En tant que fournisseur de pompes à chaleur haute température, je suis souvent interrogé sur le processus de dégivrage de ces systèmes innovants. Dans cet article de blog, j'examinerai ce qu'implique le processus de dégivrage d'une pompe à chaleur haute température, son importance et son impact sur les performances globales de la pompe à chaleur.
Pour commencer, comprenons ce qu’est une pompe à chaleur haute température. UNPompe à chaleur haute températureest conçu pour extraire la chaleur d'une source à basse température, telle que l'air ambiant, et la restituer à une température plus élevée pour diverses applications, notamment le chauffage de bâtiments commerciaux ou de processus industriels. Ces pompes à chaleur sont connues pour leur grande efficacité et leur capacité à fonctionner dans un large éventail de conditions météorologiques.
Pourquoi la décongélation est nécessaire
Lorsqu’une thermopompe haute température fonctionne en mode chauffage par temps froid, son serpentin échangeur de chaleur extérieur fait office d’évaporateur. Comme le réfrigérant contenu dans le serpentin absorbe la chaleur de l’air extérieur, la température du serpentin peut descendre en dessous du point de rosée de l’air ambiant. Cela provoque la condensation de l'humidité de l'air sur le serpentin, puis le gel lorsque la température est inférieure à 0°C (32°F). Une couche de givre commence à se former sur le serpentin.
L'accumulation de givre sur le serpentin extérieur a plusieurs impacts négatifs sur la performance de la thermopompe. Premièrement, il agit comme un isolant, réduisant l’efficacité du transfert de chaleur entre l’air extérieur et le réfrigérant présent dans le serpentin. En conséquence, la pompe à chaleur doit travailler plus fort pour extraire la même quantité de chaleur, ce qui entraîne une augmentation de la consommation d’énergie. Deuxièmement, un gel excessif peut bloquer le flux d’air à travers le serpentin, réduisant ainsi la quantité de chaleur pouvant être absorbée par l’air extérieur. À terme, si le gel n'est pas éliminé, la pompe à chaleur risque de ne pas être en mesure de répondre à la demande de chauffage du bâtiment et, dans certains cas, elle peut même s'arrêter en raison d'une protection basse pression.
Le processus de décongélation
Il existe plusieurs méthodes utilisées pour dégivrer une pompe à chaleur haute température, mais la plus couramment utilisée est la méthode de dégivrage à cycle inversé.
Méthode de dégivrage à cycle inversé
En mode de dégivrage à cycle inversé, le fonctionnement de la pompe à chaleur est temporairement inversé. La vanne à quatre voies, qui contrôle normalement la direction du flux de réfrigérant, est commutée. Au lieu que le réfrigérant s'écoule du serpentin extérieur (évaporateur) vers le serpentin intérieur (condenseur) comme en mode de chauffage normal, il circule désormais du serpentin intérieur vers le serpentin extérieur.
Le réfrigérant haute pression et haute température du compresseur est dirigé vers le serpentin extérieur. Le réfrigérant chaud libère de la chaleur en se condensant dans le serpentin extérieur, faisant fondre le givre à sa surface. Pendant ce temps, le ventilateur intérieur peut être arrêté pendant le processus de dégivrage pour empêcher l'air froid d'être soufflé dans le bâtiment. Le cycle de dégivrage dure généralement quelques minutes, en fonction de la gravité de l'accumulation de givre.
Une fois le givre fondu, la vanne quatre voies repasse en mode chauffage normal et la pompe à chaleur reprend son fonctionnement normal consistant à extraire la chaleur de l'air extérieur et à la restituer à l'intérieur.
Initiation et fin du dégivrage
La décision de lancer un cycle de dégivrage est généralement basée sur le contrôle du temps – température ou sur la demande – contrôle du dégivrage.
Le contrôle du temps et de la température est une méthode plus traditionnelle. Dans cette approche, le cycle de dégivrage est lancé à des intervalles de temps prédéfinis, généralement toutes les 30 minutes à 2 heures, selon les paramètres du fabricant. De plus, un capteur de température sur le serpentin extérieur est utilisé pour mesurer la température du serpentin. Si la température du serpentin descend en dessous d'un certain seuil (par exemple, - 2°C ou 28,4°F) et que le temps prédéfini s'est écoulé, le cycle de dégivrage démarre.
