier modèle fonctionne avec succès, c'est déjà une grande victoire. Vous pouvez temporairement adapter votre échantillon de test pour approvisionner votre maison en eau chaude à des fins domestiques, puis commencer à concevoir une unité plus avancée, en tenant compte de l'expérience que vous avez déjà acquise et en corrigeant les erreurs.

Alimentation en eau chaude - grâce à l'énergie solaire !

Une solution très pratique serait d’utiliser l’énergie solaire pour fournir de l’eau chaude à votre maison. Cette source d’énergie alternative est bien plus simple et moins coûteuse à mettre en œuvre qu’une pompe à chaleur. Comment le faire - dans une publication spéciale sur notre portail.

Les propriétaires de bastides ont toujours été sensibles à la question de l'approvisionnement en eau chaude et du chauffage.

Installer une chaudière à gaz, électrique ou diesel permet de chauffer une maison de campagne et de l'alimenter en eau chaude et en chaleur, mais il existe aujourd'hui des alternatives au chauffage auquel nous sommes habitués.

Une de ces alternatives est . C'est un plaisir assez coûteux, mais vous pouvez le préparer vous-même. Nous expliquerons comment procéder dans cet article.

Principe de fonctionnement de la pompe à chaleur

La particularité des pompes à chaleur est qu’elles fonctionnent à partir de sources d’énergie naturelles. Pour libérer de l'énergie thermique, la pompe n'a pas besoin Gas-oil, électricité ou combustible solide.

L'eau, l'atmosphère et le sol sont utilisés comme sources d'énergie. Les pompes ne génèrent pas de chaleur, mais la transfèrent simplement dans le bâtiment. Cela utilise une petite quantité d’électricité.

Afin de fournir de la chaleur à votre maison, vous n’avez besoin que d’une pompe à chaleur et d’une source de chaleur. Le principe de fonctionnement du système ressemble à celui d'un réfrigérateur conventionnel, mais à l'envers. Dans ce cas, la chaleur est extraite de l’extérieur et transportée dans la maison.

Point important: L'élément principal d'un système de chauffage alternatif est la pompe à chaleur, sa construction doit donc être abordée avec beaucoup de soin.

La pompe se compose des éléments suivants :

un compresseur, qui est un élément intermédiaire du système ;
évaporateur. C'est là que l'énergie à faible potentiel est transférée ;
un papillon des gaz par lequel le réfrigérant (fréon) retourne à l'évaporateur ;
condenseur, où le fréon est refroidi et l'énergie thermique est libérée.

La pompe fonctionne selon un certain principe. Cela ressemble à ceci :

Le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur. (Cliquez pour agrandir)

La chaleur de faible qualité, dégagée par des sources d'énergie externes, est transférée par des tuyaux jusqu'à l'évaporateur, le premier élément de la conception de la pompe. La chaleur est transférée par des liquides de refroidissement capables de résister aux basses températures sans geler.
Ici, la chaleur est transférée au réfrigérant, qui circule dans un circuit fermé du système. Le fréon est souvent utilisé comme réfrigérant.
Dans le compresseur, le fréon est exposé à une pression élevée, ce qui augmente considérablement sa température.
À l'étape suivante, le réfrigérant entre dans le condenseur, où la chaleur est transférée au circuit du système de chauffage. En conséquence, la chaleur pénètre dans la pièce et le fréon, en se refroidissant, revient à l'état liquide.
Grâce au réducteur de pression, le fréon retourne dans l'évaporateur, où le processus est répété.

Selon le principe de fonctionnement de la pompe, l'électricité est dépensée uniquement pour le fonctionnement du compresseur. En conséquence, la pompe à chaleur constitue la méthode de transfert de chaleur la plus économique.

Utiliser un vieux réfrigérateur

Dispositif de pompe à chaleur pour réfrigérateur

Donc, pour assembler le système de chauffage en maison de campagne, vous devez avoir une pompe à chaleur.

Aujourd'hui, ces unités ne sont pas bon marché, cela s'explique par le niveau élevé caractéristiques techniques et le travail minutieux de leur assemblage. Mais si vous le souhaitez, vous pouvez assembler la pompe à chaleur vous-même.

