Pompe à chaleur sur lave-vaisselle

Pompe à chaleur avec récupération sur les buées

De la chaleur est prise sur les buées au niveau de la tubulure d’échappement pour la donner à l’eau.L’avantage d’une pompe à chaleur sur un simple récupérateur de chaleur est que, grâce à l’utilisation d’un fluide intermédiaire et d’un compresseur,  la température de la source de chaleur (ici, l’air chargé de buées)  peut être plus basse que celle du fluide auquel on donne la chaleur (ici, l’eau de lavage).

Par exemple, imaginons des buées à 40°C et de l’eau de lavage à 60°C. Dans un premier échangeur (l’évaporateur), le fluide frigorigène de la pompe à chaleur passera à 30°C, il captera la chaleur des buées, puis se fera comprimer par le compresseur pour atteindre 70°C. À cette température, il pourra donner sa chaleur vers l’eau de lavage, dans un deuxième échangeur (le condenseur).

Quel est le bilan énergétique du processus ? D’une part, la chaleur captée sur les buées sera transférée vers l’eau de lavage. Mais d’autre part, il a fallu alimenter électriquement le compresseur. On pourrait montrer que cette énergie électrique est également convertie en chaleur et transférée (dans le deuxième échangeur) vers l’eau de lavage. Si bien que l’on peut écrire :

Puissance captée dans les buées + Puissance du compresseur = Puissance donnée à l’eau de lavage.

Exemple de puissances injectées, perdues et récupérées sur un lave-vaisselle muni dune pompe à chaleur.

Source : société Stierlen.

Dans l’exemple ci-dessus, avec les 20 kW du compresseur on a “créé” 75 kW (20 + 55) ! On parle d’un coefficient de performance ou COP de 75/20 = 3,75.

Une pompe à chaleur va permettre de diminuer la puissance totale installée ainsi que la consommation d’environ 45 %.

D’après nos sources, le COP d’une pompe à chaleur sur un lave-vaisselle est d’environ 4.

Pompe à chaleur avec récupération sur les buées et sur l’air ambiant

Certaines machines avec pompe à chaleur intégrée sont encore plus performantes que les pompes à chaleur qui récupèrent de la chaleur sur les buées, puisqu’elles récupèrent aussi de la chaleur sur l’air ambiant.

Cette deuxième récupération permet d’accroître la chaleur cédée au niveau de l’évaporateur et par conséquent celle cédée à l’eau de lavage et de rinçage. L’économie d’énergie et de puissance installée est donc plus importante : elle peut aller jusqu’à 55 %.

Le COP, coefficient de performance de la pompe à chaleur, a tendance à diminuer puisque l’on cherche à capter la chaleur d’une ambiance qui est à basse température. D’une façon générale, le COP est d’autant meilleur que l’écart de température entre évaporateur et condenseur est faible. Ici, l’écart entre la température de l’ambiance et la température de l’eau de lavage est plus élevé, le compresseur a donc plus de travail à réaliser. Pour limiter cet impact, on placera les deux sources de chaleur en série, d’abord l’air ambiant, ensuite les buées chaudes.

Pompe à chaleur avec récupération sur les buées uniquement Pompe à chaleur avec récupération sur les buées et sur l’air ambiant
Schéma PAC avec récupération sur les buées uniquement. Schéma PAC avec récupération sur les buées et sur l'air ambiant.

Ce système présente un deuxième avantage non négligeable : l’air ambiant de la cuisine est refroidi, ce qui va améliorer le confort des occupants.

Attention : si l’humidité absolue de l’air du local diminue par condensation dans l’évaporateur de la pompe à chaleur, l’humidité relative du local va augmenter, ce qui ne contribuera pas à l’amélioration du confort à ce niveau.

Ce phénomène peut se comprendre sur le diagramme d’enthalpie de l’air.

Exemple : l’air sort de l’évaporateur à 18°C et 100 % d’humidité relative (point A). Il est mélangé à de l’air ambiant à 26°C et 80 % d’humidité relative (point B). Le mélange se trouvera quelque part (en fonction des proportions du mélange) sur la droite qui rejoint le point A au point B. On voit donc que  l’humidité relative sera de toute façon supérieure à celle de l’air  ambiant.

On en conclut que de l’air sec devra de toute façon être apporté au local pour diminuer son taux d’humidité, mais en quantité nettement plus faible. Autrement dit, la présence d’une pompe à chaleur sur le lave-vaisselle qui extrait l’humidité de l’ambiance permettra un débit d’extraction d’air dans la laverie nettement plus faible.