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Fig. 5
Représentation du cycle idéal de la pompe à
chaleur dans le diagramme de Mollier (cf.
paragraphe 8.2)
Le cycle de la pompe à chaleur est divisé en
quatre phases : compression (1→2), condensa-
tion (2→3), expansion adiabatique (3→4) et éva-
poration (4→1) :
Compression :
Le fluide de travail gazeux est aspiré par le com-
presseur, est comprimé de p
l'entropie (s
= s
) et surchauffé. La température
1
2
passe de T
à T
. La condensation mécanique
1
2
par unité de masse correspond à Δw = h
Condensation :
Dans le condenseur, le fluide refroidit considéra-
blement et condense. La chaleur libérée (chaleur
de surchauffe et chaleur de condensation) aug-
mente la température du réservoir jusqu'à T
s'élève par unité de masse à Δq
Expansion adiabatique :
Le fluide condensé atteint la soupape d'expansion,
où sa pression est réduite par expansion adiaba-
tique (c'est à dire sans intervention mécanique).
La température diminue également, car un travail
doit être effectué contre les forces d'attraction in-
termoléculaires du fluide (Effet Joule-Thompson).
L'enthalpie reste constante (h
Évaporation :
Dans l'évaporateur, le fluide de travail s'évapore
totalement par absorption de chaleur. Ceci en-
traîne le refroidissement du réservoir à la tempé-
rature T
. La chaleur absorbée par unité de
1
masse est égale à Δq
1
Le fluide évaporé est aspiré par le compresseur
pour subir une nouvelle compression.
Remarque :
à p
sans modifier
1
2
– h
2
. Elle
2
– h
= h
.
2
2
3
= h
).
4
3
– h
= h
.
1
4
Le fluide frigorigène expansé s'évapore et retire
la chaleur du réservoir gauche.
Dans des conditions idéales, le système de
tuyauterie transporte le réfrigérant gazeux pur de
l'évaporateur au compresseur en passant par le
voyant.
Lorsque la température de l'eau diminue, l'ab-
sorption de chaleur par le serpentin de l'évapora-
teur diminue et, par conséquent, des gouttes de
réfrigérant peuvent devenir visibles dans le
voyant gauche.
Cela n'a pratiquement aucune influence sur le
fonctionnement de la pompe à chaleur, mais doit
être réduit au minimum en faisant circuler cons-
tamment l'eau.
Pour la détermination du coefficient de perfor-
mance, une fenêtre de température limitée de-
vrait être utilisée :
Température de départ env. 20°C à 25°C, tem-
pérature de terminaison dans le réservoir gauche
env. 10°C à 12°C.
8. Exemples d'expériences
8.1 Rendement du compresseur
Le rendement η
du rapport entre la quantité de chaleur ΔQ
née au réservoir d'eau chaude par intervalle de
temps Δt et la puissance d'entraînement P du
.
1
compresseur. Plus l'écart de température entre le
condenseur et l'évaporateur est grand et plus elle
diminue.
Pour déterminer le rendement :
Brancher la pompe à chaleur.
Remplissez le réservoir d'eau avec 2 l d'eau
chacun et insérez-le dans la plaque de rete-
nue (voir point 6.1). Pour la mesure suivante,
gardez en outre à disposition au moins 4 l
d'eau à 20°C.
Allumez le compresseur et laissez-le fonc-
tionner pendant environ 10 minutes afin qu'il
atteigne sa température de fonctionnement
(le compresseur ne doit pas chauffer pendant
la mesure)
Videz le réservoir d'eau et remplissez le avec
de l'eau à une température de 20°C. Réinitia-
liser le compteur d'énergie (point 9)
Allumer le compresseur et démarrer le chro-
nométrage (chronomètre, smartphone, etc.).
Pendant toute l'expérience, il faut toujours
bien remuer l'eau dans les récipients.
Les émissions sont diffusées à intervalles de
temps égaux, Notez la consommation d'éner-
gie et la température de l'eau.
5
du compresseur est le résultat
co
ame-
2
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