Vous pouvez construire une simple pompe à chaleur à partir d’un réfrigérateur domestique. La particularité de la technique est qu'elle comporte deux composants principaux d'une pompe à chaleur : un condenseur et un compresseur. Cela accélérera considérablement l'assemblage de la pompe à chaleur de vos propres mains.

Ainsi, l'assemblage d'une pompe à partir d'un vieux réfrigérateur est le suivant :

Assemblage de condensateur. L'élément est réalisé sous la forme d'une bobine. Dans les réfrigérateurs, il est le plus souvent installé à l'arrière. Cette grille bien connue est le condenseur à travers lequel la chaleur est transférée du réfrigérant.
Le condensateur est installé dans un conteneur très durable et capable de résister à des températures élevées. Pour éviter d'endommager la bobine lors de l'installation, les experts recommandent de couper le conteneur et d'y installer un condensateur. Après cela, le conteneur est soudé.
Ensuite, un compresseur est fixé au conteneur. Il est presque impossible de fabriquer une unité à la maison. Par conséquent, il est préférable de le prendre dans un vieux réfrigérateur. Dans le même temps, vous devez veiller à ce qu’il soit en bon état.
Vous pouvez utiliser un fût en plastique ordinaire comme évaporateur.
Une fois que tous les éléments du système sont prêts, ils sont connectés les uns aux autres. Des tuyaux en plastique sont utilisés pour connecter l'unité au système de chauffage.

Ainsi, vous pouvez construire une pompe à chaleur à partir d’un vieux réfrigérateur domestique. Si vous devez pomper du fréon dans le système, vous devez appeler un spécialiste. Ce type de travail ne peut être effectué qu’avec l’aide d’un équipement spécial.

Prendre note: Les pompes à chaleur pour réfrigérateurs sont souvent utilisées pour chauffer de petits espaces et des bâtiments domestiques. Cela pourrait être un garage ou une petite remise.

Le réfrigérateur peut également être utilisé comme source de chaleur. C'est-à-dire qu'il jouera le rôle d'un radiateur pour le système de chauffage. Il vous suffit d'installer deux conduits d'air à travers lesquels l'air entrera et sortira de l'équipement.

Le premier canal laissera entrer l’air dans le congélateur et le second le libérera. Dans ce cas, des processus physiques se produisent qui provoquent un échauffement du condensateur.

Application du climatiseur

Schéma d'une pompe à chaleur à partir d'un climatiseur

Le fait est que son principe de fonctionnement est similaire à celui d’une pompe à chaleur.

Mais il y a des différences. Tout d'abord, il convient de noter régime de température fonctionnement des équipements de climatisation. Il n'est pas conseillé d'utiliser des systèmes split à basse température.

Pour réaliser une pompe à chaleur à partir d'un climatiseur, il est nécessaire d'effectuer un certain nombre de modifications et d'altérations :

La première façon d'assembler la pompe est de refaire le climatiseur. Dans ce cas, les unités extérieures et intérieures sont interverties. Le bloc intérieur contient un évaporateur, nécessaire au transfert de chaleur de faible qualité. Un condensateur est installé dans l'unité externe, qui transfère l'énergie thermique. L’air et l’eau peuvent être utilisés comme moyen de chauffage. Dans le second cas, le condensateur est monté dans un réservoir spécial où s'effectuera le transfert de chaleur.
La deuxième méthode consiste à installer une vanne d'inversion à quatre voies dans le système. Seuls des professionnels peuvent réaliser ce genre de travaux. Cela est particulièrement vrai pour l'installation d'une sonde thermique.
La troisième option consiste à démonter complètement l'équipement de climatisation. Les pièces permettent d'assembler la pompe à chaleur selon le schéma habituel : évaporateur - compresseur - condenseur.

Il faut aborder le montage d'une pompe à chaleur basée sur un climatiseur avec beaucoup de prudence et il est préférable de faire appel à un professionnel. La productivité de l'unité dépendra du bon assemblage.

Avant de commencer le montage de la pompe à chaleur, il faut penser à isoler la maison. Si le bâtiment présente de faibles propriétés d'isolation thermique, l'efficacité d'utilisation de la pompe et d'autres sources de chaleur sera considérablement réduite.

