Pompe à chaleur pour le chauffage et le refroidissement

Les pompes à chaleur fournissent le chauffage, le refroidissement et l’eau chaude aux bâtiments des secteurs domestique, public et industriel et peuvent être situées n’importe où dans le monde parce qu’elles utilisent la température constante de la Terre, la température de l’air ou la source d’eau. Les pompes à chaleur peuvent également être inversées et fonctionner comme des refroidisseurs d’espace. La plupart des pompes à chaleur fonctionnent avec un cycle de compression de vapeur et sont alimentées par un moteur électrique. Certaines pompes à chaleur utilisent le principe de l’absorption, la chaleur de gaz ou de déchets étant l’énergie motrice. Cela signifie que la chaleur au lieu de l’énergie mécanique est fournie pour piloter le cycle. Les pompes à chaleur, le conditionnement de l’air absorbant peuvent être alimentés au gaz, tandis que les installations industrielles sont généralement alimentées par de la vapeur à haute pression ou de la chaleur perdue. Les pompes à chaleur sont plus adaptées pour le refroidissement, le chauffage des locaux,l’eau chaude et la chaleur industrielle.

pompa di calore per riscaldamento e raffrescamento

Introduction

Il existe trois principaux types de pompes à chaleur: les pompes à chaleur d’origine terrestre, les pompes à chaleur d’origine terrestre et les pompes à chaleur de l’antenne d’origine. Les pompes à chaleur ont été principalement utilisées pour chauffer les pièces, mais il est possible d’installer un échangeur pour chauffer l’eau chaude domestique, et ils peuvent également être utilisés en été pour le refroidissement. Dans le “mode chauffage”, une pompe à chaleur fonctionne comme un reverse réfrigérateur, où la température constante du sol (ou de l’air) est utilisé comme un réservoir chaud en hiver. Un système en boucle fermée est utilisé pour une pompe à chaleur au sol. Une solution avec de l’antigel circule à travers des tuyaux situés dans le sol sous la ligne de congélation (environ 10 0C), soit en configuration horizontale (avec des serpentins peu profonds) ou verticale (échangeur de chaleur de puits), pour extraire la chaleur ou pour repousser la chaleur du sol. La chaleur sert à dilater le gaz frigorigène envoyé au compresseur. La Compression du gaz sous forme de vapeur produit de la chaleur qui est distribuée autour de la maison. La technologie utilise des réfrigérants, des compresseurs et des pompes et fonctionne sur l’électricité. Pour le système d’alimentation en eau, la disponibilité d’un lac ou d’un puits à proximité est nécessaire, puisque le système est basé sur un circuit fermé.

Comme leur nom l’indique, les pompes à chaleur de la source d’air extraient la chaleur de l’air plutôt que du sol, mais elles ne sont pas aussi efficaces que les pompes au sol et utilisent le double du liquide de refroidissement (HCFC-22 qui réduit la couche d’ozone en cas de fuite). Les pompes à chaleur de la source d’air ont tendance à être utilisées dans les climats chauds.

Dans le “mode de refroidissement”, une pompe à chaleur peut fonctionner en rejetant la chaleur dans la terre et fonctionne comme un réfrigérateur.

Les pompes à chaleur au sol sont extrêmement économes en énergie. Le coefficient de performance (COP = rapport énergie de sortie divisé par énergie d’entrée) est de 3 à 6. Ils sont donc très rentables, avec un remboursement entre 2 et 10 ans. Les pompes à chaleur géothermiques n’ont pas de caractéristiques visibles à l’extérieur du bâtiment et sont peu entretenues et comportent peu de pièces mobiles; elles sont donc également silencieuses. Les canalisations souterraines durent de 40 à 50 ans. Le risque d’incendie est également très faible (Chiras, 2006). Compresseur pompes et les vannes sont une technologie bien connue et il existe de nombreux fournisseurs.

