Thermopompe à faire soi-même pour le chauffage domestique

Une pompe à chaleur est une chose intéressante, mais chère. Le coût approximatif de l'équipement + des circuits externes est de 300 $ à 1 000 $ pour 1 kW de puissance. Connaissant la «maniabilité» du peuple russe, il est facile de supposer que plus d'une pompe à chaleur fabriquée à la main fonctionne dans l'immensité de notre vaste et diversifiée patrie. Le plus souvent, il existe des appareils artisanaux fabriqués par des «réfrigérateurs». Et cela est compréhensible, car la pompe à chaleur et le congélateur fonctionnent selon le même principe, c'est juste que le système des installations de chauffage se concentre sur la collecte de la chaleur, pas sur sa suppression, et le compresseur est utilisé avec une puissance plus élevée.

Découvrez comment cela fonctionne ici.

Que peut être une source de chaleur pour une pompe à chaleur

La chaleur pour chauffer la pièce peut provenir de l'air extérieur. Mais ici, des difficultés de fonctionnement surgiront inévitablement: les fluctuations de température, même quotidiennes moyennes, sont trop importantes, sans parler du fait que la pompe à chaleur montre une efficacité normale à des températures supérieures à 0o C.Et combien de régions avons-nous une telle image en hiver ? Au printemps, et même alors pas tôt, et pas sur tout le territoire, et pas tout le temps.

Tout environnement peut être une source de chaleur pour votre maison chauffée par pompe à chaleur

Une source de chaleur située dans l'eau semble beaucoup plus acceptable. S'il y a une rivière, un lac ou un étang d'une profondeur décente à proximité, c'est tout simplement génial: vous pouvez simplement noyer le pipeline. Il est seulement important que les pêcheurs avec des ânes n'y pêchent pas.

Une autre bonne option est un puits, mais il est possible que le niveau d'eau baisse et que vous deviez chercher une autre source. Mais jusqu'à présent, tout va bien, cela fonctionnera bien: la température moyenne de l'eau dans les horizons souterrains est de 5 à 7 oC. C'est largement suffisant pour le fonctionnement de la pompe à chaleur.

Vous serez peut-être surpris, mais vous pouvez également utiliser le système d'égouts - les températures y sont plus élevées que dans les puits. La canalisation peut être placée dans un puisard ou un puits, mais à condition qu'elle soit toujours recouverte d'eau. Et le tuyau devra être résistant chimiquement.

Un collecteur souterrain horizontal est une tâche extrêmement laborieuse: il sera nécessaire d'enlever le sol de plusieurs centaines de mètres carrés à une profondeur en dessous du point de congélation. Ce sont de très gros volumes qui ne peuvent être maîtrisés seul ou même avec un assistant. Et, comme la pratique l'a montré, dans nos conditions climatiques, de tels systèmes sont inefficaces: les hivers sont trop rigoureux.

Avec les collecteurs verticaux, les choses ne vont pas mieux - vous ne pourrez guère vous passer d'équipement de forage. Le nombre et la profondeur des puits dépendent du sol: la plage d'évacuation possible de la chaleur d'un mètre de puits est très large. De 25 W / m dans la pierre concassée sèche et le sol sableux, jusqu'à 80-85 W / m dans la pierre concassée humide et les sols sableux ou dans le granit. En conséquence, la différence de longueur des puits est de 3 fois et plus.

Voici un schéma de chauffage d'une maison avec une pompe à chaleur. Lors de l'utilisation, comme dans l'exemple décrit, de deux puits et en l'absence de boucle fermée, la distance entre les deux puits doit être d'au moins 20 mètres. Et vous devez prendre en compte le sens du débit pour que l'eau froide de la pompe n'abaisse pas la température dans le puits "donneur"

Dans l'exemple décrit d'une pompe à chaleur maison, la source de chaleur est un puits avec un bon débit d'eau. L'eau arrive si rapidement qu'elle couvre la consommation pour les besoins du ménage et suffit à transférer la quantité de chaleur requise (le débit d'eau requis a été calculé et la pompe a été sélectionnée en conséquence).Mais la source de chaleur pour cette modification peut être l'une de celles décrites ci-dessus, à l'exception de l'air. Après avoir choisi la source de chaleur, il sera possible de réaliser une pompe à chaleur pour chauffer la maison.

