Pompe à chaleur air / air: principe de fonctionnement, appareil, sélection et calculs
Vous souhaitez équiper le chauffage par convection dans la maison, où une pompe à chaleur air-air est utilisée pour chauffer le liquide de refroidissement, ce qui permet de réaliser des économies importantes sur les coûts de chauffage? Convenez que le chauffage complet dans une entreprise avec de l'eau chaude est presque gratuit - un événement très tentant.
Mais vous ne savez pas comment construire un tel système pour chauffer les locaux d'une manière alternative et obtenir de l'eau chaude pour les besoins domestiques?
Nous allons aider à résoudre ce problème - l'article met en évidence le principe de fonctionnement et la conception de la pompe. L'énergie d'un tel système devra être dépensée uniquement pour le fonctionnement du compresseur, et la majeure partie de la chaleur proviendra uniquement de la rue de l'atmosphère, pour laquelle nous n'avons pas besoin d'argent.
Les avantages de sa mise en œuvre dans le système et ses inconvénients importants sont également pris en compte. Une attention particulière est portée à la sélection et au calcul de la pompe.
Et pour que les amoureux fassent tout de leurs propres mains, nous proposons de construire une telle pompe par eux-mêmes, en utilisant des matériaux improvisés. Nous fournissons du matériel photographique et des recommandations vidéo sur la conception et le fonctionnement de la pompe à chaleur pour vous aider.
Le contenu de l'article:
Caractéristique de la pompe à chaleur air-air
Toute pompe à chaleur fait référence à un équipement du champ énergie alternative. Il prend l'énergie thermique des masses d'air dans la rue, de l'espace environnant dans la pièce, pour la réchauffer avec des objets résidentiels et non résidentiels.
Aucun combustible combustible n'est utilisé.
Pompe à chaleur externe (TN) air-air est similaire à un climatiseur inverter, système divisé du bloc externe et interne.
Et selon le principe d'action, il ressemble plus à un réfrigérateur, il n'agit que «vice versa». Mais contrairement aux deux, cette pompe à chaleur est capable de refroidir et de chauffer les masses d'air de la maison.
Principe de fonctionnement et disposition interne
Un phénomène physique simple de la thermodynamique est la pierre angulaire du fonctionnement des pompes à chaleur air-air - un liquide refroidit la surface avec laquelle il est dispersé lors de l'évaporation. Par exemple, la vapeur au-dessus d'une tasse de thé chaud montre le même effet.
Un réfrigérateur ordinaire fonctionne également selon ce principe. À l'intérieur, il y a des tubes à travers lesquels le réfrigérant circule sous haute pression. Il prend de la chaleur à l'intérieur du congélateur, se réchauffant légèrement en même temps.
Ensuite, la chaleur collectée est transférée à l'air ambiant à travers un échangeur de chaleur (grilles derrière le réfrigérateur).
Et de sorte qu'après que le réfrigérant ait refroidi jusqu'aux températures de fonctionnement, il soit comprimé dans le compresseur. Et pour le cycle de travail, le fréon à l'intérieur du système compresseur-condenseur-évaporateur passe constamment d'un état gazeux à un état liquide et vice versa.
La pompe à chaleur à air fonctionne exactement de la même manière. Il ne prend de la chaleur que dans la rue, et non dans un congélateur fermé. Même s'il fait froid à l'extérieur, il y a encore beaucoup d'énergie thermique dans l'atmosphère.
La pompe à chaleur air / air se compose des éléments suivants:
- compresseur;
- Évaporateur avec ventilateur à air forcé;
- détendeur;
- tuyaux en cuivre pour pomper le fréon entre la rue et la maison;
- un condenseur avec un ventilateur pour fournir de l'air chauffé à la pièce.
Les trois premiers éléments constituent l'unité extérieure, et le dernier se réfère à l'intérieur de la pompe à chaleur. Les tubes en cuivre isolés thermiquement sont conçus pour un mouvement continu du liquide de refroidissement entre ces modules du système divisé.
