Comment un pompe à chaleur travailler l'hiver ? C'est toujours une question curieuse pour nous tous. On sait qu'en hiver l'objectif de la pompe à chaleur est de chauffer la pièce. Analysons le fonctionnement de la pompe à chaleur en hiver.
En hiver, le réfrigérant liquide aspire la chaleur de l'air extérieur et se transforme en vapeur ; le réfrigérant vapeur est comprimé à haute température et pression. Puis le réfrigérant est autorisé à traverser la pièce. Pendant cette période, le réfrigérant libère la chaleur dans la pièce, ce qui augmente la température ambiante.
Ce système est une bonne option pour les endroits où l'hiver est doux, et il peut économiser de l'énergie par rapport au chauffage conventionnel. Cependant, pour les hivers rigoureux, la pompe à chaleur seule n'est pas une bonne alternative. Le système hybride est utilisé dans ce scénario.
Il existe différents types de pompes à chaleur. La classification est basée sur l'endroit où la chaleur est prélevée, c'est-à-dire l'emplacement de l'évaporateur. Certains des types sont : pompe à chaleur aérothermique, pompe à chaleur géothermique, pompe à chaleur eau/eau, etc.
Un diagramme schématique de la pompe à chaleur avec les principaux composants est présenté dans la figure ci-dessous ;
Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique en hiver ?
La température en dessous de quelques pieds du sol est à une température stable de 55oF quelle que soit la saison. Voyons comment ce fait est utilisé pour faire fonctionner une pompe à chaleur.
In pompes à chaleur géothermiques, des séries de tuyaux solides sont installées sous le sol; c'est l'échangeur de chaleur géothermique. L'eau froide de la pompe à chaleur circule dans ces tuyaux et l'eau absorbe la chaleur du sol. Ensuite, l'eau transfère cette chaleur au réfrigérant dans la pompe à chaleur.
Un schéma diagramme est montré ci-dessous.
La pompe à chaleur géothermique élimine la combustion de combustible fossile; c'est donc respectueux de l'environnement. L'Allemagne, les USA, la Suède, le Canada, la Suisse sont les principaux pays utilisant cette pompe à chaleur.
A quelle température une pompe à chaleur n'est-elle pas efficace ?
La pompe à chaleur n'est pas conseillée à toutes les températures. La température ambiante influence l'efficacité de la pompe à chaleur.
Au fur et à mesure que la température ambiante diminue, l'efficacité de la pompe à chaleur diminue, à partir de la recherche, la température ambiante limite est calculée comme 40oF. Par conséquent, il est conseillé d'utiliser une pompe à chaleur lorsque la température ambiante est supérieure à 40oF. La thermopompe devient moins efficace que les autres options de chauffage lorsque la température descend à 25 à 30oF.
Par conséquent, nous utilisons un système alternatif dans les régions où la température tombe en dessous de 40oF. Le combustible fossile ou tout autre combustible bon marché est brûlé pour extraire la chaleur dans ces régions pendant le pic hivernal.
La pompe à chaleur fonctionne entre deux limites de température, la température ambiante et la température ambiante. Par conséquent, les performances de la pompe à chaleur dépendent de ces deux températures. On peut supposer que si la température ambiante est basse, la pompe à chaleur consomme plus de travail pour extraire la chaleur ; par conséquent, l'efficacité diminue.
Analysons mathématiquement l'efficacité des pompes à chaleur. L'efficacité d'une pompe à chaleur est mesurée en tant que coefficient de performance (COP). Le COP est défini comme
COP = (Effet de chauffage)/(Travail effectué sur le système)
Analysons le COP d'un cycle de Carnot. Cycle Carnot est un cycle idéal qui a le COP maximal.
Le COP du cycle de Carnot est défini comme :
COP = Tchaudes/Tchaudes - Tdu froid
Tdu froid est la température ambiante, et Tchaudes est la température ambiante. Supposons que nous fixons 68oF en pompe à chaleur, donc la température ambiante est de 68oF. Supposons maintenant deux conditions lorsque la température ambiante est de 40oF et 20oF.
Lorsque ces conditions de température sont appliquées, nous obtenons un COP de 11.5 et 6.7 pour la température ambiante de 40oF et 20oF, respectivement.
(Remarque : il faut faire attention lors du calcul du COP, les températures doivent être en échelle Kelvin ou échelle Rankine.)
Ici, le COP est réduit lorsque la température ambiante est réduite. Le COP calculé est pour le cycle maximum possible. Ce COP ne peut pas être atteint dans un cycle réel. Par conséquent, nous pouvons conclure que lorsque la température ambiante diminue, le COP de la pompe à chaleur diminue.
