[THERMODYNAMIQUE] [Chauffe-eau] [Incompréhension physique]

[sampacho]

Bonjour à tous,

Je souhaite réaliser un projet comparatif, essentiellement économique, entre un chauffe-eau (CE) thermodynamique et un chauffe-eau solaire pour une installation pour un appartement étudiant. L'étude est fictive mais peut être intéressante pour certains.

Je souhaite commencer l'étude par le CE thermodynamique.

J'assimile mon chauffe-eau à une pompe à chaleur (PAC), je vous joins un schéma représentatif du CE thermodynamique.

J'ai préalablement dimensionné mon ballon d'eau chaude. J'ai un ballon d'eau avec une capacité de 100 L, la température d'eau froide est de 15°C et la sortie d'eau chaude de 60°C.
Je prends pour capacité calorique, Cm_eau = 4185 J/kg/°C. Je peux donc calculer l'énergie nécessaire à élever en température l'eau contenue dans mon ballon : E_eau = Cm_eau * M_eau * (T_chaude - T_froide) = 4185 * 100 * 45 = 18832.5 kJ.
Interrogation : Sachant que dans ma PAC, la Quantité calorifique (Qc) que je vais céder lors de la condensation isobare est en kJ/kg comment puis-je faire le lien avec l'énergie nécessaire à faire monter en température l'eau présente dans mon ballon qui est en kJ ? Je peux toujours multiplier Qsc par le débit massique (que l'on supposera égale à 1) pour obtenir des kW.

Dans l'attente de vous lire,

Sam

PS : Malheureusement, le confinement n'a pas facilité l'apprentissage des étudiants, surtout lorsque les professeurs se sont fait déborder par la charge de travail demandée.

PPS : Ceci est mon premier poste, n'hésitez pas à me faire un retour sur ce dernier afin que je puisse m'améliorer
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[gts2]

Bonjour,

Si vous vous donnez un débit de fluide frigorigène, vous obtiendrez en effet une puissance, et le passage à l'énergie vous donnera le temps nécessaire pour chauffer tout le ballon.

[Benzki]

Bonsoir,
Mais tu dis une étude essentiellement économique (sous-entendu, les données techniques sont en ta possession ?)
Ou est-ce toi-même qui doit calculer le scop en fonction d'autres données ?

[sampacho]

Bonjour,

En suivant votre raisonnement :

Qc = 500 kJ/kg (hypothèse)
m. = 1 kg/s

P = Qc * m. = 500 kW

Temps_chauf = E_eau / P = 18832.5 / 500 = 37.665 s ?

Dans ce cas, j'ai pris un Qc facultatif.

Je vous remercie

[A voir en vidéo sur Futura]

[sampacho]

Bonjour,

L'objectif de l'étude est le comparatif économique.

Cependant, je n'ai pas d'information hormis mon ballon les caractéristiques de mon ballon d'eau et la température extérieure.

[gts2]

Mais là vous comparez des choses assez différentes : la pompe à chaleur consomme de l'énergie électrique, pas le chauffe-eau solaire.

Donc point de vue économique : comparaison investissement vs. frais fixes/récurrents (je ne connais pas trop le vocabulaire économique) ?

[sampacho]

Oui en effet, sachant qu'un chauffe-eau solaire coûte plus cher à l'investissement qu'un chauffe-eau thermodynamique, j'aimerai savoir au bout de combien de temps mon chauffe-eau solaire sera rentable.

[Benzki]

Bonjour, d'accord avec gts2. De plus, cela dépendra de certaines variables.
Sachant qu'il faut 1,162 Wh pour chauffer 1 litre d'eau d'un degré, dans votre cas, cela fait : 1,162 x 100 x 45, cela fait 5,229 kWh.
Si votre pompe à chaleur affiche un scop de 3, vous pouvez donc divisez par 3 cette consommation, soit 1,743 kWh. Et de là, vous connaitrez le montant de la facture selon que l'appareil est relié à un compteur unique, un bi-horaire ou un exclusif-nuit.

Pour le ballon solaire, effectivement, le coût de consommation sera réduit à un minimum puisqu'il ne faut alimenter qu'une pompe de circulation. Par contre, quid des journées où la production d'eau chaude sera nulle, de par certaines températures hivernales ? Il faudra donc coupler le ballon solaire, à un chauffe-eau classique, ou à un chauffe-eau muni d'une pompe à chaleur.
Une juste estimation se fera donc selon la région considérée et le volume d'eau envisagé nécessaire.