L'algorithme de fonctionnement de la pompe à chaleur air-air est le suivant:
- L'air de la rue est aspiré par le ventilateur dans l'unité extérieure et conduit à travers les ailettes de l'évaporateur externe. Le fréon qui circule dans l'échangeur de chaleur absorbe l'énergie thermique qu'il contient et se transforme en un état gazeux.
- Ensuite, le gaz entre dans le condenseur, où il est comprimé. Et puis il est pompé à travers des tuyaux en cuivre vers l'unité intérieure.
- Dans le condenseur situé dans la maison, le gaz retourne dans le liquide, transférant la chaleur à l'air intérieur.
- Ensuite, la surpression est évacuée au moyen d'un détendeur, et le fréon liquide est à nouveau envoyé vers l'évaporateur primaire.
La température du fréon entrant dans l'unité extérieure est toujours inférieure à la température ambiante. Par conséquent, il absorbe toujours la chaleur de l'atmosphère.
Mais le niveau de «refroidissement» du liquide de refroidissement dans le système est constant, et la température extérieure fluctue constamment. Pour cette raison, en cas de fortes gelées, VT perd son efficacité.
Pour augmenter la puissance de la pompe à chaleur, les surfaces du condenseur et de l'évaporateur sont rendues aussi grandes que possible. Et pour un fonctionnement ininterrompu en hiver, l'échangeur de chaleur extérieur est équipé de son propre système de dégivrage.
Avantages et inconvénients d'une pompe à chaleur à air
Chaque système techniquement complexe a ses propres avantages et inconvénients. Les documents sont une chose, mais en réalité, les propriétaires de pompes à chaleur courent le risque de rencontrer certains problèmes.
Les installations de chauffage / refroidissement air-air sont bénéfiques pour un certain nombre de raisons.
Les principaux avantages comprennent:
- Universalité. Les systèmes vous permettent de chauffer et de refroidir des pièces en fonction de l'objectif de la pièce, des besoins et de la saison climatique.
- Respect de l'environnement. Ils permettent d'abandonner complètement la combustion du gaz naturel, du charbon, du bois de chauffage, etc., obstruant l'environnement naturel avec des produits de combustion.
- Installation facile. Il n'est pas difficile d'assembler un système de composants de production en usine. Vous pouvez construire vous-même une pompe à chaleur à partir de moyens improvisés.
- Sécurité incendie. Le processus de génération de chaleur n'est pas associé à l'utilisation de combustible. Même les violations dans le fonctionnement de l'installation ne pourront pas provoquer d'incendies.
- Rentabilité. Ils sont attirés par un coefficient de transfert de chaleur élevé à un coût minimal (ils produisent 4–5 kW de chaleur pour 1 kW d'électricité consommée). De plus, ils sont rapidement payants.
- Abordable pour le prix. Le coût des systèmes fabriqués en usine vous permet d'acheter une pompe à chaleur pour presque tout le monde. L'installation par vous-même sera presque gratuite.
- Commodité de fonctionnement. L'appareil le plus sophistiqué du système est un compresseur dont l'entretien est difficile à gérer. Avec une charge typique des pompes à chaleur, les compresseurs tombent rarement en panne avant l'heure promise par le constructeur.
Pour l'organisation du chauffage dans une pièce suffit installer un système diviséen accrochant un module externe sur la façade, et un convecteur sur la paroi interne. Pour chauffer plusieurs pièces il faudra équiper les canaux de distribution d'air chauffé.
Tout le contrôle de la pompe à chaleur air-air se fait par automatisation intégrée. Une attention particulière ne sera pas accordée au fonctionnement et à la configuration de ce système. Il sera seulement nécessaire de nettoyer régulièrement les filtres à air et parfois de les changer.
Les aspects négatifs des pompes à chaleur sont les suivants:
- bien qu'un arrière-plan léger, mais toujours bruyant;
- dépendance directe de l'efficacité du système à la température extérieure;
- augmentation de la consommation d'énergie par temps froid dans la rue;
- poussière en suspension constante dans l'air en raison du fonctionnement continu du ventilateur et de la convection de l'air dans la pièce;
- dépendance à l'alimentation (pour un fonctionnement ininterrompu, un générateur est nécessaire).
