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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Pompes à chaleur dans les bâtiments publics. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives La tâche principale des équipements de compression dans les bâtiments publics est le refroidissement, qui est nécessaire soit en raison des conditions climatiques, soit pour évacuer la chaleur des sources internes d'éclairage, d'équipement et de personnel. Une charge de refroidissement importante est requise par les centres de données dans les bâtiments de service. Dans ce cas, en règle générale, il n'est pas tenu compte du fait que le groupe frigorifique utilisé est par nature une pompe à chaleur. Malgré le fait que la chaleur extraite du condenseur de l'unité de réfrigération a une température relativement basse, son utilisation bénéfique permet des économies d'énergie importantes. Le rapport entre la chaleur extraite du condenseur et la puissance absorbée du réfrigérateur et de la pompe à chaleur dépend fortement de la différence des températures d'évaporation et de condensation. Cette dépendance détermine la température économique de l'eau après le condenseur de la machine frigorifique dans les cas où sa chaleur est utilement utilisée. Le niveau de température de 41-42°C est économiquement justifié. Dans ce cas, la puissance consommée par le compresseur augmente légèrement par rapport au mode réfrigération pure, et en même temps, il devient possible de ne pas déverser, mais d'utiliser utilement la chaleur de condensation. La mise en œuvre la plus connue de ce concept est que la chaleur d'une machine frigorifique qui refroidit l'air dans la partie centrale du bâtiment n'est pas émise, mais est utilisée pour chauffer les pièces autour du périmètre du bâtiment, dans lesquelles les pertes de chaleur sont augmentées. en raison du vitrage des fenêtres et des portes. La chaleur de la partie centrale du bâtiment est transférée à l'évaporateur au moyen d'un système de refroidissement par eau, puis cette énergie est transférée au condenseur à l'aide d'un réfrigérant et d'un compresseur. La chaleur utile est transférée à la tour de refroidissement à air via un condenseur spécial utilisant un réseau d'eau chauffée, une partie de la chaleur est utilisée pour chauffer l'eau ou à des fins technologiques. En hiver, lorsque le refroidissement et le chauffage sont nécessaires, une partie du condenseur est utilisée pour le chauffage, la chaleur excédentaire est évacuée dans la tour de refroidissement. Un tel système de climatisation-chauffage est appelé centralisé, utilisant un grand réfrigérateur (pompe à chaleur) et des échangeurs de chaleur de pièce. Il peut également être utilisé de manière décentralisée - avec des pompes à chaleur individuelles dans tout le bâtiment directement dans les zones de climatisation. Dans ce dernier cas, ils sont reliés à un système d'eau central non refroidi, dans lequel la température est maintenue entre 15 et 32°C à l'aide d'un chauffe-eau supplémentaire et d'une tour de refroidissement. Chaque unité de climatisation contient un circuit complet de réfrigération et de pompe à chaleur avec un ventilateur pour la circulation de l'air ambiant, relié à un système d'eau. L'eau sert de dissipateur de chaleur en mode réfrigération et de source de chaleur en mode chauffage. Un chauffage supplémentaire n'est requis qu'en cas de temps très froid, lorsque la plupart des unités sont en mode chauffage. La chaleur est fournie au système d'eau à partir d'une chaufferie, d'un chauffage extérieur électrique, de l'énergie solaire ou d'une source de chaleur perdue. La demande de chaleur est réduite lorsqu'une ou plusieurs unités doivent fonctionner en mode réfrigération. À des températures extérieures moyennes, les unités du côté ombragé du bâtiment fonctionnent pour le chauffage et celles du côté ensoleillé pour le refroidissement. Si environ 30 % des unités fonctionnent en mode réfrigération, elles fournissent suffisamment de chaleur au système d'eau, ce qui élimine le besoin pour le bâtiment de recevoir ou de dégager de la chaleur. Dans les bâtiments avec une dissipation thermique interne de l'éclairage, des ordinateurs, etc. et un haut niveau d'isolation thermique, un refroidissement local toute l'année peut être nécessaire. La chaleur générée ici est transférée au système d'eau et ensuite aux installations autour de la