pompe a chaleur

norbi · 22/12/2005, 19h13

Bonjour,
Quelqu'un peut-il m'expliquer la théorie de la pompe à chaleur (pas d'analogie avec le frigo -a propos a-t-il un rendement>1 ?).
Comment peut on demontrer un rendement =3 voire 4.
On prend des calories à l'exterieur (c'est ce qui est dit), mais lorsqu'il fait - 10° est ce que ça n'est pas des frigories ?. Je ne trouve aucune demonstration valable. Merci d'avance.

electrome · 22/12/2005, 21h08

Citation:

Posté par norbi

Bonjour,
Quelqu'un peut-il m'expliquer la théorie de la pompe à chaleur (pas d'analogie avec le frigo -a propos a-t-il un rendement>1 ?).
Comment peut on demontrer un rendement =3 voire 4.
On prend des calories à l'exterieur (c'est ce qui est dit), mais lorsqu'il fait - 10° est ce que ça n'est pas des frigories ?. Je ne trouve aucune demonstration valable. Merci d'avance.

Salut. Pour information un rendement n'est JAMAIS SUPERIEUR A 1 ! Tu confonds deux choses : le rendement d'un système et un rapport de puissance.
Dans tout les cas, si tu trouves un système qui possède un rendement supérieur a 1, alors là tu as gagné le gros lot.
Voyons un exemple qui va je pense te renseigner :
Un moteur électrique entraîne une poulie qui, avec une courroie entraîne une autre poulie est plus grande .
Au point de vue électrique, on a la consommation du moteur, il a des pertes fer, joules etc, etc, on a donc un rendement de 0.9 ( bonne machine ). Au point de vue mécanique, on a démultiplié le couple moteur par le rapport des poulies, moins les pertes par frottements etc etc. Dans ta logique, tu confonds la puissance fournie au moteur et le couple. On consomme de la puissance ( électrique ) mais on fournis beaucoup de couple ( mécanique ). Effectivement, si on compare les deux, le soi-disant rendement est bien supérieur a 1 !!! Mais ce sont deux choses différentes !
Les pompes a chaleur consomme 1 Kw ( électrique ) mais fournissent 4 KW calorifiques : ce qui n'a rien a voir avec des KW électriques .
@+

norbi · 22/12/2005, 22h33

Merci de ta réponse, nous sommes d'accord sur un point il n'y a pas de rendement superieur à 1. Désolé de ne pas tout comprendre.J'ai arreté la physique il y a 55 ans et je raisonne peut etre mal( c'est loin). Mais est ce qu'on ne pourrait pas convertir les Kwh d'entrée et ceux en sortie en calories pour voir le résultat. ce que j'ai du mal a comprendre c'est qu'avec la PAC on se chauffe à la meme t° qu'avec une autre source d'energie mais en consommant moins:c'est là que je coince.
merci tout de meme et peut etre à une autre fois.

zoup1 · 23/12/2005, 01h40

En fait en ce qui concerne une pompe à chaleur ou un réfrigérateur, le rapport entre la puissance utile et la puissance fournie s'appelle l'efficacité et non pas le rendement 'cependant cela joue le même rôle).
Cette efficacité est généralement plus grande que 1.

Thalia · 23/12/2005, 11h19

C'est le compresseur qui permet de récupérer l'énergie extérieure, même lorsqu'il fait froid. Mais attention, ce système ne marche que pour des températures extérieures supérieures à -7°C.
Sinon, pour le principe exact, quelqu'un de plus calé en physique que moi expliquerait mieux que les calories sont récupérées en compressant et décompressant le liquide frigorigène.
Quand tu parles de "rendement" de 3 à 4, en fait il s'agit du coefficient de performance, mais je ne saurais pas expliquer plus en détail ce qu'il représente.
Désolée de n'apporter que de si maiges informations...