À des températures extérieures à -10 ° C, tout fonctionne bien, la chaleur de la rue est suffisante pour créer des conditions confortables dans la maison. Mais avec un refroidissement supplémentaire, l'efficacité de la pompe diminue fortement.
Si le chalet est construit dans une zone avec un climat froid et de fortes gelées en hiver, vous ne pouvez pas vous passer d'une chaudière ou d'une cheminée supplémentaire.
Pour équipement de chauffage à air ces systèmes s'intègrent parfaitement. Consommation d'énergie minimale, effort d'installation et problèmes de maintenance. Mais ils ne peuvent pas chauffer l'eau.Pour ce faire, vous devrez en plus installer une chaudière ou vous connecter à des réseaux centralisés.
Les pompes à chaleur air-air sont le meilleur moyen de chauffer des bâtiments en bois ou en SIW. De tels bâtiments ont de faibles pertes de chaleur, il y a suffisamment de capacités de pompe à chaleur à air pour leur chauffage.
Les principales différences avec le climatiseur
Extérieurement, la pompe à chaleur air-air est similaire à un climatiseur domestique. Mais il a ses propres caractéristiques et spécifications de conception distinctives.
Le premier appareil est utilisé comme principale source de chauffage, fonctionnant toute l'année. Et le second est plus destiné au refroidissement de l'air sous la chaleur estivale.
La fonction principale de la pompe à chaleur est le chauffage. Cependant, de nombreux modèles peuvent également refroidir l'air ambiant. Mais dans ce mode de fonctionnement, ils sont nettement inférieurs au climatiseur en termes d'efficacité énergétique. Il s'agit plutôt d'un cas extrême de leur utilisation.
D’un autre côté, de nombreux climatiseurs inverter peut chauffer l'air intérieur. Mais en même temps, ils consomment beaucoup plus de pompes à chaleur. Chaque appareil a son propre objectif.
L'utilisation de radiateurs air-air est principalement un passage à des sources d'énergie renouvelables.
Ces systèmes sont économiquement viables, malgré d'importants investissements initiaux. La réduction des factures de chauffage rapporte tous les coûts initiaux.
Sélection et calcul de la pompe à chaleur
Une pompe à chaleur air-air ne sera efficace que si elle est correctement sélectionnée. Il est nécessaire de calculer sa puissance à l'avance, en fonction de la quadrature de la maison. Et alors seulement, regardez les prix des différents fabricants.
Dans les calculs, le coefficient d'efficacité énergétique du COP est utilisé (le rapport de la puissance du VT à l'énergie consommée).
Dans des «conditions de serre», il atteint souvent 4 à 5 points et les modèles les plus modernes jusqu'à 7 à 8. Cependant, lorsque la température extérieure chute à -15–20 ° С, cet indicateur chute brusquement à seulement deux.
À calcul du chauffage de l'air doit être considéré:
- isolation thermique et isolation des pièces;
- superficie des chambres;
- nombre de résidents dans le chalet;
- conditions climatiques générales de la zone où se trouve la maison.
Pour la plupart des maisons, environ dix kW de puissance de pompe à chaleur sont nécessaires pour dix mètres carrés. Mais tout ici est plutôt arbitraire. Si les plafonds au-dessus de 2,7 m ou les murs et les fenêtres sont mal isolés, plus de chaleur sera nécessaire.
Il existe de nombreux fabricants de pompes à chaleur air-air en Asie et en Europe.
Les bonnes critiques ont des systèmes de Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Carrier, Aertec, Panasonic et Toshiba. Presque tous leurs modèles sont adaptés aux conditions de fonctionnement domestiques et ont fait leurs preuves.
Même en cas de chute de tension, ils ne se cassent pas et continuent de fonctionner correctement après la mise sous tension.