Faisabilité technologique et besoins opérationnels

Le type de pompe à chaleur choisi dépend du type de sol ou de roche, de la disponibilité du sol et de la possibilité de forer économiquement un puits d’eau. Ils peuvent être utilisés dans n’importe quel climat, mais la configuration de cette technologie dépend des conditions locales. Par exemple, en Allemagne, pour le refroidissement ESTIVAL, l’humidité permet le refroidissement à l’aide de poutres refroidies sans refroidisseur ni déshumidification.

Les pompes à chaleur peuvent être appliquées aux endroits suivants:::

  • Piscines et autres utilisations à grande échelle à basse température, par exemple, serres,
  • Hôtel,
  • École,
  • Les bâtiments publics,
  • Les bâtiments commerciaux,
  • Condo,
  • Pour le chauffage de l’eau et des locaux domestiques, la climatisation et la réfrigération;
  • Chauffage urbain combiné avec stockage solaire et thermique (Philippt, 2005).
  • D’autres applications concernent les procédés industriels, notamment::
  • Les applications de procédés comme le séchage dans l’industrie alimentaire;

Fattibilità della tecnologia e necessità operative

Déshumidification des ressources / matériaux pour le stockage ou le traitement.

Selon le réseau de pompes à chaleur du Royaume-Uni, ” le meilleur vendeur est le déshumidificateur / Séchoir pour les fours de séchage par lots, par exemple pour les textiles ou le bois, où les charges de quelques kW sont typiques. Au Japon, en Suède et aux Pays-bas, des transformateurs thermiques de plusieurs MW fonctionnant dans le cycle d’absorption sont utilisés pour récupérer la chaleur résiduelle dans les usines pétrochimiques et sidérurgiques.”

Même si toutes les applications ci-dessus s’appliquent aux pays en développement, il y aura des limites en termes de zones urbaines et de ruraux pauvres, parce que la technologie de la pompe à chaleur, elle s’applique généralement à des bâtiments construits selon de bonnes normes, avec de bons niveaux d’isolation, des conduites d’eau, et des systèmes de distribution de chaleur / refroidissement. Cette exigence exclurait l’applicabilité à de nombreux foyers, en particulier pour les pauvres des zones rurales. Il peut être plus adapté aux zones urbaines, aux hôtels et à l’industrie. Toutefois, il pourrait jouer un rôle important en réduisant la demande d’électricité pour le refroidissement et en fournissant des technologies de réfrigération pour les centres de santé ruraux et d’autres utilisations. Dans certains pays en développement, comme la Chine, la demande de chaleur est élevée, et les pompes à chaleur pourraient fonctionner à la fois en mode de chauffage et de refroidissement. Les applications industrielles sont une source potentielle de croissance dans les pays en développement pour les procédés, la déshumidification et d’autres applications.

En outre, l’infrastructure d’approvisionnement énergétique des ménages est très coûteuse et l’électricité est le vecteur d’énergie privilégié. La technologie de la pompe à chaleur permet, par exemple, d’éviter le coût de la distribution du gaz. Selon le centre des pompes à chaleur de L’aie (2006), le chauffage et le refroidissement des locaux et de l’eau à l’aide de pompes à chaleur constituent le seul système efficace pour l’utilisation de l’électricité pour ces services. À ce jour, l’absorption semble relativement modeste dans les pays en développement, en particulier dans le secteur résidentiel. La Turquie a installé sa première pompe à chaleur résidentielle en 1998 auprès d’un fournisseur Suédois (Hepbasli et al., 2001).

En Suisse, la popularité des pompes à chaleur est attribuée à plusieurs facteurs, y compris la capture individuelle, plutôt que le chauffage central, avec un système de distribution de chaleur coûteux était l’un des principaux. En outre, la charge thermique du sol n’est pas nécessaire, car c’est automatique en été, lorsque le système n’est pas utilisé. En plus de ces facteurs, il y a l’attrait de faibles risques pour l’environnement et des émissions de gaz à effet de serre, de faibles coûts d’exploitation et des coûts comparables aux systèmes à base de pétrole.

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