Systèmes de chauffage autonomes: explorer les sources de

Le sujet de cet article concerne les systèmes de chauffage autonomes. Nous allons essayer de savoir ce qu’ils sont et ce qui peut être utilisé comme source d’énergie thermique pour eux. De plus, nous devons effectuer une analyse comparative de la rentabilité et de la facilité d'utilisation de certaines solutions.

Classification

Pour commencer, sur quels motifs peut-on classer le chauffage indépendant?

Selon la source d'énergie thermique.

Voici une liste de solutions possibles:

• Gaz (réservoirs et bouteilles à gaz principaux et liquéfiés).
• Du charbon
• Bois de chauffage
• Granulés (déchets de bois granulés).
• Carburant diesel.
• Électricité

Selon la méthode de transfert de chaleur de la chaudière aux locaux périphériques.

Il n'y en a que deux.

1. Le chauffage de l'eau est le plus populaire en raison de la capacité calorifique élevée de l'eau.

Remarque: avec de l'eau, vous pouvez utiliser des liquides de refroidissement ayant une température de cristallisation plus basse, ce qui vous permet de ne pas avoir peur du dégivrage lors de l'arrêt du chauffage et de la circulation. En gros, il s'agit d'un mélange d'eau avec de l'éthylène et du propylène glycol.

1. Le chauffage de l'air est souvent associé à la ventilation.. Le chauffage à l'air sert à chauffer la pièce.

L'efficacité

Comparons les coûts que chacune de ces sources de chaleur promet au propriétaire.

Nuance: dans certaines régions du pays, les prix spécifiques peuvent varier. Cependant, leur ratio continuera.

Cas particulier

L'étude des coûts d'exploitation nous a apporté une découverte inattendue: au 21e siècle, le bois de chauffage est toujours la source de chaleur la moins chère en l'absence de gaz principal. Non seulement cela: pour les habitants des zones rurales, leur coût peut être totalement réduit à zéro - ramasser un bois mort et élaguer des arbres dans la région signifie couvrir les besoins en carburant. Mais la source de chaleur la plus progressive - l'électricité - se trouvait au bas de la liste.

Cependant, cet alignement ne sera vrai que pour les appareils de chauffage direct, qui convertissent des kilowatts d'énergie électrique en kilowatts d'énergie thermique. Pour une pompe à chaleur, l’image est fondamentalement différente: son appareil permet de chauffer de 2 à 5 kilowattheures pour chaque kilowatt-heure d’électricité dépensée.

Pour quoi?

Le secret est simple: l'énergie est dépensée non pas pour générer de la chaleur, mais pour la faire passer d'une source à faible potentiel à une source à potentiel élevé. En termes simples, le dispositif de la pompe à chaleur vous permet de refroidir davantage l’environnement déjà froid et de chauffer la maison avec la chaleur qui en résulte.

Comment cet effet est-il atteint?

• Le réfrigérant volatil est comprimé par le compresseur et passe dans la phase liquide avec une grande quantité de chaleur.
• Cette chaleur est transmise à l'échangeur de chaleur et sert à chauffer la pièce.
• Après l’échangeur de chaleur, le caloporteur qui a perdu de la chaleur traverse le détendeur et passe à l’état gazeux pour se refroidir brusquement lors de la détente.
• Ensuite, il passe au deuxième échangeur de chaleur. Comme il est refroidi à une température inférieure à celle de l'environnement pendant le passage du réfrigérant, un flux de chaleur constant se produit: le réfrigérant s'échauffe et, lorsqu'il est chauffé, retourne au compresseur pour un cycle répété.

Les pompes à chaleur avec le COP le plus élevé (coefficient de performance, paramètre qui indique le rapport chaleur / puissance électrique de la pompe en mode chauffage) réduisent le coût par kilowatt-heure de chaleur à 3,6 / 5 = 0,72 roubles, ce qui égale pratiquement leur rentabilité avec le gaz équipements et laisse loin derrière des solutions concurrentes.

