Les pompes à chaleur sont en plein essor : résoudre leurs problèmes d’isolation et de bruit

Pourquoi l’efficacité d’une pompe à chaleur dépend de l’isolation

Le chiffre de performance global d'une pompe à chaleur, le coefficient de performance, décrit la quantité de chaleur qu'elle fournit par unité d'électricité consommée. Ce chiffre est mesuré au niveau du compresseur et de l’échangeur de chaleur, mais la chaleur qu’elle produit doit ensuite être stockée ou distribuée, et chaque degré perdu en cours de route érode les avantages réels. Dans les chauffe-eau à pompe à chaleur, cela est particulièrement frappant : un réservoir de stockage maintient l'eau à température pendant des heures entre les tirages, et la perte de chaleur en veille à travers la paroi du réservoir détermine la quantité d'énergie que l'unité consomme pour maintenir cette température. Une isolation thermique pour une application de chauffe-eau à pompe à chaleur régit donc directement la consommation en veille du produit, qui apparaît de plus en plus dans les indices d'efficacité et l'étiquetage. Les panneaux d'isolation sous vide offrent une résistance plusieurs fois supérieure à celle de la mousse conventionnelle pour la même épaisseur, ce qui permet aux fabricants soit de réduire considérablement les pertes en veille dans les dimensions du réservoir existant, soit d'affiner le réservoir et de réduire l'empreinte du produit, ce qui renforce la position du produit sur le marché. Les réservoirs tampons et les accumulateurs thermiques utilisés avec les systèmes de pompes à chaleur hydroniques présentent le même problème à plus grande échelle, où un panneau isolant de pompe à chaleur Lange Litong enroulé autour du navire réduit les pertes permanentes tout au long de la saison de chauffage, un effet qui s'aggrave dans les installations commerciales où plusieurs navires fonctionnent en continu.

Pertes de distribution et réflexion au niveau du système

L’isolation du réservoir n’est qu’une partie du problème. Les pompes à chaleur connectées aux systèmes de distribution hydronique perdent également de la chaleur à travers les canalisations, les réservoirs tampons et les armoires collectrices. Dans les installations mal conçues, ces pertes de distribution peuvent rivaliser avec la contribution du réservoir. Les fabricants et les concepteurs de systèmes qui traitent la pompe à chaleur comme un composant isolé ne parviennent pas à réaliser des économies sur l'ensemble du circuit. Isoler les canalisations de distribution selon une norme cohérente, sceller correctement les pénétrations des cuves et traiter les armoires de collecteurs comme des enceintes isolées plutôt que comme des cadres ouverts, tous réduisent l'énergie nécessaire pour fournir la chaleur là où elle est nécessaire. Le même principe s’applique aux boucles de circulation d’eau chaude sanitaire, qui fonctionnent en continu dans de nombreux bâtiments tertiaires et gaspillent une énergie importante lorsqu’elles ne sont pas isolées. Notre équipe d'ingénieurs vous conseille sur ces opportunités au niveau du système lors du développement du produit, car une pompe à chaleur dont le circuit de distribution est bien isolé peut être spécifiée plus petite et fonctionner plus efficacement qu'une pompe à chaleur supportant les pertes d'une installation non traitée.

Le problème du bruit et pourquoi c'est important

Les pompes à chaleur et les unités aérothermiques génèrent du bruit provenant des compresseurs, des ventilateurs et du flux de réfrigérant, et ce bruit devient un facteur décisif dans une installation résidentielle. Les permis de construire sur de nombreux marchés incluent désormais des limites de bruit à la limite de la propriété, et les plaintes des voisins sont parmi les raisons les plus courantes pour lesquelles les installations sont modifiées ou supprimées après coup. Les fabricants qui considèrent l’acoustique après coup voient leurs produits limités précisément aux marchés urbains denses où la demande est la plus forte. Un matériau acoustique pour les applications de pompe à chaleur à air résout ce problème à la source, en tapissant le compartiment du compresseur et l'enceinte du ventilateur pour absorber le bruit aérien avant qu'il ne rayonne vers l'extérieur. Le matériau doit fonctionner dans un environnement exigeant : des températures élevées à proximité du compresseur, une exposition à l’humidité, des vibrations et un fonctionnement continu imposent autant d’exigences que la mousse acoustique ordinaire ne peut pas satisfaire. Lange Litong développe des matériaux acoustiques pour ces conditions, avec une densité, un revêtement et une tolérance de température spécifiés pour la durée de vie des appareils plutôt que pour l'intérieur des bâtiments.

Combiner les exigences thermiques et acoustiques

Les produits les plus efficaces répondent à ces deux exigences dans une conception coordonnée plutôt que sous forme de modules complémentaires séparés. Les compartiments des compresseurs nécessitent une gestion thermique pour maintenir les composants dans leur plage de fonctionnement tout en contenant la chaleur qu'ils rejettent, et ils ont besoin d'un traitement acoustique pour réduire le bruit rayonné. Ces fonctions peuvent entrer en conflit, car les matériaux acoustiques denses peuvent emprisonner la chaleur tandis que les barrières thermiques légères transmettent le son. Résoudre le conflit nécessite de comprendre à la fois la physique et la géométrie spécifique du produit. Lange Litong travaille avec les fabricants dès la phase de conception pour cartographier les endroits où chaque fonction est la plus importante, puis spécifie une configuration en couches dans laquelle un panneau isolant de pompe à chaleur Lange Litong gère la charge thermique et une couche acoustique dédiée gère le bruit, chacune étant placée là où elle fonctionne le mieux. Cette approche coordonnée surpasse généralement un seul matériau chargé d'effectuer les deux tâches et permet à la couche acoustique d'être plus fine car elle ne supporte pas également de charge thermique.