Le prix des pompes à chaleur à air en marche varie de 90 à 450 mille roubles. Ici, beaucoup dépend non seulement de la capacité de l'unité, mais également de fonctionnalités supplémentaires et du pays de fabrication.
Des modèles séparés complètent:
• filtres pour nettoyer et désinfecter l'air;
• radiateurs d'appoint;
• générateurs électriques;
• Modules GSM pour contrôler le système;
• ioniseurs et ozoniseurs.
La pratique montre qu'en cas de gel inférieur à -15 ° C dans des pièces chauffées uniquement par une pompe à chaleur, il devient frais. Et sans chauffage supplémentaire, le confort dans les chambres ne sent franchement pas l'odeur.
Cependant, dans les régions du sud où de telles gelées sont rares, le VT est assez efficace et justifie l'argent dépensé davantage qu'en raison des économies d'énergie.
Fait maison à partir d'un vieux réfrigérateur
Il est assez difficile d'assembler une pompe à chaleur air-air à partir de compresseurs et de condenseurs individuels de vos propres mains sans suffisamment de connaissances techniques spécialisées. Mais pour une petite pièce ou une serre, vous pouvez utiliser l'ancien réfrigérateur.
Pour ce faire, percez deux trous dans la porte avant du réfrigérateur. Par le premier, l'air de la rue entrera dans le congélateur, et par le second inférieur, il sera ramené dans la rue.
En même temps, lors du passage à travers la chambre intérieure, il donnera au fréon une partie de la chaleur qui y est présente.
Vous pouvez également simplement réfrigérer la machine dans le mur avec une porte ouverte sur l'extérieur et un échangeur de chaleur à l'arrière de la pièce. Mais il ne faut pas oublier que la puissance d'un tel radiateur sera faible et qu'il consomme beaucoup d'électricité.
L'air intérieur est chauffé par l'échangeur de chaleur à l'arrière du réfrigérateur. Cependant, une telle pompe à chaleur ne peut fonctionner qu'à des températures extérieures d'au moins plus cinq degrés Celsius.
Cet appareil ménager est conçu pour une utilisation en intérieur uniquement.
L'installation d'une pompe à chaleur air-air est extrêmement simple. Il est nécessaire d'installer les blocs externes et internes, puis de les connecter ensemble par un circuit avec un liquide de refroidissement.
La première partie du système est installée sur la rue: directement sur la façade, sur le toit ou à côté du bâtiment. Le second dans la maison peut être placé au plafond ou au mur.
Il est recommandé d'installer l'unité extérieure à quelques mètres de l'entrée du chalet et loin des fenêtres, n'oubliez pas le bruit émis par le ventilateur.
Et l'intérieur est réglé de sorte que le flux d'air chaud qui en découle se répartisse uniformément dans la pièce.
Si vous prévoyez de chauffer une maison avec plusieurs pièces à différents étages avec une pompe à chaleur air-air, vous devrez équiper le système de conduits de ventilation à décharge forcée.
Dans ce cas, il est préférable de commander le projet auprès d'un ingénieur compétent, sinon la puissance TN pourrait ne pas être suffisante pour toutes les pièces.
Le compteur et le dispositif de protection doivent résister aux charges de pointe créées par la pompe à chaleur. Avec un refroidissement brutal à l'extérieur de la fenêtre, le compresseur commence à consommer de l'électricité plusieurs fois plus que d'habitude.
Il est préférable pour un tel aérotherme de poser une conduite d'alimentation séparée du panneau de distribution.
Une attention particulière doit être portée à l'installation de tubes pour le fréon. Même les plus petits copeaux à l'intérieur peuvent endommager l'équipement du compresseur.
Ici, vous ne pouvez pas vous passer des compétences de brasage du cuivre. Le ravitaillement en fluide frigorigène doit généralement être confié à un professionnel afin d'éviter des problèmes ultérieurs avec ses fuites.
Des instructions étape par étape pour fabriquer une pompe à chaleur à partir d'un réfrigérateur sont décrites dans cet article.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Le principe de fonctionnement du système split air-air split:
Pompe à chaleur à air dans le système de chauffage d'une maison à deux étages:
Inverseur de climatisation ou pompe à chaleur - quoi de mieux?