Types de pompes à chaleur

Afin de bien comprendre ce qu'est une pompe à chaleur, vous devez savoir quel est le caloporteur pour elle sur les contours de sa structure à l'extérieur et à l'intérieur de la maison. Ces liquides de refroidissement classifient cet appareil.

Types de pompes à chaleur

L'appareil reçoit de l'énergie pour son fonctionnement des sources suivantes:

• l'eau. La source peut être une masse d'eau, une alimentation en eau centralisée ou un puits, etc.
• amorçage;
• air.

À l'intérieur, l'énergie obtenue avec un tel appareil est utilisée non seulement pour le chauffage, mais aussi pour la climatisation, ainsi que pour le chauffage de l'eau. La combinaison de diverses fonctions et éléments utilisés permet de diviser les pompes à chaleur en plusieurs types, parmi lesquels:

• l'eau l'eau;
• air-eau;
• sol-eau.

Eau-air

Les systèmes de chauffage les plus efficaces sont les systèmes eau-eau. Cette efficacité est due au fait que la température de l'eau utilisée, située à de grandes profondeurs, est constante et présente des indicateurs assez élevés. Pour obtenir de l'énergie à partir de ce type de source, ils peuvent utiliser:

• puits et puits, à l'aide desquels les eaux souterraines sont pompées;
• les plans d'eau libres, qui comprennent les rivières et les lacs;
• eaux usées qui ont été utilisées dans l'industrie pour la technologie.

Une thermopompe qui utilise l'énergie extraite d'un réservoir de type ouvert nécessitera le coût le plus bas. Dans ce cas, vous devrez charger les tuyaux avec un liquide de refroidissement et les abaisser dans l'eau. Dans le cas des eaux souterraines, une structure plus coûteuse est utilisée, car sa mise en œuvre est déjà plus difficile. Pour vider l'eau, vous devez construire un puits. Cette eau passera à travers l'échangeur de chaleur.

Circuit air-eau ou air

Une pompe à chaleur air-eau combine les avantages et les inconvénients. Les avantages incluent l'inutilité dans le développement de puits de grande profondeur et les travaux associés au nettoyage des sols. L'inconvénient de ces appareils est sa faible puissance pendant la saison froide, ce qui affecte son efficacité la plus faible parmi les autres modèles. Pour utiliser cet appareil, vous devez monter l'équipement approprié sur le toit de la maison.

Pompe à chaleur aérothermique

L'avantage de cette conception peut être attribué à sa capacité à réutiliser la chaleur sortante des locaux, qui chauffe la pompe à chaleur sous forme de fumée, d'eau ou d'air. En hiver, un chauffage alternatif sera nécessaire pour éliminer le manque de chaleur.

Eau souterraine

Une pompe à chaleur de ce type est également une source d'énergie très efficace pour le chauffage. Cela est dû au fait que la chaleur obtenue à partir du sol à 5 ​​mètres de profondeur a des valeurs de température constantes et n'est pas affectée par les changements des conditions météorologiques à la surface de la terre. Sur le circuit externe, le liquide de refroidissement est une composition sûre spéciale appelée saumure, qui est sûre d'un point de vue environnemental.

Le circuit externe utilisé pour ce type de pompe à chaleur peut être de type horizontal ou vertical.

Les tuyaux utilisés pour ce système doivent être en plastique. L'exécution horizontale nécessite une grande superficie de terrain. Une fois les conduites posées sous le sol, cette parcelle de terrain ne peut pas être utilisée pour les besoins agricoles.

Il est permis de faire pousser une pelouse ou des plantes du même âge. Pour une exécution verticale, il sera nécessaire de développer plusieurs puits dont la profondeur varie de 50 à 150 mètres, car à une telle profondeur, le sol a une température stable et élevée. Un tel dispositif s'appelle une pompe géothermique.Pour transférer l'énergie à partir de telles profondeurs, des sondes spéciales sont utilisées.

