7/24/2019 02 Activites Sur Maquette

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STI2D-M1

Formation des enseignants

EE: Enrgie et environnement

EE4.3 Pompe chaleur Calcul du COP

Concepteurs: Acadmie Toulouse

Olivier Fouch

Olivier PlouviezFernand Rodrigues -Dos-Reis

Activits sur maquette :

Les activits cons istent mesurer tous les niveaux les changes dnergie, tracer les cycles associs et en dduireles diffrents rendements .

Nous proposons de faire s es activits sur trois sys tmes diffrents

a. Systme PAC de chez SPEN

Les mesures ncessaires sont :

- Les tempratures de lair lentre et en sortie de lvaporateur- Lhygromtrie de lair en entre et en sortie de lvaporateur- Le dbit de lair dans lvaporateur- Les tempratures du fluide caloriporteur en entre et sortie du

compresseur et du dtendeur.- Les press ions du fluide- Les tempratures de leau en entre et sortie du condenseur- Le dbit de leau- Consommation lectrique

Photo SPEN

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Mesure des tempratures :

La maquette SPEN est quipe de sondes de temprature. Leurs valeurs sont access ibles via lafficheur

Les dbits sont donns dans les documentationsLhygromtrie est mesure sur la maquette

Choisir F1 Choisir les tempratures

visualiserExemple des tempratures de

lair

Appareil de mesure Mesure lentre de lvaporateur Mesure en sortie de lvaporateur

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Rcapitulatifs des mesures un point de fonctionnement :

Remarque : lorsque leau monte en temprature, les pressions du fluide caloriporteur varient poursquilibrer thermiquement (donc les mesures doivent tre faites en mme temps)

Mesures Valeurs

Basse Press ion 2,6 bars

Haute Pression 7,5 bars

Ventilateur

280m3/h

Entre 18C, 59,1% Hr

Sortie 15C, 68,2% Hr

Eau

41 l/h

Entre 27,8C

Sortie 30,3C

Compresseur

Puissance 102BTU/h

Entre 9,5C

Sortie 33C

Dtendeur Entre 24,5C

Sortie 8,8C

Consommation lectrique Electronique 21VA

Total 181VA

1retape : Trac du diagramme enthalpique (Diagramme vierge)

Daprs ce diagramme :Chaleur donne dans le condens eur : Qcond= 417-239=178 kJ/kg

Chaleur absorb dans lvaporateur: Qevap= 399-239=160 kJ/kg

Travail du compresseur : Wcomp=417-403=14 kJ/kgLes caractristiques du compresseur est 102 BTU/h.Un BTU correspond 0,293Wh donc 102BTU/h=29,8W

Or la puissance du compresseur est Pcomp= Dbitfluide*W compDonc Dbitfluide=29,8/14000=0,00213 kg/s soit 7,68kg/h

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Fichiers/r134a%20couleur%20a4.dochttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Fichiers/r134a%20couleur%20a4.dochttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Fichiers/r134a%20couleur%20a4.dochttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Fichiers/r134a%20couleur%20a4.doc

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24,5C

Trac Rel

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2metape : Trac du diagramme psychromtrique (diagramme vierge)

Daprs ce diagramme : E

S

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Fichiers/Diagramme%20psychrom%C3%A9trique.dochttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Fichiers/Diagramme%20psychrom%C3%A9trique.dochttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Fichiers/Diagramme%20psychrom%C3%A9trique.dochttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Fichiers/Diagramme%20psychrom%C3%A9trique.doc

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Daprs ce diagramme :Chaleur cde par lair : Qair=38-33=5 kJ/kgairPuiss ance cde par lair : Pair=Qv*Qair/vsQv=280m3/h=77,710-3 m3/sVs=0,825m3/kgairDonc Pair=466W

3metape : Puissance reue par leau

Peau

=QcmT avec Qcm=debit . Chaleur massique de leau (4185 J/kg/C)Remarque : 1l deau = 1kg deau Peau= 41/3600 * 4185 * (30,3-27,8)Peau=119W

4metape : Calcul des rendements

Rendement de lvaporateur:Pevap= Dbitfluide*Qevap= 341W

evap=Pevap/Pair=73,1%

Rendement du condenseur :Pcond= Dbitfluide *Qcond=379W

cond=Peau/Pcond=31,4%

COP de la PAC au point de mesure : P=Peau/Plec=119/160=0.74

Autre mthode possible en utilisant la puissance.Il suffit de laisser tourner la PAC en notant la temprature de dpart de leau. A la fin de la mesure, on

relve la temprature finale et lnergie absorbe au niveau du compteur.

Exemple de relev :Volume deau: 15,2lTempratures de dpart et finale : 22,8C/40,8CEnergie consomme : 0,4 kWh

nergie reue par leau: V(en kg)*Cmassique-eau*T=15,2 * 4185 *18 =1143509J=0.371 kWhCop= 0.371/0.4=0.92

Remarque : La documentation annonce un COP de 1,9 avec une diffrence de temprature de 6C danslchangeur plaques pour leau.

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b. Systme PAC de chez Didatec STE100

Les essais sont identiques la maquette SPEN.Sur ce systme, les mesures peuvent tres rcupres par dessorties analogiques et traites avec LabView par exemple.Le bac peut tre refroidi en eau perdue ou bien par unsystme arothermique.

c. Systme Climatisation de chez Didatec

Cest un systme de climatisation que nous ut ilisions

avec nos lves de s econdes en ISP.Cest une climatisation air/air par split.En ralisant les mmes mesures que pour lactivit

SPEN, on en dduisait lefficacit nergtique.Photo Didatec

Photo Didatec