Les pompes à chaleur air-air sont des appareils très efficaces. Ils sont faciles à entretenir, faciles à utiliser et économiques.
En vente maintenant est un vaste assortiment de systèmes similaires, pour toute maison, vous pouvez choisir une installation de chauffage. Il suffit de calculer correctement sa puissance, alors il servira efficacement pendant de nombreuses années.
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En raison de l'augmentation constante des prix de l'énergie, nous avons enfin prêté attention à la façon dont nous pouvons économiser sur ce type de dépenses grâce à la technologie. La pompe à chaleur à air a aussi ses inconvénients, mais ils sont plus que payants avec l'effet positif qu'elle apporte. Le seul point négatif: si des jours avec des températures basses prévalent dans la région, alors cette pompe n'est pas pour vous.
Nous n'avons pas si peu d'endroits, avec un climat suffisamment chaud pour de telles pompes. Prenez la même côte de la mer Noire: il n'y a pas de gelées et l'approvisionnement en gaz, en particulier dans les contreforts, est une chose très coûteuse. Ici, une telle pompe est parfaite!
La pompe à chaleur air-air utilise l'atmosphère comme source d'énergie. Ici, le chien est enterré, plus la température de l'air est basse, moins d'énergie est produite pour chauffer l'intérieur. Cette propriété limite l'utilisation rentable de la pompe aux territoires avec t> -10 ° C.Si l'hiver est rude dans votre région, faites attention à notre terre mère (en dessous du niveau de congélation), vous pouvez utiliser une étendue d'eau à proximité (de préférence une rivière, un lavage naturel des tuyaux). Des frais supplémentaires, mais la chaleur dans votre maison en vaut la peine.
Les pompes à chaleur ont une caractéristique - la plus grande efficacité est obtenue en chauffant le liquide de refroidissement à des températures relativement basses - environ 45 ° C. Pour fonctionner avec des radiateurs de chauffage conventionnels, cette température n'est pas suffisante, ou vous devrez mettre de grosses batteries en 20 sections. Mais pour le chauffage au sol, c'est la température. Dans les systèmes conventionnels (avec une chaudière à gaz par exemple), il est spécialement réduit à de telles valeurs afin de ne pas surchauffer le sol et, par conséquent, la pièce.
Et Victor et Alexander - vous n'avez pas tout à fait raison. Par exemple, les applications économiques jusqu'à -10 sont des informations obsolètes. Les ingénieurs travaillent, inventent et ont maintenant réussi sur le système CPC air-air> 3 à -15g. Et le travail a été testé à des températures> -30g (naturellement avec une légère diminution de l'efficacité et du CPC). Autrement dit, le maximum porte ses fruits dans quelques années!
De plus, sur le chauffage du liquide de refroidissement. Les ingénieurs ont également travaillé dur. Par exemple, ils ont réussi à comprimer des compresseurs plus puissants basés sur des aimants samarium dans les dimensions des anciens blocs (ce qui a immédiatement permis de réduire de moitié la consommation d'énergie à la même puissance que les moteurs à rotor à cage d'écureuil), et l'efficacité a augmenté grâce à l'utilisation de compresseurs à spirale (10%). Le nervurage interne (!) Des tuyaux de fréon et le cerclage à deux rangées des radiateurs eux-mêmes ont permis de maximiser l'efficacité des radiateurs des unités externes et internes (le dernier Daikin haut de gamme a un radiateur à cinq rangées). Tout cela a permis de réduire la différence de température de fonctionnement entre les unités extérieure et intérieure, et donc d'augmenter le CPC.Et aussi transférer des pompes à chaleur vers la zone d'efficacité énergétique A +++!
En conséquence, en été, vous disposerez d'une climatisation très économique, ce qui accélère également le retour sur investissement!
Je voudrais poser une question, mais si vous mettez l'unité extérieure sous terre et que vous en faites une veste d'eau, ou si vous la mettez dans un récipient avec de l'eau?