Comment fonctionne un accumulateur de chaleur

Le principe de fonctionnement du accumulateur de chaleur repose sur l'utilisation de la grande capacité thermique de l'eau. Par exemple, 1 litre d'eau qui refroidit de 1°C peut chauffer 1 m³ d'air de 4°C.

La tâche du réservoir accumulateur de chaleur est de collecter et de stocker la chaleur pour une utilisation ultérieure dans le système de chauffage ou de production d'eau chaude. Le réservoir accumulateur de chaleur est utilisé dans des systèmes où les pics de production ne coïncident pas avec les pics de consommation de chaleur. De plus, le réservoir peut être installé dans un système où il y a un chauffage de longue durée par une source de faible puissance et un refroidissement rapide par un consommateur de forte puissance.

Les réservoirs accumulateurs de chaleur sont installés :

avec une chaudière à combustible solide qui produit de la chaleur lorsqu'elle est allumée, et la chaleur collectée et stockée dans le réservoir peut être utilisée pendant toute la journée.
avec une pompe à chaleur pour produire de la chaleur pendant la nuit à tarif réduit, ou lors d'une journée ensoleillée, et stocker la chaleur pour une utilisation nocturne ou en soirée.
avec un collecteur solaire pour stocker la chaleur accumulée pendant la journée ensoleillée et l'utiliser le soir.

L'eau chaude est plus légère que l'eau froide, donc la partie supérieure du réservoir contient toujours l'eau la plus chaude, tandis que la partie inférieure contient l'eau plus froide.

En raison de cela, les sources d'énergie à basse température (pompe à chaleur et collecteur solaire) sont généralement connectées aux tuyaux inférieurs de l'accumulateur de chaleur, tandis que les sources de chaleur à haute température (chaudière à gaz, électrique ou à combustible solide) sont connectées aux tuyaux supérieurs.

Les réservoirs accumulateurs de chaleur sont souvent utilisés dans des schémas bivalents avec deux sources de chaleur. Dans ces systèmes, la source de chaleur à basse température est utilisée comme source principale, tandis que la source de chaleur à haute température est utilisée comme source de secours et pour couvrir les grands pics de charge.

Dans un système de chauffage, l'utilisation d'un schéma avec deux sources de chaleur peut permettre de fonctionner de manière à ce que pendant 60-70% du temps de la période de chauffage, seule la chaleur fournie par la pompe à chaleur soit utilisée, et lors des jours les plus froids (lorsque la capacité de la pompe à chaleur est insuffisante), une chaudière à gaz ou à combustible solide sera allumée en complément. Le fonctionnement de ce type de système est montré dans l'animation ci-dessus.

La pompe à chaleur est connectée à la partie inférieure du réservoir accumulateur de chaleur. Après avoir été allumée, la pompe à chaleur prend de l'eau froide du tuyau inférieur du réservoir et envoie de l'eau chaude dans le tuyau moyen du réservoir. L'eau chaude étant plus légère que l'eau froide, elle monte dans la partie supérieure du réservoir. Ainsi, à l'intérieur du réservoir, un mouvement de l'eau chaude vers le haut et de l'eau froide vers le bas est créé.

Une fois que la température du réservoir atteint la valeur réglée, l'automatique doit éteindre la pompe à chaleur et la mettre en mode veille.

L'isolation thermique du réservoir permet de maintenir l'eau chaude pendant plusieurs heures, voire une journée entière, de sorte que la chaleur obtenue le soir peut être utilisée pendant toute la nuit ou seulement le matin. Au moment de l'extraction de la chaleur, le réservoir est complètement rempli d'eau chaude.

Le tuyau retour du système de chauffage est connecté au tuyau inférieur du réservoir, tandis que le tuyau de départ est connecté au tuyau supérieur. L'automatique qui contrôle le système de chauffage mesure la température dans la pièce et, si elle baisse par rapport à la valeur réglée, elle active la pompe qui charge de l'eau froide dans la partie inférieure du réservoir, ce qui force l'eau chaude à sortir de la partie supérieure du réservoir et à être envoyée dans le tuyau de départ du système de chauffage.

Dès que la température de l'eau dans le système de chauffage atteint la valeur définie, la pompe de circulation du système de chauffage reçoit un signal pour s'arrêter.

Lorsque la température de l'eau dans le réservoir descend en dessous de la valeur réglée, la pompe à chaleur reçoit un signal pour s'allumer.

Si la capacité de la pompe à chaleur est insuffisante pour chauffer le réservoir à la température nécessaire, l'automatique allumera la chaudière à gaz.

Le temps de fonctionnement du système de chauffage sur la chaleur accumulée dépend de la puissance du système et du volume du réservoir. Par conséquent, lors du choix de l'accumulateur de chaleur, il faut déterminer quelle condition a la priorité : fournir de la chaleur au système d'une puissance donnée pendant un certain temps, ou accumuler de la chaleur à partir d'une source de puissance donnée pendant un certain temps.