D’une manière similaire à la demie pompe à chaleur à gaz, nous pouvons en réaliser une alimentée en électricité. Dans ce cas le moteur à gaz est remplacé par un moteur électrique.
Pour ceux qui seraient dubitatifs, sachez que vous avez toujours le droit de considérer un système physique comme une boite conceptuelle, dans laquelle rentre de l’énergie et de la matière et de la quelle sort de l’énergie et de la matière. En faisant le bilan de ce qui rentre et sort, vous pouvez savoir si le système répond à votre besoin et estimer son rendement. Dans le cas de la demie pompe à chaleur, à moins que l’air en sortie froide du tube de Ranque-Hilsch ne soit supérieure à la température ambiante, il n’y a aucune raison pour que l’énergie mécanique du moteur ne soit pas au minimum convertie en chaleur.
Il faut, pour maximiser le rendement du moteur électrique, qu’il consomme sa puissance nominale. Pour ce faire, vous pouvez agir sur le rapport de transmission entre le moteur et le demi-compresseur. Il est intéressant d’utiliser un ancien moteur de moto en tant que demi-compresseur dans ce cas plus modeste que la version à gaz naturel. Ainsi, vous pourrez utiliser la boite de vitesse d’origine pour faire les essais de rapports de transmission. En mesurant le courant consommé par le moteur ou directement la puissance selon vos moyens à disposition, vous pourrez ajuster la puissance du dispositif. N’oubliez pas d’optimiser les injecteurs du tube de Ranque-Hilsch de telle sorte à ne pas dépasser la valeur de pression que vous vous êtes fixée dans le circuit de pompage de chaleur. Un chauffe eau a généralement une puissance de 3 kW, nous pourrions donc utiliser un moteur électrique d’une puissance comprise entre 2 et 3 kW par exemple.
Schéma
Nomenclature explicative
- 1. Moteur électrique : c’est la source d’énergie principale qui actionne la demie pompe à chaleur. On peut lui ajouter un échangeur qui permet de transférer la chaleur au radiateur 12.
- 2. Demi-compresseur : ainsi nommé en raison des spécificités expliquées ci-dessus, il est idéalement réalisé avec un ancien moteur de moto à refroidissement liquide. Il comprime l’air qui alimente le tube de Ranque-Hilsch et dont la chaleur est récupérée dans l’échangeur 4.
- 2.1 Admission.
- 2.2 Refoulement (échappement d’origine).
- 2.3 Départ circuit de refroidissement.
- 2.4 Retour du circuit de refroidissement.
- 3. Clapet anti retour : il empêche la contre pression d’ouvrir les soupapes d’échappement.
- 4. Échangeur : il transfère chaleur de l’air comprimé par le demi compresseur dans le circuit de chauffage.
- 5. Limiteur de pression : c’est une soupape de sécurité qui limite la pression dans la partie haute pression aux alentours de 10 bars.
- 6. Tube de Ranque-Hilsch : c’est le système qui permet de pomper la chaleur via une alimentation en air comprimé.
- 6.1 Alimentation du tube de Ranque-Hilsch
- 6.2 Sortie chaude du tube de Ranque-Hilsch
- 6.3 Sortie froide du tube de Ranque-Hilsch
- 7. Échangeur : il transfert la chaleur de l’air provenant du côté chaud du tube de Ranque-Hilsch dans le circuit de chauffage.
- 8. Échangeur coaxial air froid/liquide de refroidissement.
- 9. Clapet anti retour : du type hydraulique à ressort, il permet la remise en air de la demie pompe à chaleur. En effet, lors de l’arrêt de l’installation, les pressions s’équilibrent entre la partie basse pression et la partie haute pression. La pression moyenne étant supérieure à la pression atmosphérique, l’air fuit via la culasse du demi-compresseur (segments, queues de soupapes, etc.) Lors de la remise en marche du système, tant que la partie basse pression ne sera pas légèrement supérieure à la pression atmosphérique, le clapet autorisera l’entrée d’air. Il est recommandé de l’installer au plus proche de la sortie du radiateur12. Ce clapet permet aussi de compenser les faibles fuites en fonctionnement continu.
- 10. Filtre à air : filtre à air du circuit d’air.
- 11. Vase d’expansion : vase d’expansion du circuit de refroidissement de la culasse du demi-compresseur.
- 12. Radiateur : constitué de radiateurs de chauffage central récupérés, il réchauffe l’air froid en provenance du tube de Ranque-Hilsch. Il est possible de réaliser l’installation de telle sorte que l’air chaud en provenance du moteur électrique 1 y soit réinjecté. Ce radiateur peut être situé dans une cave. Notez qu’il est possible d’ajouter un système de bypass et d’utiliser de l’air réchauffé par un puits canadien ou une source d’eau.
- 13. Transmission mécanique : à ne pas oublier, la transmission du mouvement mécanique entre le moteur électrique et le demi compresseur. Elle peut être réalisée avec des courroies. Il est possible de conserver la boite de vitesses du moteur d’origine afin d’ajuster le rapport de transmission.