A quelle température dois-je régler ma pompe à chaleur en hiver ?
C'est toujours une préoccupation pour beaucoup d'entre nous lors de l'utilisation d'une pompe à chaleur.
Le confort humain est l'objectif premier d'une pompe à chaleur à domicile. Des recherches scientifiques, il est conclu que 680F est le meilleur pour le confort humain pendant l'hiver. Il est conseillé de réduire davantage la température de fonctionnement lorsque nous utilisons la pompe à chaleur en continu.
La pompe à chaleur peut-elle fonctionner sous le point de congélation ?
La question ici est de savoir ce qui se passe lorsque la température ambiante est inférieure au point de congélation. Est-il sûr d'opérer ?
Oui, nous pouvons utiliser la pompe à chaleur dans des conditions de gel. Le point de congélation de réfrigérant utilisé dans une pompe à chaleur est bien en dessous du point de congélation de l'eau; par conséquent, le réfrigérant de la pompe à chaleur ne gèlera pas même si la température ambiante est inférieure au point de congélation de l'eau.
Si la question est « est-il conseillé d'utiliser la pompe à chaleur par grand froid ? » alors la réponse est "non ce n'est pas conseillé"
Cependant, dans des conditions extrêmement froides, il est déconseillé d'utiliser une pompe à chaleur. Nous avons discuté de l'efficacité des pompes à chaleur dans les sections précédentes. Lorsque la température est inférieure à 40oF, l'efficacité de la thermopompe diminue ; par conséquent, la pompe à chaleur consomme plus d'énergie que la simple combustion de carburant.
Comment rendre ma pompe à chaleur plus efficace en hiver ?
Quelques conseils pour améliorer l'efficacité sont donnés ci-dessous.
- Nettoyez fréquemment le filtre.
- Pour un chauffage rapide de la pièce, ne réglez pas la température de la pompe à chaleur très élevée.
- Ne chauffez pas les espaces que vous n'utilisez pas.
- Fermez parfaitement toutes les ventilations de la pièce.
- Prévoyez toujours suffisamment d'espace dans les unités intérieure et extérieure de la pompe à chaleur pour une libre circulation de l'air.
- Ne mettre le mode de chauffage d'urgence que lorsqu'il s'agit d'une urgence.
- Assurez-vous que l'unité extérieure est facilement accessible pour le nettoyage.
Pourquoi ma pompe à chaleur souffle-t-elle de l'air froid lorsque le chauffage est allumé ?
Il y a principalement trois raisons pour lesquelles vous pouvez avoir l'impression que votre pompe à chaleur souffle de l'air froid.
- La pompe à chaleur fonctionne correctement, mais vous sentez qu'elle fait froid.
- La pompe à chaleur a commencé à fonctionner en mode dégivrage.
- La pompe à chaleur ne fonctionne pas correctement.
Discutons chaque point séparément.
- La pompe à chaleur fonctionne correctement, mais vous sentez qu'elle fait froid.
La pompe à chaleur fonctionne correctement ; cependant, lorsque la température ambiante est très basse, l'efficacité de la pompe à chaleur et la capacité d'augmenter la température diminuent. Dans ces situations, la pompe à chaleur chauffe l'air, mais vous ne le sentez pas car la température de l'air chauffé est bien inférieure à la température de votre corps.
Généralement, le chauffage électrique démarre automatiquement dans ces situations.
- La pompe à chaleur a commencé à fonctionner en mode dégivrage.
Lorsqu'une pompe à chaleur fonctionne à une température ambiante très basse, l'eau peut geler autour des serpentins de l'unité extérieure. Le recouvrement complet de la bobine avec de la glace doit être évité. La pompe à chaleur fonctionne en mode inversé pour éliminer ce givre, c'est-à-dire qu'elle commence à refroidir l'intérieur et à chauffer le serpentin extérieur.
Après 1-2 minutes de fonctionnement, la pompe à chaleur commence à fonctionner correctement lorsque le givre est complètement éliminé.
- La pompe à chaleur ne fonctionne pas correctement.
Il s'agit d'un problème grave et vous devez contacter un technicien. Il existe de nombreuses possibilités comme une fuite de réfrigérant, des dommages aux vannes ou une réduction de l'efficacité de la pompe à chaleur, etc.
Dois-je faire fonctionner ma pompe à chaleur en mode auto ou chauffage ?
Il existe trois modes dans une pompe à chaleur « Chauffage », « Froid » et « Auto ».
Il est conseillé de régler le mode « Chauffage » plutôt que le mode « Auto » en hiver. En effet, le mode « Auto » peut refroidir la pièce par une journée d'hiver ensoleillée, ce qui n'est pas nécessaire, c'est-à-dire que la pompe à chaleur inverse automatiquement son fonctionnement, ce qui doit être évité.
