Des chercheurs de l’Université de technologie de Zhongyuan et de l’Université de technologie de Dalian, en Chine ont mené une étude sur une pompe à chaleur solaire-air. Ils ont évalué son efficacité lorsqu’elle est associée à un système de stockage thermique souterrain à base de sable. Les résultats de cette étude pour le moins intéressante ont été publiés dans le journal scientifique Case Studies in Thermal Engineering. La recherche menée par Pengli Yuan, chercheur à l’université de technologie de Dalian, et ses collègues visait à améliorer le confort thermique à l’intérieur des maisons situées dans les zones rurales. Le but etait également de réduire leurs émissions de gaz à effet de serre par la même occasion.
Améliorer l’efficacité des pompes à chaleur solaire-air
« Dans les zones rurales où les contraintes économiques et les conditions d’entretien sont critiques, il y a encore un manque de recherche sur l’intégration de technologies de stockage de chaleur rentables avec les systèmes de pompe à chaleur solaire-air », ont souligné les scientifiques chinois. Ils ont alors mené une série de tests en conditions réelles dans une maison rurale unifamiliale se trouvant à Chifeng, en Mongolie-Intérieure, en Chine, entre le 27 novembre et le 6 décembre 2023. Ils y ont déployé un système de chauffage constitué d’une pompe à chaleur solaire-air couplée à un réservoir de stockage thermique à base de sable.
Un système expérimental
Il faut savoir que la région chinoise de Mongolie-Intérieure est réputée pour son climat continental avec de longs hivers qui s’étendent entre mi-octobre et mi-avril. Au cours de cette période, elle enregistre en moyenne chaque année une température extérieure de -3,4 °C avec des valeurs minimales allant jusqu’à -23,3 °C. En plus des éléments cités ci-dessus, le système de chauffage expérimental intégrait des pompes à eau. Concernant le système de stockage thermique souterrain à base de sable, il comprenait des tuyaux entourés d’une couche de sable de 200 mm. Le matériau solide granulaire d’origine naturelle avait pour rôle d’absorber la chaleur solaire et de la libérer pour chauffer la pièce au fur et à mesure, en fonction des besoins.
Des résultats intéressants
Les chercheurs ont prévu quatre modes de fonctionnement différents. Le premier consistait, par temps chaud, à recharger le réservoir thermique uniquement par le biais d’un panneau solaire thermique. Le mode n° 2, mis en œuvre par temps nuageux ou pluvieux, permettait d’utiliser la pompe à chaleur solaire-air pour chauffer le réservoir thermique. Le troisième mode consistait à exploiter le panneau solaire thermique le jour et la pompe à chaleur solaire-air la nuit. En mode 4, le panneau solaire thermique fonctionnait le jour et la pompe à chaleur solaire-air était sollicitée uniquement pendant les journées nuageuses.
En mettant en œuvre ces modes de fonctionnement, les chercheurs ont constaté que le système avait permis de maintenir les températures intérieures stables à 17,4 °C la nuit et à 20,2 °C le jour, alors que les températures extérieures oscillaient entre -18,4 °C et 12,3 °C. L’équipe a enregistré un coefficient de performance moyen de 2,6. À noter que des simulations ont également été réalisées à l’aide du logiciel TRNSYS. Plus d’infos : sciencedirect.com. Que pensez-vous du stockage thermique au sable ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .
