Pompes à chaleur : on se réchauffe dans le froid

Quelles sont les raisons qui nous empêchent d'utiliser la chaleur résiduelle pour chauffer les maisons ? En prenant l'exemple des pompes à chaleur, très répandues dans le monde, les difficultés de leur mise en œuvre dans les pays de la CEI sont envisagées.

Pour s'assurer que les pompes à chaleur existent et fonctionnent efficacement, il n'est pas nécessaire d'aller bien loin. Il suffit de visiter la cuisine et de regarder le réfrigérateur. Des températures inférieures à zéro règnent à l'intérieur et une grille d'échange de chaleur chaude à l'arrière signale l'extraction réussie de la chaleur de vos produits.

Les pompes à chaleur sont souvent appelées réfrigérateurs inversés. Cette analogie n'est pas tout à fait exacte. Les principes physiques de fonctionnement d'un réfrigérateur et d'une pompe à chaleur sont identiques, ils ne diffèrent que par leur conception et leur objectif: le réfrigérateur extrait la chaleur d'un volume fermé, la "jetant" dans l'environnement. Au contraire, la pompe à chaleur extrait la chaleur à basse température de l'environnement extérieur et ouvert, la donnant éventuellement au volume fermé de la pièce.

Les principes de fonctionnement des moteurs thermiques étaient déjà étayés dans la première moitié du XIXe siècle, mais les réfrigérateurs ont eu plus de chance: la nécessité de stocker de la nourriture s'est avérée être un problème plus pressant que le chauffage des maisons, d'autant plus qu'il n'y avait pas de problèmes de carburant. à l'époque pour le chauffage.

Pour la première fois, l'intérêt pour les pompes à chaleur est apparu dans l'Europe d'après-guerre, lorsque la ruine et le manque de produits de première nécessité ont forcé la recherche de moyens de chauffage non standard. Mais l'impulsion la plus puissante pour l'amélioration des pompes à chaleur a été la crise énergétique des années 1970. La forte augmentation du prix des ressources énergétiques a rendu économiquement rentable l'utilisation de caloporteurs à basse température : eau des réservoirs, chaleur géothermique, eaux usées chaudes des villes.

À cette époque, l'industrie avait déjà développé et produit des systèmes fiables et respectueux de l'environnement pour diverses applications : de la faible consommation d'énergie pour les chalets individuels aux systèmes de chauffage puissants pour les complexes immobiliers.

Des pompes à chaleur fonctionnant avec une grande variété de fluides (air, eau, sol) avec des systèmes de contrôle et de gestion automatisés des pompes sont maintenant disponibles sur le marché. Mais la technologie la plus moderne ne donnera pas les résultats souhaités si des erreurs sont commises lors du choix de la puissance de la pompe à chaleur ou lors de l'installation du système de chauffage.

Pour ce faire, il est nécessaire de s'orienter sur plusieurs caractéristiques clés qui déterminent le fonctionnement efficace d'une thermopompe. Le plus important d'entre eux est le "coefficient de chauffage", c'est-à-dire rapport entre la quantité d'énergie thermique générée et l'énergie électrique consommée. Pour les systèmes modernes, il varie de 3,5 à 4.

Et ici les nuances commencent.Le fabricant indique cette valeur pour le mode de fonctionnement le plus favorable de la pompe à chaleur, c'est-à-dire pour une différence de température minimale entre le fluide caloporteur externe et le circuit de chauffage. Par exemple, à une température extérieure de 10 degrés Celsius (sol à une profondeur de 150 m.) et une température du circuit de chauffage de 40 degrés (sol chaud), le coefficient sera vraiment d'environ 4. Mais déjà à 60 degrés, il tombe à 2 et à 80 degrés, il est égal à 1. V Dans ce cas, il est plus facile et moins cher d'utiliser des radiateurs ou des chaudières électriques conventionnels.

Le deuxième problème principal est le calcul du collecteur (circuit d'extraction de chaleur) de la pompe à chaleur.En fonction de la composition du sol, l'extraction de chaleur varie de 10 W/m pour les conduites de sable à 35 W/m pour les sols argileux humides. C'est en cas de placement horizontal du collecteur. Pour un réservoir vertical, il est nécessaire de connaître la composition géologique des couches, puisqu'il faut forer soit un puits profond (plus de 100 m) soit un système de puits de plusieurs dizaines de mètres de profondeur.

D'où la conclusion: il est tout simplement impossible de se passer de la participation d'un organisme ou d'une entreprise spécialisée qui mènera une étude, réalisera un projet et déterminera la composition du système de chauffage. Un collecteur horizontal ne nécessite aucun forage, mais la pose de centaines de mètres de tuyaux implique de creuser le même nombre de tranchées jusqu'à 2,5 mètres de profondeur, de sorte que votre zone bien entretenue ressemblera à un site de bombardement une fois le travail terminé.

L'installation d'un réservoir vertical nécessitera un forage à une profondeur de plus de 10 mètres, ce qui, en plus des travaux de recherche et de conception, est associé à l'obtention de permis auprès de divers organismes.Aujourd'hui, le sous-sol de la terre est la propriété de l'État, et cela, face aux responsables, peut devenir un obstacle plus sérieux que les prix des équipements et des travaux d'introduction des pompes à chaleur.

Enfin, une estimation du coût de la pompe à chaleur avec fonctionnement. Pour une villa avec une surface de chauffage de 200 m2, une pompe à chaleur d'une capacité d'environ 18 kWh d'énergie calorifique sera nécessaire. Les tuyaux collecteurs auront une longueur d'environ 400 mètres avec un taux d'évacuation de la chaleur optimiste de 50 W/m. Un équipement d'une telle capacité provenant d'entreprises allemandes de premier plan coûte environ 6 000 à 7 000 euros, selon la configuration. Travaux de forage ou d'excavation - moins de 3000 euros. Ajoutez le projet, les agréments et obtenez la somme de 10 000. C'est un critère pour juger s'il vaut la peine pour un simple habitant d'installer une pompe à chaleur aujourd'hui et quand cela sera payant.

Pour les organisations et les entreprises qui construisent de nouveaux locaux, il est désormais possible de se chauffer avec des pompes à chaleur. Ces coûts, dans le contexte d'une augmentation continue des tarifs de l'énergie, peuvent être récupérés en 3 à 5 ans. Mais pour la population pour laquelle l'État a instauré des tarifs préférentiels ou des coûts énergétiques subventionnés, l'utilisation des pompes à chaleur sera longtemps non rentable.