Définition : principe d'une chaudière à condensation
La chaudière à condensation reprend en partie la même structure qu’une chaudière traditionnelle. Toute la différence se situe dans le traitement de la chaleur latente. Dans une chaudière traditionnelle, les fumées de combustion et la vapeur d’eau sont évacuées. Dans une chaudière à condensation, un condenseur permet de transformer la vapeur en eau, en réintégrant l’énergie thermique de cette dernière dans le circuit. Notons aussi au niveau du chauffage central que si ce dernier est réchauffé par un procédé de combustion de gaz sur les chaudières classiques, il le sera grâce à l’utilisation de l’énergie présente dans les fumées pour les variantes à condensation.
Les chaudières à condensation peuvent fonctionner avec deux types de combustibles : le fioul et le gaz. À rendement énergétique égal, le fioul se fait de plus en plus rare car moins écologique.
Définition : qu'est-ce qu'une machine thermique ?
On appelle "machine thermique" un dispositif destiné à réaliser des transferts d'énergie.
Une machine ditherme est en contact avec deux sources de chaleur : une source chaude (à la température θ1) et une source froide (à la température θ2). Le transfert thermique cesse dès que les deux sources sont à la même température.
Un réfrigérateur, une pompe à chaleur, un climatiseur sont des machines thermiques dithermes.
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Comment fonctionne un réfrigérateur ?
Une explication en vidéo :
Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur ?
Qu'est-ce qui différencie une pompe à chaleur d'un réfrigérateur au niveau du principe de fonctionnement ?
Et un climatiseur ?
Et une pompe à chaleur géothermique ?
Le fluide utilisé pour effectuer le transfert de chaleur dans un réfrigérateur subit-il seulement des changements de température et / ou des changements d'état ?
Lorsque le fluide frigorigène enlève de la chaleur à l'environnement, quel changement d'état subit-il ?
Et que se passe-t-il lorsque le fluide se condense au niveau de l'environnement ?
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Méthode : principe de fonctionnement
Pour réaliser le transfert de chaleur à l'intérieur d'un réfrigérateur, on fait subir un cycle de changement de phase à un fluide frigorigène. Prisonnier dans un circuit fermé comprenant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un circuit de refroidissement (évaporateur), le fluide passe tour à tour de l'état liquide à l'état gazeux. Il s'évapore en absorbant la chaleur du réfrigérateur, puis se condense en transférant la chaleur à l'air extérieur.
Les pompes à chaleur
Analyse d'un extrait vidéo :
Est-ce que dans une pompe à chaleur on utilise directement l'air extérieur pour réchauffer l'air intérieure de la maison ?
Ce type de transfert thermique fonctionne-t-il quelque soit la température de l'air extérieur ? Justifier votre réponse.
Quel est le changement d'état du fluide frigorigène qui permet de chauffer l'air intérieur de la maison ?
Efficacité d'une pompe à chaleur : le coefficient de performance COP
L'énergie électrique consommée par une PAC est beaucoup plus faible que l'énergie thermique restituée à l'habitation. Le COP ou coefficient de performance d'une pompe à chaleur (ou d'un climatiseur) est le rapport entre la quantité d'énergie produite et la quantité d'énergie utilisée. Le COP est de l'ordre de 5 sur les modèles de PAC géothermique installés actuellement. Cela signifie que pour 1 kWh d'électricité consommée, la maison recevra 5 kWh de chaleur. Ainsi, la pompe a chaleur permet de couvrir 100% des besoins de chauffage d'un logement en consommant seulement 20% d'énergie électrique, les 80% restants étant puisés dans l'environnement tout en le préservant.
Mais la performance des PAC dépend à la fois de l'ensemble de l'installation de chauffage (production, distribution, émission et régulation) mais dépend également du climat tout au long de l'année, mais surtout des conditions d'utilisation : écart de température entre sources, régime de fonctionnement de l'appareil tout au long de la période de chauffe. Le COP, ensuite, est d'autant plus élevé que l'écart de température entre sources sera faible, quelle que soit la machine, la performance sera moins élevée si l'écart de température entre sources augmente.
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