Ces pompes sont mieux utilisées dans les systèmes de chauffage à basse température. Dans ce cas la meilleure option le sol sera chaud. Compte tenu de toutes les caractéristiques de montage, il est tout à fait possible de construire une pompe à chaleur de ses propres mains.

Regardez la vidéo dans laquelle un utilisateur expérimenté explique en détail comment utiliser de ses propres mains une pompe à chaleur fabriquée à partir d'un climatiseur :

Augmenter l'efficacité du système de chauffage d'une maison est l'une des tâches principales de son propriétaire, car les coûts de cet élément dans les conditions climatiques russes sont très importants. Par conséquent, le problème de l'utilisation de l'énergie de l'espace environnant pour le chauffage est très intéressant, est en constante évolution et reste un sujet d'attention, notamment dans la communauté du « bricolage ». Assembler une pompe à chaleur de ses propres mains est tout à fait accessible à une personne formée, puisque ce travail ne présente pas de difficultés particulières, et il n'est pas nécessaire de fabriquer des pièces d'une configuration complexe.

Il consiste à collecter la chaleur de l’espace environnant et à l’utiliser pour le système de chauffage de la maison afin de réduire le coût de cette fonction. Des appareils de ce type sont disponibles dans de nombreux foyers, il s'agit de réfrigérateurs, de systèmes split et de climatiseurs. Certains d'entre eux ont une double fonction, assurant au choix de l'utilisateur soit le chauffage, soit le refroidissement des locaux, en fonction des besoins.

La base théorique de telles machines est le cycle de Carnot inverse. Mais, sans entrer dans les détails, nous décrirons simplement le processus de fonctionnement d'un tel appareil.

Fig. 1. Schéma de principe du fonctionnement d'une pompe à chaleur dans un réseau de chaleur

Le fluide de travail dans de tels appareils, comme dans les réfrigérateurs, est du fréon ou de l'ammoniac, qui est pompé dans le circuit de chauffage par un compresseur. Dans ce cas, la pression à l'intérieur du système augmente fortement, car la sortie du liquide de refroidissement est bloquée par le papillon. La chaleur qui en résulte réchauffe le liquide de refroidissement du système de chauffage de la maison, en règle générale, la température atteint 64 o C. Le flux chaud complète celui circulant dans le réseau de chauffage principal, réduisant ainsi la consommation de combustible. À une certaine pression, le papillon s'ouvre et le fluide de travail pénètre dans la chambre de l'évaporateur. Dans le même temps, sa température diminue. De la chaleur supplémentaire est obtenue à partir du registre de récupération de chaleur. Ensuite, le cycle se répète, comme au réfrigérateur.

Calcul des paramètres du système

La puissance requise par une pompe à chaleur artisanale peut être calculée à partir du rapport :

R. = ( k * v * T )/860, Où

R. – puissance nécessaire pour chauffer la pièce

k – coefficient de prise en compte des déperditions thermiques d'un bâtiment (1 – local isolé de haute qualité, 4 – caserne en planches) ;

v – le volume total de la pièce à chauffer ;

T – la plus grande différence de température entre le monde extérieur et l'espace intérieur ;

860 – facteur de conversion du résultat du calcul en kW depuis kilocalories

A titre d'exemple, donnons un calcul pour une maison 200 mètres carrés avec une hauteur sous plafond de 2,8 mètres :

R. = 1 * 200 * 2,8 * (22 - -25)/860 = 560 * 47 /860 = 30,6 kW.

Il est conseillé d'utiliser une pompe à chaleur avec une réserve de puissance de 10 à 12 %, soit environ 35 kW.

Vous devez faire attention à un indicateur tel que la différence entre les températures externe et interne. Si nous prenons de l'air chauffé de l'espace environnant avec une température d'environ 7 ° C, la différence sera de (22 - 7) 15 degrés et la puissance de la pompe à chaleur sera de 9,8 kW. Comparez ces deux indicateurs et ressentez la différence en utilisant la chaleur de l'espace environnant.

Une partie de l'équipement

Contour externe

Pour le circuit externe de l’unité de chauffage domestique, vous aurez besoin de tuyaux. Les produits métalliques (mais pas l'acier inoxydable) ont la plus grande conductivité thermique, il est donc préférable de les utiliser pour un système de collecte de chaleur.

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