Chauffage et refroidissement avec une pompe à chaleur - Partie 3

Pompes à chaleur géothermiques

Les pompes à chaleur géothermiques utilisent la terre ou les eaux souterraines comme source d’énergie thermique en mode chauffage et comme puits pour rejeter l’énergie en mode refroidissement. Ces types de systèmes contiennent deux éléments clés :

• Échangeur de chaleur au sol : il s'agit de l'échangeur de chaleur utilisé pour ajouter ou supprimer de l'énergie thermique de la terre ou du sol. Différentes configurations d'échangeur de chaleur sont possibles et sont expliquées plus loin dans cette section.
• Pompe à chaleur : Au lieu de l'air, les pompes à chaleur géothermiques utilisent un fluide circulant à travers l'échangeur de chaleur géothermique comme source (en chauffage) ou comme puits (en refroidissement).
  Du côté du bâtiment, des systèmes à air et hydroniques (eau) sont possibles. Les températures de fonctionnement côté bâtiment sont très importantes dans les applications hydroniques. Les pompes à chaleur fonctionnent plus efficacement lorsqu'elles chauffent à des températures inférieures à 45 à 50 °C, ce qui les rend mieux adaptées aux planchers radiants ou aux systèmes de ventilo-convecteurs. Des précautions doivent être prises si l'on envisage leur utilisation avec des radiateurs à haute température qui nécessitent des températures d'eau supérieures à 60°C, car ces températures dépassent généralement les limites de la plupart des pompes à chaleur résidentielles.

Selon la manière dont la pompe à chaleur et l'échangeur de chaleur géothermique interagissent, deux classifications de système différentes sont possibles :

• Boucle secondaire : Un liquide (eau souterraine ou antigel) est utilisé dans l'échangeur thermique géothermique. L'énergie thermique transférée du sol au liquide est transmise à la pompe à chaleur via un échangeur de chaleur.
• Expansion directe (DX) : Un réfrigérant est utilisé comme fluide dans l’échangeur de chaleur géothermique. L’énergie thermique extraite du sol par le réfrigérant est utilisée directement par la pompe à chaleur – aucun échangeur de chaleur supplémentaire n’est nécessaire.
  Dans ces systèmes, l'échangeur de chaleur géothermique fait partie de la pompe à chaleur elle-même, agissant comme un évaporateur en mode chauffage et un condenseur en mode refroidissement.

Les thermopompes géothermiques peuvent répondre à un ensemble de besoins de confort dans votre maison, notamment :

• Chauffage uniquement : La pompe à chaleur est utilisée uniquement en chauffage. Cela peut inclure à la fois le chauffage des locaux et la production d’eau chaude.
• Chauffage avec « refroidissement actif » : la pompe à chaleur est utilisée à la fois pour le chauffage et le refroidissement
• Chauffage avec « refroidissement passif » : La pompe à chaleur est utilisée en chauffage et contournée en refroidissement. En refroidissement, le fluide du bâtiment est refroidi directement dans l'échangeur de chaleur géothermique.

Les opérations de chauffage et de « refroidissement actif » sont décrites dans la section suivante.

Principaux avantages des systèmes de pompe à chaleur géothermique

Efficacité

Au Canada, où la température de l'air peut descendre en dessous de –30 °C, les systèmes géothermiques peuvent fonctionner plus efficacement car ils tirent parti de températures au sol plus chaudes et plus stables. Les températures typiques de l'eau entrant dans la pompe à chaleur géothermique sont généralement supérieures à 0°C, ce qui donne un COP d'environ 3 pour la plupart des systèmes pendant les mois d'hiver les plus froids.

Économies d'énergie

Les systèmes géothermiques réduiront considérablement vos coûts de chauffage et de climatisation. Les économies sur les coûts d'énergie de chauffage par rapport aux fournaises électriques sont d'environ 65 %.

En moyenne, un système géothermique bien conçu générera des économies d'environ 10 à 20 % de plus que ce qui serait réalisé par une pompe à chaleur à air de premier ordre pour climat froid, dimensionnée pour couvrir la majeure partie de la charge de chauffage du bâtiment. Cela est dû au fait que les températures souterraines sont plus élevées en hiver que les températures de l’air. En conséquence, une pompe à chaleur géothermique peut fournir plus de chaleur pendant l’hiver qu’une pompe à chaleur à air.

Les économies d'énergie réelles varieront en fonction du climat local, de l'efficacité du système de chauffage existant, des coûts de carburant et d'électricité, de la taille de la pompe à chaleur installée, de la configuration du champ de forage et du bilan énergétique saisonnier, ainsi que du rendement de la pompe à chaleur à l'ASC. conditions de notation.

Comment fonctionne un système géothermique ?

Les pompes à chaleur géothermiques se composent de deux parties principales : un échangeur de chaleur géothermique et une pompe à chaleur. Contrairement aux pompes à chaleur à air, où un échangeur de chaleur est situé à l’extérieur, dans les systèmes géothermiques, la pompe à chaleur est située à l’intérieur de la maison.

Les conceptions d’échangeurs de chaleur géothermiques peuvent être classées comme suit :

• Boucle fermée : les systèmes en boucle fermée collectent la chaleur du sol au moyen d'une boucle continue de canalisations enterrées sous terre. Une solution antigel (ou un réfrigérant dans le cas d'un système géothermique DX), qui a été refroidie par le système de réfrigération de la pompe à chaleur à plusieurs degrés de moins que le sol extérieur, circule dans la tuyauterie et absorbe la chaleur du sol.
  Les dispositions de tuyauterie courantes dans les systèmes en boucle fermée comprennent les systèmes au sol horizontaux, verticaux, diagonaux et d'étang/lac (ces dispositions sont discutées ci-dessous, sous Considérations de conception).
• Boucle ouverte : les systèmes ouverts profitent de la chaleur retenue dans une masse d’eau souterraine. L'eau est aspirée à travers un puits directement vers l'échangeur de chaleur, où sa chaleur est extraite. L'eau est ensuite évacuée soit vers une masse d'eau aérienne, telle qu'un ruisseau ou un étang, soit vers la même masse d'eau souterraine via un puits séparé.

Le choix du système de tuyauterie extérieure dépend du climat, des conditions du sol, du terrain disponible, des coûts d'installation locaux sur le site ainsi que des réglementations municipales et provinciales. Par exemple, les systèmes en boucle ouverte sont autorisés en Ontario, mais ne sont pas autorisés au Québec. Certaines municipalités ont interdit les systèmes DX parce que la source d'eau municipale est l'aquifère.

Le cycle de chauffage

Remarque:

Certains articles sont tirés d'Internet. En cas d'infraction, veuillez nous contacter pour la supprimer. Si vous êtes intéressé par les produits de pompes à chaleur, n'hésitez pas à contacter la société de pompes à chaleur OSB, nous sommes votre meilleur choix.