Le contrôle du dégivrage à la demande, en revanche, est une méthode plus avancée et plus intelligente. Il utilise plusieurs capteurs, tels que des capteurs de pression, des capteurs de température et des capteurs de débit d'air, pour surveiller les conditions de fonctionnement de la pompe à chaleur. Ces capteurs peuvent détecter les signes d'accumulation de givre, tels qu'une diminution de la pression du réfrigérant ou du débit d'air à travers le serpentin. Lorsque les capteurs indiquent que le gel affecte les performances de la pompe à chaleur, le cycle de dégivrage est automatiquement lancé. Cette méthode permet d'économiser de l'énergie par rapport au contrôle temps-température, car elle ne dégivre que lorsque cela est nécessaire.
La fin du cycle de dégivrage est également déterminée par des capteurs. Lorsque la température du serpentin extérieur dépasse un certain niveau (par exemple 5°C ou 41°F), ce qui indique que le givre a fondu, la vanne quatre voies repasse en mode chauffage et la pompe à chaleur reprend son fonctionnement normal.
L'impact du dégivrage sur les performances de la pompe à chaleur
Bien que le dégivrage soit essentiel au maintien de l’efficacité et des performances d’une pompe à chaleur haute température, il a un certain impact sur le fonctionnement global du système.
Durant le cycle de dégivrage, la thermopompe ne fournit pas de chaleur au bâtiment. Cela peut provoquer une baisse temporaire de la température intérieure, surtout si le cycle de dégivrage est long ou s'il se produit fréquemment. Pour atténuer cet effet, certaines pompes à chaleur haute température sont équipées de systèmes de chauffage auxiliaires, tels que des radiateurs électriques, qui peuvent fournir de la chaleur supplémentaire pendant le cycle de dégivrage.
Un autre impact est la consommation d'énergie pendant le cycle de dégivrage. Étant donné que le compresseur fonctionne toujours et que le réfrigérant circule à l'envers, la pompe à chaleur consomme de l'énergie lors du dégivrage. Cependant, en utilisant des méthodes avancées de contrôle du dégivrage telles que le contrôle du dégivrage à la demande, la fréquence et la durée des cycles de dégivrage peuvent être optimisées, réduisant ainsi l'énergie globale gaspillée en dégivrage inutile.
Dégivrage dans différents modèles de pompes à chaleur
Les pompes à chaleur haute température existent en différents modèles et le processus de dégivrage peut varier légèrement en fonction de la conception et de l'application. Par exemple,Pompe à chaleur à air commercialeutilisés dans les grands bâtiments commerciaux peuvent avoir des systèmes de dégivrage plus complexes pour gérer des charges thermiques plus importantes et des conditions météorologiques plus sévères.
Certaines thermopompes à haute température sont également conçues avec des fonctions de dégivrage améliorées, telles que des résistances de dégivrage électriques sur le serpentin extérieur. Ces appareils de chauffage peuvent être utilisés conjointement avec la méthode de dégivrage à cycle inversé pour accélérer le processus de dégivrage, en particulier dans des conditions de gel intense.
Conclusion
En conclusion, le processus de dégivrage est un aspect crucial du fonctionnement d’une pompe à chaleur haute température. Il contribue à maintenir l’efficacité du transfert de chaleur du serpentin extérieur, garantissant ainsi que la pompe à chaleur puisse continuer à fournir un chauffage fiable et efficace même par temps froid. En tant que fournisseur de pompes à chaleur haute température, nous travaillons constamment à l'amélioration de la technologie de dégivrage pour rendre nos produits plus économes en énergie et plus conviviaux.
Si vous êtes à la recherche d'une pompe à chaleur haute température ou si vous avez besoin de plus d'informations sur nos produits et leurs capacités de dégivrage, nous vous invitons à nous contacter. Notre équipe d’experts est prête à discuter de vos besoins spécifiques en chauffage et à vous proposer les meilleures solutions. Entamons une conversation aujourd'hui pour explorer comment nos thermopompes haute température peuvent répondre à vos besoins.
Références
Manuel ASHRAE - Systèmes et équipements CVC. Société américaine des ingénieurs en chauffage, réfrigération et climatisation, Inc.
Kreider, JF et coll. (2010). Chauffage et refroidissement des bâtiments : principes et pratiques de la conception économe en énergie. McGraw-Colline.