cljeanne · 17/01/2006, 18h06

Une PAC a effectivement un COP variant de 2 à 6 suivant la température et les technologies employées. La plupart des PAC fonctionnent jusqu'à -15 avec encore un cop supérieur à 1.5 !
Pour faire plus simple : pour 1KW d'électricité consommé, une PAC restitue 3.5KW de chaleur (pour un cop de 3.5).
Pour se faire une idée plus précise, je vous conseille ce site d'utilisateurs:

http://chaleurterre.free.fr/forum/index.php

alopex · 17/01/2006, 18h38

Effectivement ne pas confondre le rendement avec l'efficacité d'une PAC (définition différente d'ou aussi le terme différent). Autre exemple fallacieux et sournois pour le profane: les chaudières à condensation qui fond des rendements de 108%!! (par rapport au pci alors que dans ce cas c'est le pcs qu'il faut considérer et la on repasse forcément sous les 100%).

Pour le principe de fonctionnement:
1) la source froide (eau dans un puits, sol, air) mettons à 5° C fait bouillir un liquide à mettons -20 °C dans un échangeur appelé évaporateur. La chaleur se transfère du plus chaud au plus froid (-200 °C c'est plus chaud que -250 °C).
2) La vapeur passe dans un compresseur qui augmente donc la pression. La température de d'évaporation ou de condensation augmente avec la pression. La compression (adiabatique) augmente la température du gaz. La compression ne peut pas être quasi-isotherme sinon le gaz se condenserait à l'intérieur de celui-ci (problème et aucun intérêt)
3) le gaz comprimé est refroidi par le circuit de chauffage (!) et se condense en cédant la chaleur à celui-ci. Par exemple le gaz va se condenser à 80°C et donc pouvoir chauffer de l'eau de 30 à 50°C par exemple.
4) le liquide résultant de la condensation passe dans un détendeur (réducteur de pression) qui ramène sa pression à celle de l'évaporateur pour un nouveau cycle.

Après, que l'on raisonne en kWh, en calories, en thermies ou en frigories, le résultat est le même, on obtient bien 3 unités de chaleur pour une unité d'électricité! Ca perturbe toujours les gens cette histoire de froid transformé en chaud et il faudrait plutôt parler de niveaux thermiques plus ou moins élevés?

almaco44 · 21/01/2006, 15h09

Le cycle frigorifique d'un frigo ou d'une PAC est un système qui permet de transférer de l'énergie d'une source froide vers une source chaude. Sans rentrer dans les phénomènes de changement d'état des fluides, il faut garder à l'esprit que l'énergie électrique à fournir sert majoritairement au compresseur pour véhiculer le fluide frigorigène utilisé. Cette énergie est à comparer à l'énergie thermique que l'on récupère coté condenseur (coté chaud). Dans les cycles de PAC, l'énergie fournie par le compresseur est inférieure à celle récupérée au condenseur, d'où cette notion de COP ou rendement. L'énergie du condenseur est grossièrement celle récupérée à l'évaporateur (dans l'air, dans l'eau....) + celle du compresseur. Si tu fourni 1kW électrique à ta compresseur, et que tu récupères 3kW, cela signifie que tu as récupéré 2kW "gratuitement par l'évaporateur, et que ton COP est de 3kW/1kW=3.
Pour les autres post concernant les limites d'utilisation des PAC, ceci est completement lié au fluide utilisé. On peut très bien immaginer une PAC captant l'énergie "gratuite" dans une ambiance à -50°C. Tout dépend du fluide frigorigène utilisé. Comme ce fluide est en général du R407C, R134a, R600a etc (fluides à températures d'ébullition d'environ -25°C à la Patm) la limite est souvent la même. La performance d'une PAC sera maximale lorsque la température de captage sera haute, et la température d'utilisation basse. Par exemple, une PAC prélevant l'énergie dans de l'air à -15°C pour chauffer de l'eau à 65°C aura un COP déplorable. Par contre, récupérer de l'énergie à +5°C pour de l'eau à +35°C destiné à un sol basse température, le COP sera maximal.

