Sans compresseur
La nouvelle pompe à chaleur est jusqu’à 90% plus efficace
20.02.2025 – 13h30 Heure de lecture: 3 min.
Pompe à chaleur devant une seule maison en famille: les appareils sont encore relativement bruyants et ne fonctionnent vraiment que pour certains types de bâtiments. (Source: David Inderlied / Imago-Images Pictures)
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Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer ont développé une nouvelle pompe à chaleur qui fonctionne sans compresseur. La technologie innovante promet l’efficacité la plus élevée grâce à un ajustement de tension électrique.
Les chercheurs de l’Institut Fraunhofer ont développé une pompe à chaleur qui ne nécessite pas de compresseur et est donc beaucoup plus efficace et plus silencieux que les systèmes conventionnels. Il s’agit d’une pompe à chaleur solide qui ne nécessite pas de compresseur à consommation d’énergie et de réfrigérant nocif pour l’environnement. La base de l’appareil est les matériaux électrocalores.
Les systèmes électrocaux utilisent des matériaux spéciaux appelés matériaux électrocaux (EK). Ceux-ci se composent de céramique ou de polymères qui chauffent lorsqu’un champ électrique est créé et refroidi dès que le champ est retiré. Le processus est très réversible et permet l’établissement d’un cycle électrocal.
Au total, six instituts Fraunhofer ont travaillé ensemble pour le projet de recherche Elkawe (pompe à chaleur électrocale). Le cœur des nouvelles pompes à chaleur est des matériaux électrocalores. Ils réagissent à la tension électrique et au chauffage ou au refroidissement. Pour savoir quel matériel est le mieux adapté, les scientifiques ont examiné diverses variantes de polymère et de céramique. Par exemple, le Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research (IAP). Il a développé des feuilles de polymère extrêmement minces et résistantes.
L’Institut Fraunhofer pour les technologies et systèmes en céramique (IKTS), en revanche, a examiné les composants multicouches en céramique du pilote Niobat BL-Servical (PMN-PT). Les composants faits de ce matériau se sont également révélés extrêmement stables et durables – aucune perte de performance n’a été reconnaissable dans le test à long terme.
Un autre matériau prometteur qui a examiné les IKTS est le titanate de barrium-strontium sans plomb (BSSNT). Il pourrait offrir une alternative coûteuse à l’avenir. Il correspond également aux directives brutes strictes, telles que la directive de l’UE 2011/65 / UE-IT régule la restriction de l’utilisation de certaines substances dangereuses dans les dispositifs électriques et électroniques pour réduire les substances dangereuses.
Un autre problème pour les pompes à chaleur est l’élimination de la chaleur. Plus rapidement, plus le chauffage est puissant – après tout, moins de chaleur est perdue si le transfert est rapidement transmis. Pour y parvenir, les scientifiques s’appuient sur des tubes de chaleur élastokaloriques actifs (AEH) dans les nouvelles pompes à chaleur. Ils transportent la chaleur par évaporation et condensation. Cette méthode est déjà utilisée dans les collectionneurs solaires.
Si le matériau élastocalorique est exposé à un champ de puissance mécanique (F), il se réchauffe.
De plus, les chercheurs ont intégré une conception AEH brevetée de l’Institut Fraunhofer pour la première fois dans un système électrocalores. Cela permet l’évaporation et la condensation du liquide jusqu’à dix fois par seconde. Que le liquide soit de l’eau ou de l’éthanol. Cela permet à son tour une puissance de transport de chaleur élevée même avec une utilisation minimale de matériaux. Et cela réduit à son tour la production et donc aussi les coûts d’acquisition.
Dans ce contexte, le résultat de la recherche du Fraunhofer Institute for Electron Beam and Plasma Technology (FEP) doit également être mentionné. Les chercheurs ont développé des revêtements super hydrophiles spéciaux qui permettent une évaporation efficace.
Une autre équipe de l’Institut Fraunhofer pour la force d’exploitation et la fiabilité du système (LBF) a également travaillé sur le projet. Il a intégré des électrodes dans la résine époxy afin de prévenir les pannes électriques dans la pompe à chaleur.
Après tout, les travaux de recherche du Fraunhofer Institute for Applied Festival Physics (IAF) devraient être mentionnés. Un état de stopologie de circuit à l’état a été développé là-bas. Ce convertisseur atteint une efficacité électrique de 99,74%. Un record. Parce que les systèmes conventionnels n’atteignent même pas 90%.
Le terme topologie décrit la structure d’un réseau de composants de bus, dans lesquels plusieurs lignes de transmission sont connectées.
Les tests initiaux dans le simulateur ont réussi. Ils ont montré que les pompes à chaleur électrocal atteignent déjà l’efficacité des systèmes de compresseur conventionnel avec les matériaux de courant. À long terme, la technologie pourrait même la dépasser.
La découverte de l’Institut Fraunhofer est particulièrement intéressante pour ceux qui vivent dans un ancien bâtiment ou des bâtiments moins rénovés. Parce que même avec un effort à faible rénovation, une pompe à chaleur pourrait valoir la peine comme alternative pour le chauffage du gaz ou du pétrole.
Malheureusement, on ne sait actuellement pas quand cette nouvelle pompe à chaleur sera lancée.
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