A propos: pour la plupart des pompes à chaleur, le COP moyen pendant la saison est plus réaliste, égal à 3 - 3,5.

Utilisabilité

En termes d'économie, la liste des qualités importantes pour le consommateur ne se termine pas. Au moins un paramètre supplémentaire n’est pas moins important: la facilité d’utilisation.

Et de ce point de vue, un tableau de rangs complètement différent est en construction.

1. Tous les équipements électriques (appareils de chauffage direct et pompes à chaleur) sont complètement autonomes et ne nécessitent aucun entretien ou maintenance. Pour des raisons évidentes, l'élimination des produits de combustion est également inutile.

1. Les chaudières à gaz et solaires sont également capables de fonctionner de manière autonome à long terme. Cependant, en termes de facilité d'utilisation, ils sont quelque peu inférieurs aux appareils électriques: ils nécessitent tous l'élimination des produits de combustion; pour un solarium, il faut ajouter une capacité de plusieurs cubes et tolérer le bruit du brûleur, qui est légèrement inférieur au rugissement d'un avion lors du décollage.

L'utilisation de bouteilles de gaz nécessite une attention particulière: le ballon devra être changé une fois par jour à quelques fois par semaine.

1. La durée de vie d'une batterie de chaudière à pellets peut atteindre une semaine en raison de l'alimentation automatique en combustible du réservoir. Cependant, comme tous les appareils à combustible solide, il est nécessaire de nettoyer régulièrement le cendrier.

1. Enfin, les chaudières et les poêles à bois et au charbon nécessitent une attention constante: ils doivent être allumés plusieurs fois par jour.

Chauffage de l'eau

Examinons de plus près quelles sources de chaleur peuvent utiliser des systèmes de chauffage autonomes.

Chaudières à gaz et solaires

Leur dispositif est tout à fait compréhensible: un brûleur à gaz chauffe l’échangeur thermique et transfère la chaleur au liquide de refroidissement qui le traverse.

Que peut-il être utile pour un acheteur potentiel de connaître les équipements à gaz?

• Les appareils non volatiles sont équipés d'un allumage piézo-électrique et sont utilisés pour allumer le brûleur principal lorsque la température du liquide de refroidissement chute, ce que l'on appelle la veilleuse. Les chaudières à allumage électrique n'en sont pas équipées et permettent ainsi une économie de gaz d'environ 20%.

Remarque: l'allumage électrique ne correspond pas à l'instabilité de l'alimentation électrique dans les zones rurales. Cependant, le problème est partiellement résolu en installant des alimentations sans coupure pouvant supporter la chaudière pendant 4 à 6 heures.

• Un brûleur atmosphérique aspire l'air intérieur et élimine les produits de combustion dans le conduit de ventilation ou la cheminée. Un brûleur fermé signifie prendre l'air de la rue et évacuer les produits de la combustion le long du même tuyau coaxial (à double paroi).

• Les chaudières à condensation permettent une économie de gaz de 9 à 11% par rapport aux centrales classiques. Ils évacuent non seulement la chaleur des produits de combustion, mais les condensent également sur un échangeur de chaleur supplémentaire. À propos, la température de retour à 30 ° C, caractéristique des systèmes de chauffage par le sol, est optimale pour eux; dans une chaudière conventionnelle, il se forme sur l'échangeur de chaleur une condensation inadaptée et une défaillance prématurée.
• Les chaudières à gaz sont souvent unifiées au solaire. Il existe de nombreux modèles qui vous permettent de changer le type de combustible en remplaçant simplement le brûleur.

Chaudières à combustibles solides

L'appareil classique de ce type comprend une chambre de combustion avec échangeur thermique, des buses d'entrée et de sortie, un cendrier avec ventilateur et un système d'automatisation simple. En cas de surchauffe du liquide de refroidissement, le thermostat mécanique le plus simple recouvre le ventilateur, limitant l’accès à l’air et réduisant la puissance thermique de l’appareil.

