Coeficient de performances
Vous avez déjà entendu parler de coefficient de performance et vous vous demandez ce que c’est réellement ? Si vous souhaitez en savoir plus, nous allons vous expliquer cela dans cet article.
Qu’est ce que le coefficient de performance ?
En général, le coefficient de performance, c’est l'efficacité thermique de tout moteur thermique comme le rapport du travail qu'il effectue à l'apport de chaleur à haute température. L'efficacité thermique représente la fraction de chaleur qui est convertie en travail. Mais dans les pompes à chaleur et les réfrigérateurs, le travail n'est pas un rendement.
Dans le cas d'une réfrigération ou d'une thermopompe, l'efficacité thermique indique la mesure dans laquelle l'énergie ajoutée par le travail est convertie en chaleur nette produite. D'un point de vue économique, le meilleur cycle de réfrigération est celui qui enlève la plus grande quantité de chaleur de l'intérieur du réfrigérateur pour la moindre dépense de travail mécanique ou d'énergie électrique.
Le rapport pertinent est donc ce qu’on appelle le coefficient de performance, noté par COP.
Le coefficient de performance- pompe à chaleur
Le coefficient de performance, COP, est également défini pour les pompes à chaleur, mais à ce stade, nous suivons la chaleur nette ajoutée au réservoir chaud.
Le COP dépasse généralement surtout dans le cas des pompes à chaleur, parce que, au lieu de simplement convertir le travail en chaleur, il pompe la chaleur supplémentaire d'une source de chaleur à l'endroit où elle est nécessaire.
En général, le COP dépend fortement des conditions de fonctionnement, en particulier de la température absolue et de la température relative entre le dissipateur thermique et le système.
Coefficient de performance - Réfrigérateur, climatiseur
Le coefficient de performance, COP, d'un réfrigérateur est défini comme la chaleur retirée du réservoir froid, c'est-à-dire à l'intérieur d'un réfrigérateur, divisée par le travail W effectué pour éliminer la chaleur, c'est-à-dire le travail effectué par le compresseur.
Le coefficient de performance et l’efficacité des systèmes de réfrigération
L'efficacité des systèmes de réfrigération et des pompes à chaleur est notée par son Coefficient de Performance (COP). Le COP est déterminé par le rapport entre la consommation d'énergie du compresseur et la quantité de refroidissement utile à l'évaporateur, pour une installation frigorifique, ou la chaleur utile extraite du condenseur, pour une pompe à chaleur. Une valeur COP élevée représente un rendement élevé.
La majeure partie de l'énergie électrique nécessaire à l'entraînement du compresseur est libérée dans le réfrigérant sous forme de chaleur. Il y a donc plus de chaleur disponible au condenseur qu'à l'évaporateur de la pompe à chaleur.
La signification de la valeur du COP
Pour une pompe à chaleur, une valeur COP de 4 signifie que l'addition de 1 kW d'énergie électrique est nécessaire pour obtenir un dégagement de 4 kW de chaleur au condenseur. Du côté de l'évaporateur, 3,0-3,5 kW de chaleur sont extraits.
La chaleur supplémentaire est générée par le compresseur. D'un autre côté, pour un système de réfrigération, un COP de 4 indique qu'il faut 1 kW d'électricité pour qu'un évaporateur puisse extraire 4 kW de chaleur.
En raison de cette différence importante dans la définition du COP, on parle souvent de COPh pour une pompe à chaleur, dans cette abréviation, le « h » signifie chauffage.
Les facteurs du rendement d’une pompe à chaleur
Le rendement d'une pompe à chaleur, COPh, dépend de plusieurs facteurs. La différence de température entre la source de chaleur perdue et l'utilisateur potentiel est un facteur important.
La différence de température entre la température de condensation et la température d'évaporation détermine principalement le rendement. Plus la différence est faible, plus le COPh est élevé. Ces valeurs sont basées sur les chiffres d'un compresseur Grasso 65HP avec le réfrigérant Ammoniac.
En général, le COPh diminue avec l'augmentation de la différence de température entre la condensation et l'évaporation.
Un autre facteur important qui influence l'efficacité est le fluide frigorigène utilisé. L'ammoniac, par exemple, est un réfrigérant très efficace avec un COPh de 6 pour une température d'évaporation de 30 °C et une température de condensation de 70 °C. Ces mêmes conditions ne donnent qu'un COPh de 4,5 pour le réfrigérant R134A.
Efficacité Carnot
Le rendement maximal théorique d'une pompe à chaleur est décrit par l'efficacité Carnot. L'équation montre que l'efficacité Carnot dépend de la température de condensation et d'évaporation. Avec un cycle de compression idéal sans pertes, il est possible d'atteindre l'efficacité Carnot.
- Efficacité de Lorentz
Avec une pompe à chaleur transcritique, l'efficacité Carnot ne peut pas être utilisée, car il n'y a pas de température de condensation, mais une plage de température dans le refroidisseur à gaz. Le rendement maximal théorique d'une pompe à chaleur transcritique est décrit par le rendement de Lorentz. Il parle de la température moyenne dans le refroidisseur de gaz. Cette température est calculée à partir de la température à l'entrée et à la sortie du refroidisseur de gaz.