Record pour une pompe à chaleur : moins de 10 g de propane par kW

Dans le cadre du projet « LC150 » (Low Charge 150 g), financé par le ministère fédéral allemand de l'Économie et de la Protection du climat, l'Institut Fraunhofer pour les systèmes à énergie solaire et un consortium de fabricants de pompes à chaleur développent actuellement un circuit frigorifique à faible charge en frigorigène avec pompe à chaleur au propane.  

 

Depuis octobre 2021, l'équipe du projet Fraunhofer ISE construit des prototypes de pompes à chaleur à saumure, assemblant les composants individuels (évaporateur, compresseur, condenseur, échangeur de chaleur et détendeur) selon différentes combinaisons. En plus du compresseur, l'équipe de chercheurs a également ajusté d'autres facteurs afin de réduire la quantité de frigorigène. Par exemple, le volume interne des échangeurs de chaleur et la quantité d'huile nécessaire ont été fortement réduits. Les composants additionnels tels que les capteurs ont également été réduits au minimum. De plus, les tuyauteries ont été maintenues aussi courtes que possible pour réduire les volumes internes. 

 

L'appareil avec la meilleure combinaison de composants atteint une puissance de chauffage maximale de 12,8 kilowatts et un coefficient de performance de 4,7 (rapport de la chaleur générée à l'électricité utilisée) avec seulement 124 grammes de propane. Cela signifie que la quantité de frigorigène requise par kilowatt de puissance de chauffage ne représente que 9,7 grammes de propane. 

À titre de comparaison, les pompes à chaleur disponibles dans le commerce utilisent environ 60 grammes de propane par kilowatt. Le propane se caractérise par de très bonnes propriétés thermodynamiques et un potentiel de réchauffement planétaire très faible. Cependant, comme il est inflammable, l’objectif est d'utiliser le moins de propane possible. 

 

Le circuit frigorifique « record » n'est pas encore prêt pour un lancement sur le marché dans cette configuration car un compresseur automobile semi-hermétique a été utilisé et les compresseurs automobiles n'ont pas été conçus pour les heures de fonctionnement élevées d'une pompe à chaleur censée durer environ 20 ans. 

 

La version finale du circuit frigorifique sera mise en œuvre en utilisant un compresseur entièrement hermétique avec un peu plus de frigorigène et un échangeur de chaleur légèrement plus grand pour obtenir un système plus équilibré. L'équipe de recherche est convaincue que les objectifs d'un circuit frigorifique d'une puissance de 8 à 10 kilowatts et d'une charge maximale de 150 grammes de frigorigène pourront alors être atteints même dans des conditions de fonctionnement réelles.