Dois-je éteindre ma pompe à chaleur par grand froid ?
La situation de froid extrême peut se produire en hiver dans de nombreux pays.
Il est conseillé d'arrêter d'utiliser la pompe à chaleur dans une situation de froid extrême car l'efficacité de la pompe à chaleur diminue, ce qui entraîne une augmentation de la consommation d'énergie, comme discuté ci-dessus.
Habituellement, la pompe à chaleur est livrée avec une installation de chauffage électrique. Ainsi, dans une situation de froid extrême, la pompe à chaleur s'éteint et le chauffage électrique démarre automatiquement.
Combien de temps une pompe à chaleur doit-elle fonctionner par jour ?
Nous savons que l'ancienne technique de chauffage du four ne fonctionnera pas en continu pendant longtemps. Et la pompe à chaleur ?
La pompe à chaleur peut fonctionner en continu tout au long de la journée si nécessaire. Les pompes à chaleur avancées sont équipées de capteurs automatiques, qui permettent à la pompe à chaleur de s'arrêter de fonctionner lorsque la température requise est atteinte ; il démarre automatiquement lorsque la température baisse. Par conséquent, vous ne devriez pas vous soucier beaucoup de la consommation d'énergie.
Cependant, vous pouvez réduire la consommation d'énergie en réglant manuellement le temps d'arrêt dans une pompe à chaleur.
Comment savoir si ma pompe à chaleur dégivre ?
Le dégivrage est très courant par temps froid. Un cycle de dégivrage peut être nécessaire pour le fonctionnement efficace de la pompe à chaleur.
Vous pouvez savoir que la pompe à chaleur fonctionne en cycle de dégivrage si ce qui suit est observé.
- Le ventilateur intérieur de la pompe à chaleur s'éteint
- La pompe à chaleur arrête de chauffer la pièce
- Le voyant de dégivrage clignote
Comment empêcher ma pompe à chaleur de geler ?
Les serpentins extérieurs de la pompe à chaleur peuvent geler pendant le fonctionnement.
Le cycle de dégivrage sert à éviter le gel de la pompe à chaleur. Le fonctionnement de la pompe à chaleur s'inverse dans le cycle de dégivrage, et pendant cette période, la pompe à chaleur refroidit à l'intérieur et chauffe à l'extérieur afin que la glace fonde. Ce cycle fonctionne automatiquement. En 2-3 minutes, la pompe à chaleur démarre normalement.
Comment dégivrer une pompe à chaleur en hiver ?
Vous pouvez dégeler la pompe à chaleur des manières suivantes,
- Cycle de dégivrage. Dans les pompes à chaleur, le cycle de dégivrage fonctionne automatiquement.
- Retirez le givre manuellement ; vous pouvez pomper de l'eau jusqu'au gel jusqu'à ce qu'elle soit fondue. Ou vous pouvez ébrécher le givre avec un outil
Quelle quantité de givre est normale sur une pompe à chaleur ?
On ne peut pas dire quantitativement le gel normal.
Il y a deux conditions où l'on peut dire que le givre est trop important dans une pompe à chaleur.
- Lorsque le gel interdit la circulation de l'air vers la pompe à chaleur
- Lorsque le givre reste sur les serpentins pendant plus de 2 heures.
Si ces conditions sont respectées, il est conseillé de contacter un opérateur car le cycle de dégivrage ne fonctionne pas dans votre pompe à chaleur.
Comment fonctionne une pompe à chaleur piscine en hiver ?
Le fonctionnement d'un chauffe-piscine pompe est similaire à la pompe à chaleur à air.
La pompe à chaleur piscine sert à chauffer l'eau de la piscine. En cela, le condenseur transfère la chaleur à l'eau froide. Les autres procédés sont similaires à la pompe à chaleur d'ambiance. Par conséquent, le condenseur est plongé à l'intérieur de la piscine et l'unité restante est à l'extérieur de la piscine.
Pour plus d'articles sur le génie mécanique, veuillez suivre notre Page mécanique.
L'équipe TechieScience Core SME est un groupe d'experts expérimentés dans divers domaines scientifiques et techniques, notamment la physique, la chimie, la technologie, l'électronique et le génie électrique, l'automobile et le génie mécanique. Notre équipe collabore pour créer des articles de haute qualité et bien documentés sur un large éventail de sujets scientifiques et technologiques pour le site Web TechieScience.com.
Toutes nos PME seniors ont plus de 7 ans d'expérience dans les domaines respectifs. Ils sont soit des professionnels de l'industrie, soit associés à différentes universités. Référer Nos auteurs Page pour en savoir plus sur nos principales PME.