Respect des normes et certifications des produits

Les produits de pompes à chaleur sont confrontés à un ensemble croissant de normes concernant l'efficacité, le bruit et la sécurité, et celles-ci interagissent lors de la certification. Les tests d'efficacité mesurent la consommation dans des conditions définies, les tests de bruit mesurent la puissance sonore en fonctionnement nominal et les normes de sécurité régissent les matériaux utilisés à proximité des composants électriques et des circuits réfrigérants. Un matériau acoustique pour pompe à chaleur à air doit satisfaire aux exigences de comportement au feu pour son emplacement, en particulier là où il se trouve à proximité de connexions électriques, et ne doit pas perdre de fibres ni se dégrader d'une manière qui pourrait affecter les composants réfrigérants. L'isolation thermique doit conserver ses performances déclarées sur toute la plage de températures de fonctionnement et doit être compatible avec les matériaux avec lesquels elle entre en contact pendant toute la durée de vie du produit. Lange Litong fournit une documentation couvrant ces exigences, y compris la classification au feu, les données de performance en température et les déclarations sur la composition des matériaux, afin que les fabricants puissent soumettre des dossiers techniques complets plutôt que de rassembler des preuves provenant de plusieurs sources pendant une date limite de certification.

Conception pour la fabrication et la durée de vie

Une solution de laboratoire qui ne peut pas être assemblée au volume de production n’a aucune valeur commerciale. Les fabricants de pompes à chaleur exploitent des lignes à grand volume dans lesquelles chaque étape d'assemblage supplémentaire coûte du temps et introduit des variations. Les composants d'isolation et acoustiques doivent donc être conçus pour une installation rapide et reproductible. Des panneaux prédécoupés adaptés à des compartiments spécifiques, des fixations intégrées et des marquages ​​d'orientation clairs réduisent tous le temps d'assemblage et les taux d'erreur. La durée de vie est également importante : une pompe à chaleur devrait fonctionner pendant plus d'une décennie, et les matériaux qui s'affaissent, absorbent l'humidité ou perdent leurs performances acoustiques au cours de cette période compromettent la garantie du produit. Lange Litong valide les matériaux contre les cycles thermiques, l'exposition à l'humidité et les vibrations représentatives d'un service réel, et conçoit des revêtements et des fixations pour maintenir leurs performances tout au long de cette durée de vie. Les fabricants bénéficient d'un fournisseur qui comprend les contraintes de production ainsi que la physique des matériaux, car l'écart entre un bon matériau et un composant pouvant être fabriqué est le point où se produisent la plupart des retards de production.

Soutenir la prochaine génération de produits

Le marché des pompes à chaleur continue d'évoluer, les fabricants recherchant des températures de fonctionnement plus élevées, des unités plus silencieuses, des empreintes au sol plus réduites et des réfrigérants ayant un impact environnemental moindre. Chacune de ces orientations impose de nouvelles exigences en matière d'isolation et de matériaux acoustiques. Le fonctionnement à des températures plus élevées nécessite des matériaux stables dans des conditions élevées ; des empreintes plus petites nécessitent de plus grandes performances par millimètre ; les nouveaux réfrigérants modifient parfois les profils de température des compartiments et les exigences de compatibilité des matériaux. Une isolation thermique pour chauffe-eau à pompe à chaleur conçue pour le produit d'aujourd'hui peut nécessiter une révision pour celui de demain, c'est pourquoi nous nous engageons avec les feuilles de route de développement des clients plutôt qu'avec leurs nomenclatures actuelles. Les fabricants planifiant des plates-formes de nouvelle génération sont encouragés à impliquer les fournisseurs de matériaux dès le début, lorsque l'épaisseur de l'isolation, le placement des couches acoustiques et la géométrie des compartiments peuvent encore être optimisés ensemble plutôt que ajustés autour d'une conception fixe.

Conclusion

Les pompes à chaleur sont en train de devenir la technologie de chauffage par défaut sur de nombreux marchés, et les fabricants en tête seront ceux dont les produits allient haute efficacité, faible bruit et performances fiables à long terme. Les matériaux d’isolation et d’acoustique déterminent en grande partie ce résultat, mais ils sont souvent spécifiés tardivement et traités comme des produits interchangeables. Lange Litong fournit les deux, conçus pour les conditions de température, d'humidité, de vibration et d'incendie qu'impose réellement le service de pompe à chaleur, avec la documentation et le support de fabricabilité requis par la production en grand volume. Les fabricants de pompes à chaleur et de climatisation développant leurs prochains produits sont invités à contacter notre équipe d'ingénierie pour obtenir des spécifications thermiques et acoustiques, des échantillons de matériaux et une assistance au stade de la conception adaptée aux exigences de leur plate-forme.