Comment fonctionne la pompe à chaleur

L'environnement qui nous entoure, à des températures supérieures à un degré, a une certaine quantité d'énergie. À l'aide d'une pompe à chaleur, cette énergie peut être utilisée. Son principe de fonctionnement est basé sur le transfert de chaleur d'une source à faible potentiel d'énergie thermique vers un caloporteur dont la température est beaucoup plus élevée.

Comment fonctionne la pompe à chaleur

Ceci est mis en œuvre comme suit:

1. Le liquide de refroidissement pénètre dans la canalisation située dans le sol. Il chauffe de quelques degrés.
2. Après cela, le liquide de refroidissement qui est passé dans l'évaporateur transfère au circuit interne l'énergie qui a été collectée dans l'évaporateur.
3. Le réfrigérant est situé dans le circuit externe, qui se transforme en gaz après chauffage dans un échangeur de chaleur.
4. Afin d'augmenter la température de ce fluide frigorigène, il entre dans le compresseur pour une compression à haute pression.
5. Le gaz réfrigérant déjà chauffé entre dans le condenseur, qui à son tour dégage de la chaleur vers le liquide de refroidissement dans le système de chauffage de la pièce.
6. Après la fin du cycle, le réfrigérant qui a perdu de la chaleur passe à l'état liquide et revient à sa position d'origine.

Les unités de réfrigération fonctionnent sur un principe similaire. Par conséquent, les pompes à chaleur peut être utilisé pour condenser l'air par temps chaud ans (systèmes split), à partir du réfrigérateur.

De l'expérience de fonctionnement d'une pompe à chaleur à faire soi-même

Comme l'a montré la pratique, les performances de l'option présentée sont faibles: 2,6-2,8 kW. Inutile de parler du haut rendement de cette pompe à chaleur: sur une surface de 60 m2 à -5 oC en extérieur, elle maintient elle-même + 17oC. Mais le système a été envisagé et installé sous la chaudière - les radiateurs, à une température d'entrée de + 45 ° C, ne peuvent tout simplement pas en donner plus. Le système de la maison fonctionnait vieux et le nombre de radiateurs n'a pas été augmenté, mais jusqu'à présent, dans le froid, ils ont été réchauffés par un poêle.

Si un échangeur de chaleur régénératif est ajouté à la structure, cela augmentera l'efficacité de 10 à 15%. Étant donné que les coûts sont faibles, vous pouvez le faire. Vous aurez besoin de deux tuyaux en cuivre de 1,5 mètre chacun. Un avec un diamètre de 22 mm, le second - 10 mm. Un conducteur à 4 conducteurs (longueur 3-4 mètres, diamètre 4 mm) est enroulé sur un conducteur plus fin pour augmenter la surface d'échange thermique, ses extrémités sont soudées au tube afin qu'elles ne se déroulent pas. Le tube enroulé en fil est inséré doucement dans le tube de plus grand diamètre. Il doit être installé entre le compresseur et l'évaporateur. Le raffinement est insignifiant, mais il augmente considérablement l'efficacité. Certes, dans certaines conditions, il est dangereux: du fréon chaud peut pénétrer dans le compresseur, ce qui entraînera sa défaillance.

Amélioration du circuit: vous pouvez ajouter un échangeur de chaleur régénératif, ce qui augmentera la productivité d'environ 15-20%

La deuxième option pour augmenter l'efficacité, plus sûre et non moins efficace, consiste à intégrer un échangeur de chaleur supplémentaire pour chauffer l'eau ou le glycol.

