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 son évacuation, et le compresseur est utilisé avec une puissance plus élevée.
Découvrez comment cela fonctionne ici.
Qu'est-ce qui 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 0 ° 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 plus que 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 inférieure au 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 de matériel 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 domestiques 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 thermopompe, vous devez savoir quel est son caloporteur sur les contours de sa structure à l'extérieur et à l'intérieur de la maison. Ces liquides de refroidissement classifient cet appareil.
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 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, il est nécessaire de 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.
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 le 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. Sur un conducteur plus mince pour augmenter la zone d'échange thermique, un conducteur à 4 conducteurs (longueur 3-4 mètres, diamètre 4 mm) est enroulé, 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, ce 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 celles faites maison, sont extrêmement rarement capables de fournir. 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.
Vidéo
La vidéo suivante fournit des détails sur les caractéristiques des pompes à chaleur:
https://youtu.be/jU5ueYQY-88
Plus d'informations sur l'appareil d'une pompe maison dans la vidéo suivante ci-dessous:
Au cours des dernières décennies, les propriétaires ont acquis un assez grand choix de systèmes de chauffage. Il n'est plus nécessaire de se connecter à des réseaux centralisés et d'utiliser des sources traditionnelles. Vous pouvez choisir un équipement fonctionnant à l'énergie alternative, mais son principal inconvénient est son coût élevé. Êtes-vous d'accord?
Cependant, si vous construisez une pompe à chaleur de vos propres mains à partir d'un vieux réfrigérateur, le coût du système peut être considérablement réduit. Et nous vous dirons comment procéder.
Dans l'article, nous avons sélectionné les solutions les plus simples et leur avons fourni des dessins et des schémas détaillés. Par conséquent, il ne sera pas difficile pour un artisan de la maison de les comprendre. De plus, vous trouverez ici des instructions étape par étape pour la fabrication d'équipements de chauffage. Et les vidéos publiées vous parleront des caractéristiques de conception de la pompe à chaleur et des caractéristiques de sa connexion.
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. Permettez-moi de 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 procéder à l'été, afin qu'il soit temps de réviser l'unité avant le début de la saison de chauffage.
Qu'est-ce qu'une pompe géothermique
Comment fonctionne la pompe à chaleur
Vous devez d'abord comprendre ce qu'est une pompe géothermique et sur quel principe elle fonctionne, car c'est lui qui est au cœur de tout l'appareil que nous décrivons.
Ce n'est un secret pour personne que la température ci-dessus zéro est toujours maintenue dans l'épaisseur de la terre. L'eau sous la glace est dans le même état. Dans cet environnement relativement chaud, un pipeline fermé avec du liquide est placé.
Le schéma de fonctionnement des pompes à chaleur est assez simple et repose sur le principe de Carnot inversé:
- Le liquide de refroidissement, se déplaçant le long du circuit externe, s'échauffe à partir de la source sélectionnée et entre dans l'évaporateur.
- Là, il échange de l'énergie avec un réfrigérant (généralement du fréon).
- Le fréon bout, se transforme en état gazeux et est comprimé par un compresseur.
- Le gaz chaud (il se réchauffe dans la plage de 35 à 65 ° C) entre dans un autre échangeur de chaleur, dans lequel il cède sa chaleur au système de chauffage ou à l'alimentation en eau chaude de la maison.
- Le réfrigérant refroidi redevient liquide et retourne dans un nouveau cercle.
Astuces utiles
À toutes les étapes de la construction d'une maison, à partir de la conception, il faut se rappeler que TN est un système inertiel. Il peut être comparé à un énorme poêle russe, qui était généralement chauffé une fois par jour pendant la cuisson. Puis la chaleur accumulée a chauffé l'habitation jusqu'au lendemain matin.
Les murs en rondins lourds ont un degré d'inertie thermique assez élevé. En termes simples, ils se refroidissent lentement quand il fait plus froid la nuit. Bonne inertie thermique avec des murs en pierre épais et du béton lourd ou des briques.
