LA THERMODYNAMIQUE C'EST SIMPLE

LA THERMODYNAMIQUE

DEFINITION :

                        Elle consiste comme son nom l’indique à transférer d’un point à un autre (Dynamique) de la chaleur (Therm) en optimisant le rapport énergie consommée, énergie restituée.

                        Sa première utilisation domestique a été le « Frigidaire » pour lequel contrairement a une idée répandue on ne fait pas du froid mais on enlève du chaud.

                         Dans ce type d’appareil on prend la chaleur à l’intérieur par les tubes placée dans le « freezer » pour la mettre à l’extérieur, ce qui crée un abaissement de la température dans l’enveloppe du réfrigérateur, la chaleur se retrouvant sur la grille arrière de l’appareil.

PRINCIPE :

                        On se sert du principe de l’absorption de la chaleur d’un liquide quand il passe à l’état gazeux ( c’est l’évaporation ) , puis de sa restitution de chaleur quand le produit a l’état gazeux redevient liquide ( c’est la condensation ).

                        La visualisation la plus simple de ce principe se voit dans l’échauffement et le refroidissement d’eau :

                        L’eau dans une casserole est chauffée sur une flamme. Elle absorbe de la chaleur et atteint une température a laquelle elle s’évapore. Elle vient de passer de la phase liquide à la phase gazeuse par absorption de chaleur.

                        Cette même vapeur d’eau mise en contact avec une assiette froide placée au dessus de la casserole va se retransformer en eau en restituant sa chaleur a l’assiette froide :c’est le condensation et elle vient de passer de la phase gazeuse à la phase liquide.

                        Pour améliorer la performance de ce principe on va se servir d’un fluide frigorigène qui soit capable d’absorber de la chaleur même à très basse température et favoriser le passage de l’état gazeux a l’état pré liquide par un compresseur, puis de l’état liquide à l’état pré gazeux par un détendeur.

                        La manifestation la plus simple du rôle d’un compresseur est de le comparer a une pompe a vélo dont on aurait bouché le bout de soufflage : quand on comprime l’air a l’intérieur on a une augmentation de la pression et en même temps une élévation de la température. En haute pression on est en haute température.

                        A l’inverse la manifestation la plus simple du rôle d’un détendeur est de le comparer a un briquet à gaz dont on fait sortir le gaz sans l’enflammer. La gaz qui était en phase liquide dans le briquet et a haute pression, est « détendu » par sa mise a l’air libre et au passage il absorbe de la chaleur, c’est ce qui fait que l’on ressent le froid sur le pouce qui tient le briquet ouvert. En basse pression on est en basse température.

                        Un produit thermodynamique est donc composé d’un compresseur, d’un condenseur qui va prendre la chaleur du gaz et produire de la chaleur, d’un détendeur et d’un évaporateur qui va permettre au liquide d’absorber de la chaleur.

                        Si l’évaporateur est dans l’enveloppe traitée on est en mode réfrigération ;

                        Si le condenseur est dans l’enveloppe traitée on est en mode chauffage.

                        Dans un appareil « réversible », une vanne 4 voies d’inversion change le sens de fonctionnement et inverse les rôles du condenseur et de l’évaporateur. 

APPELLATION :

                        Un appareil thermodynamique est une pompe à chaleur.

                        Par convention on défini le type d’une pompe à chaleur par l’origine de son captage en premier et le destination de sa restitution de chaleur en second.

                        Ainsi une pompe a chaleur sera :

TYPE	CAPTAGE		RESTITUTION
PAC	AIR	EAU	AIR	EAU
AIR/AIR	x		x
AIR/EAU	x			x
EAU/EAU		x		x
EAU/AIR		x	x

LE C.O.P. :

                        Le Coefficient de performance est le rapport entre la puissance électrique absorbée et la capacité thermique dégagée par la pompe à chaleur. Elle est mesurée en laboratoire selon la norme EN 255, dans des conditions secondaires normalisées ( par exemple température de l’air de captage, température de l’eau de chauffage, …).

                        Un coefficient de performance de 3.2 signifie que l’on dispose d’une capacité thermique équivalente à 3.2 fois la puissance électrique utilisée, le tout a une température de référence.

                        Le COP est directement lié à la performance de la machine ( rendement énergétique) et à la température du milieu de captage de l’énergie.

                        Ainsi pour un même appareil, plus la température du milieu de captage est élevée, meilleur sera le COP., c’est ce qui explique par exemple la variation du COP d’une pompe à chaleur type captage dans l’air.

                        De même plus la température du milieu de captage est constante, plus le COP est constant, c’est ce qui explique la constance du COP d’une pompe à chaleur à captage eau que ce soit sur nappe phréatique, sur captage géo solaire horizontal, sur captage géothermique vertical.