Ce schéma est simple, exceptionnellement tolérant aux fautes, mais il présente quelques défauts graves:

1. Le chargement de la chambre de combustion est requis toutes les 2 à 4 heures.
2. La limitation du débit d'air entraîne une perte d'efficacité catastrophique du fait que les produits de combustion incomplète s'évaporent à travers la cheminée. Avec un accès limité à l'oxygène, le bois de chauffage et le charbon forment du monoxyde de carbone (soit dit en passant, toxique) et des hydrocarbures volatils.

Pour tenter de résoudre ces problèmes, deux dessins très curieux ont été créés.

Générateur de gaz

Une chaudière à générateur de gaz (pyrolyse) divise le processus de combustion du combustible en deux étapes.

1. Il respire avec un flux d'air limité, brûlant jusqu'à l'état de cendre et produisant un gaz de pyrolyse - des hydrocarbures très volatils.
2. Ensuite, le gaz de pyrolyse entre dans la chambre de post-combustion située sous le four principal, où il reçoit une nouvelle portion d’air à travers les injecteurs. Cela provoque une inflammation instantanée du mélange gaz-air à haute température.

Quel est le résultat?

• Contrôle de puissance flexible sans perte d'efficacité.
• Longue (jusqu'à 12 heures) brûlant sur un onglet de carburant.

Top brûlant

Encore plus curieux est la modification du générateur de gaz - le four à combustion supérieur. Le principe de son travail est réduit au transfert du bois ou du charbon en combustion de la base vers la surface supérieure du signet.

Comment ça marche?

1. Un conduit d'air mobile est descendu dans la chambre de combustion, chargé et cuit d'en haut, se terminant par un énorme distributeur d'air / disque.
2. Un afflux d'air est assuré sur toute la surface de la couche de combustible. Il est dosé manuellement ou automatiquement la valve ajustable.
3. La chambre au-dessus du disque de distribution d’air sert à la post-combustion des produits de combustion incomplète. Dans ce cas, le flux d'air ascendant transporte complètement les cendres, ce qui peut empêcher la pourriture.

La durée de vie maximale de la batterie indiquée par la chaudière à combustion supérieure de la société lituanienne Stropuva est de 31 heures.

Chaudières électriques

Les appareils de chauffage direct sont également divisés en plusieurs catégories. Tenovye utiliser pour chauffer des éléments chauffants tubulaires placés dans un réservoir d'écoulement. Le pouvoir est réglé par étapes. La conception est suffisamment tolérante aux pannes, peu coûteuse et ne présente aucun défaut grave, à l'exception du faible rendement typique de tous les appareils de chauffage direct.

Les chaudières à électrodes utilisent un courant alternatif qui passe directement dans l'eau. Leur principal avantage est la compacité. Inconvénients - la dissolution progressive des électrodes et la possibilité de ne travailler que dans de l'eau contenant une certaine composition de sels minéraux.

Une chaudière à induction est un noyau ferromagnétique et un enroulement placé dans un tube diélectrique qui excite les courants de Foucault chauffant le métal qu’il contient. Le principal avantage d'une chaudière à induction réside dans sa résilience phénoménale et sa durée de vie illimitée: aucune pièce ne s'use au fil du temps.

Important: toute affirmation selon laquelle une sorte de chaudière électrique est plus économique que les solutions concurrentes constitue le premier mensonge. Tout dispositif de chauffage direct transforme en chaleur 100% de l'électricité usée. Même si, en raison de ses caractéristiques de conception, l’énergie thermique n’est pas complètement transférée dans le liquide de refroidissement, mais partiellement dispersée dans l’air, elle réchauffe toujours votre maison.

Pompes à chaleur

Ils peuvent utiliser plusieurs types de sources de chaleur à faible teneur.

