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Pompe à Chaleur (PAC). Dans une « Pompe à chaleur », la zone utile est une enceinte chaude (maison) qui reçoit la chaleur de lextérieur où il fait plus.

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1 Pompe à Chaleur (PAC)

2 Dans une « Pompe à chaleur », la zone utile est une enceinte chaude (maison) qui reçoit la chaleur de lextérieur où il fait plus froid La chaleur sécoule naturellement dun milieu chaud vers un milieu froid. transférerla chaleur dunesource froide vers une source chaude Les machines thermiques « génératrices », grâce à un moteur électrique, permettent de transférer la chaleur dune source froide vers une source chaude. Dans les machines « frigoriques » la zone utile est une enceinte froide (réfrigérateur) de laquelle transfère la chaleur vers lextérieur où il fait plus chaud.

3 Il faut du travail pour faire passer la chaleur de la source froide vers la source chaude travail QfQf QcQc W Source chaude (Tc) Source Froide (Tf) Génératrice thermique Sens naturel Réfrigérateur Source froide Source Chaude Pompe à Chaleur Source froide Source Chaude

4 Pour comprendre le fonctionnement dune PAC, quelques rappels de thermodynamique Température: Mesure indirecte du degré d'agitation microscopique des particules [K] Chaleur: Transfert d'agitation thermique entre particules [J] Enthalpie: [J/kg] L'enthalpie représente l'énergie d'un corps. Elle augmente avec sa pression et sa température. Elle se mesure en joules par kilogramme. Elle est représentée par la formule : H = U + pV (U énergie interne, p pression, et V volume Pression: Elle est due aux nombreux chocs des molécules sur les parois du récipient [Bar] Volume: Espace dans lequel on confine un gaz [m 3 ]

5 Les changements détats de la matière Liquéfaction ou Condensation liquide Evaporation Solidification ou Cristalisation Sublimation SolideLiquideGaz Fusion Condensation solide

6 Les changements détats de la matière Fusion T(°C) Temps (s) Echauffement de la vapeur Echauffement du liquide Echauffement du solide vaporisation

7 Diagrammes enthalpiques Pression (Bar) Enthalpie (kJ/kg)

8 Etats du fluide frigogène Pression (Bar) Enthalpie (kJ/kg) Liquide Liquide et gazeux Gazeux

9 Isotherme Isotherme 0°C

10 Isobare Isobare 10 Bar

11 Diagramme enhalpique Isentrope Isotherme h (kJ/kg) Ln P(bar) Courbe de saturation Liquide saturé vapeur saturée C(point critique) Courbe dégal titre vapeur LIQUIDE LIQUIDE + VAPEUR VAPEUR

12 Tracé dun cycle Evaporation Surchauffe Compression Condensation Sur- refroidissement Détente

13 Tracé dun cycle W milieu extérieur (source froide) évaporateur Circulation du frigorigène (aspiration des vapeurs, refoulement dans le condenseur détente du frigorigène liquide) Zone de travail à basse pression Zone de travail à haute pression apport dénergie motrice condenseur milieu à chauffer fluide frigoporteur à refroidir (air ou eau) Ti Fluidecaloporteur chaud Tr + Tr Ti - Ti Ti Fluide caloporteur à chauffer (air, eau) Tr fluide frigoporteur refroidi (air ou eau)

14 Cycle -15°C -5°C +60°C +18°C Evaporation Compression Condensation Détente Extérieur Source froide +3°C Intérieur Source chaude +19°C

15 travail QfQf QcQc W Source chaude (Tc) Source Froide (Tf) Génératrice thermique Sens naturel Coefficient de performance 1 er principe Qf - Qc+W = 0 W =Qc - Qf 2 ème principe

16 Coefficient de performance La machine est dautant plus efficace que Tf / Tc est proche de lunité donc que la température froide est proche de la température chaude. Dans la réalité les COP des machines réelles sont voisins de la moitié des valeurs idéales attendues.

17 Coefficient de performance

18

19 LIQUIDE Sous refroidisseme nt condensation désurchauffe surchauffe à laspiration évaporation h (kJ/kg) Log P (Pa) LIQUIDE + VAPEUR Log P C Log P F compression détent e : cycle réel : cycle idéal

20 Source VIESSMANN Compresseur Evaporateur Régulation Condenseur Source de chaleur Réseau chauffage Constitution dune PAC

21 Les différentes phases du cycle

22 19° 11° -5° 35°

23 Facteur de performance saisonnier Le SFP évalue la performance théorique annuelle de la PAC. Cest le rapport des quantités dénergie fournies et apportées en un an calculées sur la base dun COP instantané à différentes températures Q demandée à la PAC durant la période de chaufe (kWh/an) P (Text) puissance à apporter pour une source froide Text (kW) t (Text) durée de la température T ext (h/an) COP (Text) coefficient de performance poutr la température T ext

24 Coefficient Annuel COPA Le COPA évalue la performance annuelle de toute linstallation, auxiliaires compris. Cest lindice le plus important dans lexamen dune installation. Toutes les quantités dénergie produites et injectées sont comparées. Ce nest pas une valeur théorique mais une mesure réelle sur le site

25 Le procédé à détente directe

26 Le procédé avec fluide intermédiaire

27 Le moyen terme ou procédé mixte

28 Les avantages et inconvénients

29 Source de chaleur Pour pompe à chaleur sol/eau Captage en nappe Captage par forage Captage sur source ou sur nappe

30 Capteurs extérieurs

31 Planchers chauffants

32 Pour pompe à chaleur air/eau Air extérieur

33 Géothermie

34 Les différents types de géothermie Les différents types de géothermie

35 Ressources mondiales de la géothermie La géothermie basse énergie La géothermie moyenne énergie La géothermie haute énergie

36 Ressources géothermiques en France


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