Le polyfoam et le béton cellulaire ont de bonnes propriétés d'isolation thermique. Mais en raison de leur faible densité, ils ont une faible inertie thermique. La pompe à chaleur dans un bâtiment dont les murs sont constitués de tels matériaux avec une forte baisse de la température de l'air extérieur ne pourra pas toujours «pomper» suffisamment de chaleur de l'extérieur vers le système de chauffage «par le sol chaud».
Vous devez également tenir compte d'autres facteurs:
- Pour réduire les pertes de chaleur ou ne pas geler du tout les tuyaux dans la canalisation entre la maison et les puits ou le collecteur, il est nécessaire de les poser à une profondeur inférieure au niveau de congélation. En Crimée - 0,75 mètre suffit, et à la latitude de Moscou - au moins 1,5.
- Les plus grandes pertes de chaleur se font généralement à travers les fenêtres. Par conséquent, le triple vitrage n'est pas du tout un luxe, mais une solution de construction économiquement saine. L'option idéale est d'utiliser des lunettes capables de réfléchir les rayons infrarouges.
- Dans le cas de l'utilisation de l'option de 2 puits pour la prise et l'évacuation de l'eau, la distance entre eux doit être d'au moins 20 mètres.
- Il est préférable d'essayer d'abord un TN fait maison dans une buanderie ou un garage. L'installation d'un chauffage par le sol dans une zone résidentielle entraînera des frais supplémentaires. Découvrez la commande par le lien pour la cheminée d'angle.
Comment fabriquer une pompe à chaleur de vos propres mains
Certaines lignes directrices pour la création de ces appareils sont décrites ci-dessous:
- Tout d'abord, vous devez commencer à acheter un compresseur, par exemple, dans un climatiseur. En règle générale, il est fixé au mur.
- Faire une autre partie importante du produit, le condensateur, est assez réaliste à faire de vos propres mains. Pour ce faire, vous devez plier un tuyau en cuivre (le diamètre ne doit pas être inférieur à 1 mm) sous la forme d'une bobine et, déjà dans cet état, le placer dans les profondeurs d'un boîtier en métal ou en plastique. En tant que corps, vous pouvez utiliser un réservoir de taille appropriée. Par
Une fois l'installation de la bobine terminée, les pièces du réservoir sont soudées et les raccords filetés nécessaires sont installés. L'évaporateur est également le plus souvent monté au mur. Astuce: Pour fabriquer une bobine de haute qualité, il est préférable d'enrouler un tuyau de plomberie en cuivre sur une base cylindrique de l'épaisseur souhaitée, pour cela, vous pouvez utiliser une bouteille de gaz. Pour obtenir la même distance entre les spires, un coin en aluminium perforé est utilisé, sur lequel les spires de la bobine sont fixées. - L'installation finale de ces pièces, à savoir le soudage d'un tube de cuivre, le pompage du fréon, etc., doit être effectuée exclusivement par un professionnel hautement qualifié. Faire cela sans expérience appropriée peut endommager l'équipement et augmenter considérablement le risque de blessures corporelles.
- L'étape suivante consiste à connecter la structure au système de chauffage du bâtiment.
- Après cela, vous devez procéder à l'installation et au raccordement du circuit externe. Ce procédé a ses propres caractéristiques, qui diffèrent selon le type de pompe à chaleur. Important: avant de démarrer la pompe à chaleur, vous devez diagnostiquer le câblage électrique de la maison et le compteur électrique. Si la description est vétuste et obsolète, un remplacement sera nécessaire. La puissance acceptable, dont dispose le compteur électrique, peut être considérée comme une marque supérieure à 40 ampères.
Il est à noter que le fonctionnement d'une pompe à chaleur pour chauffer une maison ne répond pas toujours pleinement à toutes les exigences des propriétaires. Cela est généralement dû au fait que les calculs thermodynamiques ont été effectués de manière incorrecte. Le résultat d'une telle erreur est un système de faible puissance ou le système s'avère trop puissant, ce qui est dû à une consommation excessive d'électricité.
Pour sélectionner un système avec une puissance appropriée, vous devez calculer la perte de chaleur du bâtiment et de nombreux autres calculs. Ce calcul doit être effectué par un ingénieur de conception expérimenté.