Géothermique

Les échangeurs de chaleur sont placés sous le niveau de congélation et prélèvent de l'énergie thermique au sol. Le problème principal de ces pompes est une installation coûteuse.

Il y a deux options possibles.

1. Les sondes descendent dans des puits verticaux d'une profondeur de 30 à 100 mètres.

1. Le collecteur est posé horizontalement.

La deuxième option est intéressante car la tranchée située sous le collecteur horizontal peut être creusée de vos propres mains, ce qui réduit considérablement les coûts d’installation. Cependant, la surface sous les égouts devrait être environ trois fois celle chauffée; cependant, il ne peut pas être utilisé pour la plantation - les plantes ne toléreront pas le régime de température du collecteur.

De l'eau

Ils peuvent être mis en œuvre de deux manières:

1. Le collecteur est placé au fond du réservoir sans glace.

1. Deux puits sont utilisés pour l'échange de chaleur - débit et drainage. La chaleur dégagée est renvoyée dans l'aquifère.

Aérien

Ils peuvent être idéaux pour les climats chauds. Le faible coût de la solution, son installation simple et peu coûteuse en font une source de chaleur très attrayante en l’absence de gaz principal.

Il convient toutefois d’examiner quelques subtilités.

• Même les meilleurs appareils de ce type conservent leurs performances à des températures d’air extérieur jusqu’à -25 ° C.
• Lorsque la température baisse, le COP de l'instrument diminue. Si à +10, il est égal à cinq, à -25 °, il sera réduit à deux.

Un point important qui concerne tous les types de pompes à chaleur: plus la température du liquide de refroidissement est basse, plus le delta entre celle-ci et l'environnement est petit, plus le COP de l'appareil est élevé. C’est pourquoi les radiateurs à grand nombre de sections sont utilisés avec tous les types de pompes à chaleur et que la température du liquide de refroidissement ne dépasse pas + 45 ° C.

Chauffage de l'air

Le chauffage de l'air des chaudières à gaz, solaires et à combustibles solides reproduit complètement les caractéristiques de leurs homologues, conçus pour chauffer de l'eau. Séparément, il est nécessaire d'attribuer seulement quelques dessins.

Buleryan

Sous ce nom, tiré de l'un des premiers fabricants, se cache un générateur de gaz de four à convection. Sa principale caractéristique est que la chambre de combustion est entourée de tuyaux en acier de grand diamètre, ouverts et inférieurs, dans lesquels des courants de convection stables se produisent pendant le chauffage. La curvilinéarité des tuyaux contribue au mélange efficace de l'air dans la pièce.

Remarque: l'air chauffé peut être dilué avec un système de conduits. Les ventilateurs de conduit conventionnels peuvent être utilisés pour le forcer.

Climatiseur Inverter

Tout climatiseur est un cas particulier de pompe à chaleur air-air. C'est l'onduleur qui se distingue par le fait qu'il utilise une conversion CA-à-CC, ce qui permet de contrôler la puissance du compresseur. Lorsque l'air est chauffé à la température souhaitée, le compresseur ne s'arrête pas, mais réduit sa vitesse.

Le fait que le compresseur fonctionne en permanence a pour effet secondaire d’exercer ses fonctions à des températures basses (jusqu’à -25 ° C). En fait, de nombreux modèles sont positionnés par les fabricants comme des pompes à chaleur domestiques.

Le chauffage par inverseurs est sans aucun doute la meilleure solution dans les régions où les températures hivernales ne descendent pas en dessous de -10 à -20 degrés. Pour que les instructions relatives au choix d’un système de chauffage ne soient pas sans fondement, l’auteur partagera sa propre expérience de l’utilisation d’un climatiseur à inverseur pour chauffer le plancher de grenier l’hiver dernier.

Conclusion

Nous espérons que notre examen miniature aidera le lecteur à choisir la solution optimale en fonction de ses conditions. Des informations supplémentaires sur ce que peut être un système de chauffage autonome, offriront une vidéo ci-jointe. Des succès!