Que rechercher si vous décidez de fabriquer votre propre pompe à chaleur. Il y a quelques choses qui ne peuvent être apprises que par l'expérience:

• Les courants de départ de cette installation particulière étaient très corrects. Il n'y avait pas toujours suffisamment de ressources réseau pour exécuter l'installation. Par conséquent, si vous effectuez une installation sérieuse, il est préférable de prendre un compresseur triphasé et de fournir une entrée triphasée, respectivement. Oui, pas bon marché, mais pour un démarrage stable d'un compresseur monophasé, un stabilisateur électronique de puissance décente est nécessaire, qui ne peut pas non plus être qualifié de bon marché.
• Une pompe à chaleur sur un système de radiateur fini ne donnera pas une température ambiante normale. Ils sont conçus pour une température de liquide de refroidissement différente, que ces installations, en particulier les installations artisanales, sont extrêmement rarement capables de donner.Par conséquent, améliorez le système (en ajoutant au moins le même nombre de sections de radiateur) ou installez des planchers d'eau.
• S'il y a trois anneaux d'eau dans un puits, cela ne signifie pas qu'il a un débit important. Vous devez savoir combien d'eau il est capable de donner avec sa sélection constante.

Le 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. La pompe n'a pas besoin de diesel, d'électricité ou de combustibles solides pour libérer de l'énergie thermique.
La source d'énergie est l'eau, l'atmosphère et le sol. 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 une 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, au contraire. Dans ce cas, la chaleur est prélevée de l'extérieur et transférée à la maison.

Un point important: L'élément principal d'un système de chauffage alternatif est précisément la pompe à chaleur, par conséquent, sa construction doit être abordée avec beaucoup de soin.
La pompe se compose des éléments suivants:

Caractéristiques de la pompe à chaleur air-air:

• compresseur, qui est un élément intermédiaire du système;
• évaporateur. Le transfert d'énergie à faible potentiel y a lieu;
• un papillon des gaz à travers lequel le réfrigérant (fréon) retourne à l'évaporateur;
• condenseur, où le fréon est refroidi et de l'énergie thermique est libérée.

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

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

1. La chaleur de faible qualité, qui est libérée par des sources d'énergie externes, est transférée par des tuyaux à l'évaporateur - au premier élément de la conception de la pompe. La chaleur est transférée par des caloporteurs capables de résister à de basses températures et de ne pas geler en même temps.
2. Ici, la chaleur est transférée au réfrigérant, qui circule dans une boucle fermée du système. Le fréon est souvent utilisé comme réfrigérant.
3. Dans le compresseur, la haute pression agit sur le fréon, ce qui augmente considérablement sa température.
4. 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, lorsqu'il est refroidi, retourne à l'état liquide.
5. Grâce à la soupape de réduction de pression, le fréon retourne à l'évaporateur, où le processus est répété.

Sur la base du principe de fonctionnement de la pompe, l'électricité n'est dépensée que pour le fonctionnement du compresseur. En conséquence, cela fait de la pompe à chaleur le moyen le plus économique de transférer la chaleur.

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Résultats

Sans aucun doute, le coût d'une pompe à chaleur d'un climatiseur est plusieurs fois inférieur à celui des options d'usine prêtes à l'emploi, même celles fabriquées en Chine. Mais il y a beaucoup de nuances ici: il faut prendre soin de la source et de la quantité de chaleur fournie, calculer correctement la longueur des échangeurs de chaleur (serpentins), installer l'automatisation, fournir une puissance garantie, etc. Mais si vous parvenez à résoudre ces problèmes, cela est sans aucun doute bénéfique. Laissez-nous vous donner quelques conseils: la première année, il est très souhaitable d'avoir un chauffage d'appoint, des tests et des essais, il est préférable de le faire en été, afin qu'il soit temps de réviser l'unité avant le démarrage. de la saison de chauffage.

Avantages et inconvénients des pompes à chaleur

Aux plus utilisation de systèmes de chauffage basés sur l'utilisation de pompes à chaleur peut être attribué ce qui suit:

• Rentabilité pendant le fonctionnement;
• Sécurité environnementale des installations;
• Sécurité incendie des installations;
• Fiabilité opérationnelle;
• Autonomie de travail.

Les inconvénients comprennent:

• Prix ​​élevé;
• La complexité de l'ensemble du complexe d'œuvres;
• La nécessité de réparations majeures après l'expiration de la durée de vie, associée à des investissements matériels importants.