Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Maison » Pompe à chaleur géothermique (GSHP)

Pompe à chaleur géothermique (GSHP)

1948
  • Robert C. Webber
Système de pompe à chaleur géothermique dans les applications de technologies énergétiques résidentielles.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Une source de chaleur géothermique pompe Une pompe à chaleur géothermique (PACG) est un système de chauffage et de climatisation centralisé qui utilise la chaleur du sol. Elle exploite la température relativement constante du sous-sol comme source de chaleur en hiver et comme puits de chaleur en été. Cette forte inertie thermique confère aux PACG un rendement élevé, avec des coefficients de performance (COP) élevés et stables.

Une source de chaleur géothermique pompe system capitalizes on the stable temperature of the earth a few meters below the surface, which remains relatively constant year-round (typically 10-16°C or 50-60°F) regardless of the ambient air temperature. This provides a significant efficiency advantage over conventional air-source heat pumps, which must exchange heat with outdoor air that can be extremely cold in winter and hot in summer.

The system consists of three main parts: the heat pump unit itself, a liquid heat exchange medium (the ‘ground loop’), and an air delivery system (ductwork). The ground loop is a series of pipes, commonly made of high-density polyéthylène, buried in the ground near the building. It can be installed in horizontal trenches or vertical boreholes. A water or antifreeze solution is circulated through these pipes to absorb heat from the ground in winter and transfer it to the heat pump. The heat pump then concentrates this heat and delivers it to the building. In summer, the process is reversed: the heat pump extracts heat from the building’s interior and transfers it to the fluid in the ground loop, which then dissipates it into the cooler earth. Because the temperature difference between the source/sink (the ground) and the desired indoor temperature is smaller and more stable, the GSHP operates with a much higher and more consistent COP than its air-source counterparts.

UNESCO Nomenclature: 3313
Technologie énergétique

Taper

Système physique

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Le concept théorique de la pompe à chaleur selon Lord Kelvin
  • l'usage établi de cycle frigorifique à compression de vapeur
  • progrès dans les technologies de forage pour les puits d'eau et l'exploitation minière
  • développement de matériaux de tuyauterie en plastique durable comme le polyéthylène

Applications

  • chauffage et climatisation résidentiels à haut rendement
  • Systèmes de chauffage, ventilation et climatisation pour les grands bâtiments commerciaux tels que les écoles et les bureaux
  • réseaux de chauffage et de refroidissement urbains
  • contrôle de la température dans les serres agricoles
  • Chauffage et refroidissement des procédés industriels nécessitant des températures stables

Brevets:

  • US Patent 2533447 (Robert C. Webber, 1950)

Idées d'innovations potentielles

  • Coulis à indice thermique amélioré pour forages verticaux afin d'améliorer le transfert de chaleur entre la boucle et la terre
  • Techniques de forage dirigé pour installer des boucles géothermiques avec une perturbation minimale de la surface, idéales pour la rénovation de propriétés existantes
  • Les systèmes de cogénération hybrides qui intègrent une tour de refroidissement ou un capteur solaire thermique pour assister les pics de consommation.
  • ‘energy pile’ foundations that integrate ground loop pipes directly into a building’s structural piles
  • Les systèmes de pompes à chaleur à échange direct (DX) font circuler le fluide frigorigène directement dans des tubes de cuivre enterrés, éliminant ainsi le circuit d'eau.
  • Des réseaux de pompes à chaleur géothermiques distribués pour des quartiers entiers, fonctionnant comme un service public thermique
  • Les systèmes de pompes à chaleur géothermiques sont conçus pour stocker la chaleur résiduelle du refroidissement estival dans le sol afin de l'utiliser pour le chauffage hivernal.
  • Des capteurs sans fil intégrés à la boucle de masse permettent de surveiller les performances thermiques en temps réel.
  • Intégration aux systèmes de chauffage radiant par le sol pour un confort et une efficacité optimaux
  • Unités mobiles de pompes à chaleur géothermiques pour la climatisation temporaire sur les chantiers de construction ou lors d'événements en plein air
Lié à : pompe à chaleur géothermique, GSHP, énergie géothermique, boucle souterraine, échangeur de chaleur, efficacité énergétique, chauffage renouvelable, COP, énergie de la terre, CVC.

Contexte historique

Pompe à chaleur géothermique (GSHP)

1940
1940
1940
1948
1950
1950
1950
1940
1940
1940
1945-01-01
1949
1950
1950
1950

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

Les images en pleine résolution et les téléchargements sont uniquement disponibles, et 100% gratuits, pour les membres inscrits.