TP2.Pompe chaleur Etude dune pompe chaleur

I-notion de base:I.1-Introduction:Une pompe chaleur (PAC) est une machine thermodynamique destine assurer le chauffage dun local ou dun systme partir dune source de chaleur externe dont la temprature est infrieure celle du local ou du systme chauffer.Cest donc un systme de chauffage qui transfre des calories dun milieu bas niveau de temprature vers un milieu o la temprature doit tre suprieure.Lcoulement naturel de la chaleur seffectuant toujours dun corps chaud vers un corps froid, on peut dfinir galement la pompe chaleur comme un matriel permettant de raliser lcoulement de chaleur inverse du sens naturel, cestdire dun milieu froid vers un milieu chaud. Une dpense dnergie sera bien entendu invitable pour raliser ce transfert inverse. Lnergie ncessaire pour assurer le transfert doit tre infrieure lnergie calorifique utile pour que le systme ait un quelconque intrt.

Corps froidCorps chaudPompechaleurnergie

Modle didactique dune pompe chaleur

I.2-But du travail pratique:Ce travail pratique a pour but de: comprendre le principe de fonctionnement d'une pompe chaleur, les ides de base concernant sa structure et son mode de fonctionnement.

tudier les performances d'une pompe chaleur en effectuant les diffrents bilans nergtiques et en utilisant les caractristiques du fluide rfrigrant.

I.3-Principe de fonctionnement dune pompe chaleur:-La pompe chaleur fonctionne comme un rfrigrateur, les principes et techniques en sont les mmes. La technique consiste "pomper" les calories prsentes dans l'eau ou l'air afin de les restituer sous forme de chaleur dans votre logement, par l'intermdiaire de radiateurs ou d'un sol basse temprature.

-Dans un premier temps la pompe chaleur capte la chaleur du sol, qui est temprature constante (10-12 C) : dans l'vaporateur, s'opre un change entre la chaleur capte dans le sol et celle du fluide circulant dans la pompe chaleur. Ce fluide passe dans le compresseur de la pompe chaleur, qui en lve la temprature, de 10-12C 50C environ. Cette chaleur, plus leve, est transmise au milieu rchauffer (exemple plancher chauffant), quand le fluide de la pompe chaleur passe dans le condenseur : la chaleur de ce fluide s'change avec celui du plancher. Dans le condenseur, le fluide de la pompe chaleur se refroidit alors et se liqufie, puis il passe dans un dtendeur qui en abaisse la pression. Le cycle peut alors reprendre avec les changes de chaleur et la compression du fluide -On dfini l'efficacit d'une pompe chaleur par le rapport de ce qui est utile , la chaleur reue, sur ce qui est coteux, le travail fourni la pompe chaleur. Par exemple, pour 4 KW de chauffage dans votre maison, vous prlverez 3 KW gratuits dans l'air et vous ne consommerez qu'1 KW d'lectricit, nergie ncessaire pour capter les calories et les transfrer dans votre maison. Le COPS ou coefficient de performance est ainsi de 4. -L'efficacit d'une pompe chaleur dcrot avec l'cart de temprature. Plus spcifiquement, les vendeurs de pompes affichent en gnral le rapport de puissance thermique entre leur machine avec la consommation lectrique. On lui donne par convention le nom de coefficient de performance ou COPS. En outre, des contraintes techniques limitent la temprature la plus basse et la diffrence de temprature. II-Manipulation:II.1-Dtermination de lindice de performance :

Temps (min)Bleu (C)-froid-Rouge (C)-chaud-

124.7 24.7

223.431

32233.3

419.535

518.336.8

61739

715.541.3

814.643

913.845.2

1012.847

1111.548.5

1210.350

139.551.7

148.553

158.154

167.354.8

177.255.8

186.557

196.358

20659.1

La courbe de variation de la temprature:

-Ce COP s'crit cet on l'appelle "indice de performance". C'est le rapport de la puissance thermique utile dlivre au condenseur la puissance lectrique absorbe par le compresseur uniquement. Cet indice est variable en fonction des tempratures des sources chaude et froide. Quand on prcise une valeur de c, on doit donc indiquer les bases de temprature et spcifier s'il s'agit de sources extrieures ou intrieures.

= chaleur au condenseur/travail du compresseur

II.2-Dtermination de lexpression de lindice de performance =f(T1,T2): Supposons que le fonctionnement est rversible. Au court dun cycle: Q1/W1 + Q2/T2 = 0 W + Q1 +Q2 = 0 Donc: W1 = -Q1 Q2 = -Q1 Q1 *(T1/T2) = -Q1(1-(T1/T2))

=T1/(T1+T2) Donc:

II.3-Etude du fluide rfrigrant utilis dans la pompe chaleur:

Maintenant on a laiss la pompe chaleur en marche et aprs 50min on a mesur les tempratures T1 et T2 et les pressions P1 et P2.

T2= 53.5CP2 = 53.5*105PaLes valeurs trouves sont les suivantes:

T1= 2CP1 = 2.6*105Pa

III-Conclusion:

Le rle dune pompe chaleur est exceptionnel puisquelle permet le passage de la chaleur dun milieu froid vers un milieu chaud et qui ncessite lexistence de deus source.Lefficacit dune pompe chaleur sera dautant plus grande quelle rendra la source chaude une quantit de chaleur plus grande pour une nergie donne.La relation =T1/ (T1+T2) montre que lefficacit est dautant plus grande que les tempratures des deux sources sont plus proche.

7 | Ecole Suprieure de Technologie de Safi-Universit Cadi Ayyad A U;2014/2015