mister clim · 04/02/2006, 11h47

la pac reste le plus economique.la plupart on un cop de 2.mais le prix est la aussi.pour une pac mitsu son cop est denviron 2.1.le cop nest pas forcement maximal car il existe les inverters.cest a dire que le moteur de la pac tourne plus ou moin vite en fonction de la temperature de consigne.on arive a capter de la calorie jusque -30°c.jai chez moi une pac.atlantic.je ne chauffe qu'avec ca.la chaudiere est en vacance.lol.tres bonne qualite est ne consomme pas beaucoup.allez sur le site mitsubishi est vous aurez plus dinformation sur les cop des p.a.c.

SunnySky · 05/02/2006, 05h23

Les explications qui précèdent sont exactes et rigoureuses. Elles peuvent toutefois être peu accessibles pour quelqu'un qui n'a pas fait de physique depuis plusieurs années. Voici donc une autre façon de présenter les choses, moins rigoureuse mais plus intuitive, au cas où ça aiderait quelqu'un.

Une PAC réussit, grâce à des réactions de condensation et d'évaporation, à prendre 1kg d'air à -10^oC pour le transformer en deux parties: 0,5 kg à -45^oC et 0,5 kg à 25^oC. Une fois la séparation effectuée, la PAC fait entrer l'air à 25^oC dans la maison et retourne l'air à -45^oC dans l'air extérieur. La beauté de l'affaire, c'est que le processus de séparation, qui nécessite un compresseur, demande entre 2 et 6 fois moins d'énergie qu'il n'en faudrait pour réchauffer l'air de la maison.

Le résultat global, c'est que l'air extérieur est refroidi par la PAC alors que l'air intérieur est réchauffé. La quantité totale d'énergie est bien sûr conservée. Mais on chauffe la maison en fournissant moins d'énergie qu'un simple chauffage de l'air.

Bien entendu, les chiffres donnés précédemment n'ont été choisis que pour leur simplicité pour faciliter la compréhension. En réalité, 1kg d'air à -10^oC est plutôt transformé en 2 parties inégales: mettons 0,9 kg à -14^oC et 0,1kg à 26^oC. C'est pour faire circuler cette grande quantité d'air extérieur que la PAC doit avoir un ventilateur qui, trop souvent, est dérangeant par son bruit...

ccc35 · 20/08/2007, 21h09

bonjour.

effectivement une pac n'as pas 1 rendement superieur a 1 (voir plutot 0,7)mais elle a un cop (coefficient de performance) de 3 ou plus .

le but d'une pac est de fournir de la chaleur generalement pour une installation de chauffage.

on calcule sa puissance en fonction des déperditions de la maison (ex pour une maison neuve en 2007 de 150 m² en bretagne 7800 W)

si il fallait chauffer cette maison avec des convecteurs electriques il faudrait 7800w d'electricité en puissance fournie.
en utilisant une pac avec un cop de 3 qui fournirait 7800 w dans la maison elle ne consommerait que 2600 w.

d'ou l'erreur commise entre le rendement et le cop

quand a la difference entre la pac et le frigo , il n'y en a pas (dans le principe)

le frigo prends les calorie a l'interieur et les rejettent a l'exterieur.
la pac prends les calories a l'extérieur et les rejettent a l'interieur.

ccc35 · 20/08/2007, 21h13

quand on parle de cop on le fait pour une temperature de 7 ° ext et pour faire de l'eau a 35 °.

quand la t° ext chute, le cop aussi.

bien que toute les pac fonctionnent jusqu'a - 15 en dessous d'une certaine t° le cop est de 1 voir inferieur pour les systemes inverter

ALONSOHAMILTON · 21/08/2007, 10h49

Voir la théorie de l'exergie qui rend bien compte de ces choses là.