périphérie du bâtiment, qui fonctionnent pour le chauffage pendant les mois d'hiver. Les systèmes décentralisés peuvent également être utilisés dans les bâtiments qui nécessitent un refroidissement pendant la journée et un chauffage la nuit. Si pendant la journée la température de l'eau du réseau s'élève à la température maximale autorisée pour le fonctionnement des appareils de réfrigération, +32°C, alors la chaleur n'est pas évacuée vers les tours de refroidissement et peut être utilisée pour le chauffage pendant une partie de la journée. cycle de chauffage avant d'activer le chauffage supplémentaire sous quelque forme que ce soit, qui est nécessaire lorsque la température de l'eau descend en dessous de 15°C. Le climatiseur démarre le matin lorsque l'eau est froide et permet un refroidissement efficace, et se termine en fin de journée lorsque l'eau est chaude pour un chauffage nocturne efficace. Le plus grand avantage est obtenu lors de l'utilisation d'une pompe à chaleur où le chauffage et le refroidissement sont nécessaires à grande échelle en même temps, par exemple dans les complexes sportifs avec une patinoire artificielle et une piscine. En règle générale, les piscines intérieures publiques sont de grandes consommatrices d'énergie, en particulier dans les climats froids. La consommation énergétique annuelle des piscines intérieures publiques est de 14000 3 kWh/m30 de surface d'eau. La température de l'eau requise est d'environ 4°C et la température de l'air est légèrement supérieure. Le débit de ventilation requis est de 20 à XNUMX volumes par heure. Les échangeurs de chaleur rotatifs peuvent être utilisés pour utiliser la chaleur de l'air d'échappement pour chauffer l'air entrant de manière économe en énergie. L'utilisation de tels échangeurs de chaleur se banalise dans les piscines, cependant ils ne récupèrent qu'une partie de la chaleur contenue dans l'air rejeté. Sa teneur en humidité est très élevée et la plupart des systèmes de récupération de chaleur conventionnels n'utilisent que la chaleur sensible. Les échangeurs de chaleur à récupération ne sont capables de condenser qu'une partie de l'humidité et, de plus, relativement peu. La récupération de la chaleur latente peut être grandement améliorée en utilisant des pompes à chaleur, dans de nombreux cas en conjonction avec des systèmes de récupération de chaleur conventionnels. Un exemple typique d'installation de pompe à chaleur pour un complexe de piscines à Chester (Angleterre). Les deux piscines font partie d'un grand centre sportif couvert et consomment la majorité de l'énergie fournie au bâtiment avec une charge thermique de conception de 2 MW. L'air frais entre dans le complexe avec un débit de 46 m3/s, dont 21 m3/s sont fournis au hall de la piscine. Le taux de ventilation élevé minimise la condensation dans le hall et les pièces adjacentes et réduit également l'odeur de chlore utilisé à des fins de stérilisation. La charge thermique totale de 2 MW comprend le chauffage de l'eau de la piscine, l'eau chaude pour les douches et le chauffage du bâtiment de service attenant. Environ 3/4 de la consommation totale de chaleur va à la ventilation, dont la piscine consomme la moitié. Dans ce cas, le plus économique est l'utilisation d'une boucle fermée avec un fluide caloporteur intermédiaire dans les conduits de ventilation avec un système de pompe à chaleur. L'air vicié, passant par une partie du circuit fermé, est pré-refroidi, dégageant une part de chaleur latente, puis refroidi de 4°C dans l'évaporateur de la pompe à chaleur. L'air neuf est d'abord réchauffé par la seconde moitié du circuit fermé puis réchauffé dans le condenseur de la pompe à chaleur. Dans le bilan thermique global, la boucle fermée restitue environ 400 kW et la pompe à chaleur un peu plus de 1 MW, laissant une part relativement faible de la charge thermique à couvrir par les sources conventionnelles. L'utilisation d'une pompe à chaleur dans les piscines ne se limite pas aux systèmes air-air. Sulzer, fort d'une longue expérience dans l'utilisation des pompes à chaleur dans les piscines, combine une gamme de pompes à chaleur, chacune ayant son propre objectif. L'usine de Lindenberg en est un exemple typique. La piscine intérieure d'une surface d'eau de 315,5 m2 a une température de l'air de 30-32°C et une température de l'eau inférieure de 2°C.
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