Fonctionnement de la pompe à chaleur sol/eau
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Fonctionnement d'une pompe à chaleur sol/eau
Pour mieux comprendre le fonctionnement d'une pompe à chaleur sol/eau, il est intéressant d'étudier la structure du système. La pompe à chaleur elle-même se trouve au-dessus de la surface du sol et comprend deux échangeurs de chaleur en plus du compresseur (l'évaporateur et le condenseur). En pratique, des sondes géothermiques ou des collecteurs géothermiques servent à extraire la chaleur du sol.
Les collecteurs et les sondes alimentent la pompe à chaleur avec l'énergie thermique
Les sondes géothermiques sont placées en profondeur dans le sol, à l'aide de forages. Les collecteurs géothermiques quant à eux sont positionnés juste sous la surface, mais ils présentent de plus grandes surfaces capables d'absorber l'énergie thermique. Les deux systèmes se composent d'un circuit fermé dans lequel un liquide antigel (l'eau du sol) peut circuler. Une pompe intégrée s'assure que l'eau du sol reste constamment en mouvement et transfère la chaleur du sol à la pompe à chaleur.
Le circuit de réfrigérant comme base du fonctionnement d'une pompe à chaleur
Le réfrigérant s'évapore sous l'effet de l'énergie thermique fournie par les sondes ou collecteurs géothermiques. En raison de ses propriétés thermiques spéciales, son état physique change à faibles températures. Sous l'effet de la chaleur ajoutée, le réfrigérant se transforme en vapeur et sa température augmente. Pour l'augmenter au niveau requis, la vapeur de réfrigérant est comprimée avec un compresseur. Cela accroît non seulement sa pression, mais également sa température. Dans un deuxième échangeur de chaleur (condenseur), la vapeur de réfrigérant transfère la chaleur générée précédemment au système de chauffage et se condense. Avant que le réfrigérant recondensé puisse de nouveau absorber de la chaleur géothermique, il est tout d'abord expansé dans une vanne d'expansion. Ce processus fait chuter sa température et sa pression. Une fois que celle-ci atteint son état initial, le processus peut redémarrer.
L'efficacité dépend de nombreux facteurs
La pompe à chaleur génère de la chaleur en commençant par faire s'évaporer le réfrigérant avec l'énergie ambiante, puis en le comprimant. La pompe à chaleur doit être alimentée en électricité pour ce processus de compression.
La directive VDI 4650 sert à prévoir l'efficacité d'un système de ce type. Cette méthode de calcul détermine un facteur de performance saisonnier (SPF) basé sur le COP de la pompe à chaleur et différents paramètres système. Le COP représente le rapport instantané entre la chaleur utile générée et l'énergie d'entraînement utilisée sous la forme d'électricité dans des conditions normalisées. Le SPF correspond à la somme de tous les COP sur une année. Pour déterminer le SPF effectif, les quantités de chaleur et d'électricité (relevées sur les compteurs de chaleur et d'électricité) doivent être considérées ensemble.
La différence entre la température de la source de chaleur et la température de départ du système de chauffage a un impact décisif sur l'efficacité du système. Si, par exemple, la température initiale est de 10 °C et que la température de départ est de 30 °C, la pompe à chaleur sol/eau doit augmenter la température du réfrigérant de 20 °C. Si le système de chauffage est composé de radiateurs ayant de faibles surfaces et une température de départ minimale de 50 °C, le compresseur doit utiliser deux fois plus d'énergie pour atteindre la température requise.
Pompes à chaleur sol/eau pour un fonctionnement à un seul mode
Grâce à la source de chaleur de haut niveau et relativement constante, les pompes à chaleur sol/eau fonctionnent très efficacement tout au long de l'année. En fonction du lieu d'utilisation, elles fournissent généralement suffisamment de chauffage et d'ECS comme générateur de chaleur eau du sol. Dans certains cas, un fonctionnement combiné avec un système de chauffage existant peut également se justifier. Celui-ci peut être activé lors des pics de charge et garantira un niveau de confort élevé dans les pièces de vie à tout moment. Pour assurer un fonctionnement économique, il convient de prendre en compte plusieurs points. Vous trouverez des informations détaillées et des conseils à ce sujet dans la section intitulée Pompe à chaleur.
