Le principe de fonctionnement des pompes à chaleur dans les climats froids
La pompe à chaleur aérothermique est le type le plus courant de technologie de pompe à chaleur.Ces systèmes utilisent l'air ambiant de l'extérieur du bâtiment comme source de chaleur ou radiateur.
La pompe à chaleur fonctionne en mode froid selon le même procédé que la climatisation.Mais en mode chauffage, le système utilise l'air extérieur pour chauffer le réfrigérant.La pompe à chaleur comprime le réfrigérant pour produire du gaz plus chaud.L'énergie thermique se déplace à l'intérieur du bâtiment et est libérée par les unités intérieures (ou par les systèmes de tuyauterie, selon la structure du système).
Une thermopompe dans un climat froid vous gardera au chaud tout l'hiver.
Lorsque le fluide frigorigène est nettement inférieur à la température extérieure, la pompe à chaleur assure un chauffage fiable.Par temps doux, les pompes à chaleur des climats froids peuvent fonctionner avec un rendement allant jusqu'à 400 %, c'est-à-dire qu'elles génèrent quatre fois l'énergie consommée.
Bien sûr, plus il fait froid, plus il est difficile pour la pompe à chaleur de fonctionner pour fournir de la chaleur.En dessous d'un certain seuil de température, l'efficacité du système va diminuer.Mais cela ne signifie pas que les pompes à chaleur ne conviennent pas aux températures inférieures au point de congélation.
Les pompes à chaleur pour temps froid (également appelées pompes à chaleur à basse température ambiante) ont des caractéristiques innovantes qui leur permettent de fonctionner efficacement à des températures inférieures à - 30 degrés.Ces fonctions incluent :
Réfrigérant pour temps froid
Toutes les thermopompes à air contiennent du réfrigérant, un composé beaucoup plus froid que l'air extérieur.Les pompes à chaleur dans les climats froids utilisent généralement des réfrigérants avec des points d'ébullition inférieurs aux réfrigérants traditionnels des pompes à chaleur.Ces fluides frigorigènes peuvent continuer à circuler dans le système à basse température ambiante et absorber plus de chaleur de l'air froid.
Conception du compresseur
Au cours de la dernière décennie, les fabricants ont apporté des améliorations aux compresseurs pour réduire l'énergie nécessaire à leur fonctionnement et améliorer leur durabilité.Les pompes à chaleur dans les climats froids utilisent généralement des compresseurs variables qui peuvent ajuster leur vitesse en temps réel.Les compresseurs traditionnels à vitesse constante sont soit "on" soit "off", ce qui n'est pas toujours efficace.
Les compresseurs variables peuvent fonctionner à un faible pourcentage de leur vitesse maximale par temps doux, puis passer à des vitesses plus élevées à des températures extrêmes.Ces onduleurs n'utilisent ni toutes ni aucune méthode, mais extraient une quantité appropriée d'énergie pour maintenir l'espace intérieur à une température confortable.
Autres optimisations d'ingénierie
Bien que toutes les pompes à chaleur utilisent le même processus de base pour transférer de l'énergie, diverses améliorations techniques peuvent améliorer l'efficacité de ce processus.Les pompes à chaleur pour climat froid peuvent utiliser un débit d'air ambiant réduit, une capacité de compresseur accrue et une configuration améliorée des cycles de compression.Lorsque la taille du système convient à l'application, ces types d'améliorations peuvent réduire considérablement les coûts énergétiques, même pendant l'hiver froid du Nord-Est, où les pompes à chaleur fonctionnent presque toujours.
Comparaison entre les pompes à chaleur et les systèmes de chauffage traditionnels dans les climats froids
L'efficacité du chauffage par pompe à chaleur est mesurée par le facteur de performance de la saison de chauffage (HSPF), qui divise la puissance totale de chauffage pendant la saison de chauffage (mesurée en unités thermiques britanniques ou BTU) par la consommation totale d'énergie pendant cette période (mesurée en kilowatt heures).Plus le HSPF est élevé, meilleure est l'efficacité.
Les pompes à chaleur dans les climats froids peuvent fournir un HSPF de 10 ou plus - en d'autres termes, elles transmettent beaucoup plus d'énergie qu'elles n'en consomment.Pendant les mois d'été, la pompe à chaleur passe en mode réfrigération et fonctionne efficacement (ou plus efficacement) comme le nouveau climatiseur.
Les pompes à chaleur à haut HSPF peuvent faire face au froid.Les pompes à chaleur dans les climats froids peuvent toujours fournir une chaleur fiable à des températures inférieures à -20 ° F, et de nombreux modèles sont efficaces à 100 % à des températures inférieures au point de congélation.En raison du fait que les pompes à chaleur consomment moins d'électricité par temps doux, leurs coûts de fonctionnement sont beaucoup plus bas par rapport aux systèmes traditionnels tels que les fours à combustion et les chaudières.Pour les maîtres d'ouvrage, cela signifie des économies importantes dans le temps.
En effet, les systèmes à air pulsé comme les fournaises au gaz naturel doivent générer de la chaleur plutôt que de la transférer d'un endroit à un autre.Une toute nouvelle fournaise à haut rendement peut atteindre un taux d'utilisation du combustible de 98 %, mais même des systèmes de pompe à chaleur inefficaces peuvent atteindre un rendement de 225 % ou plus.
Heure de publication : 17 avril 2023