Pompe à chaleur : principe, coefficient de performance et bilan

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Bilan d'énergie : L'énergie restituée vaut l'énergie puisée plus l'énergie électrique consommée. • Le COP = Énergie utile restituéeÉnergie électrique consommée. • Le COP diminue si l'écart de température entre source froide et chaude augmente.

Le cours

1. Principe de fonctionnement Une pompe à chaleur (PAC) prélève de l'énergie thermique (chaleur Q_f) à une source froide (air extérieur, sol) et la transfère à une source chaude (intérieur de l'habitat) sous forme de chaleur Q_c. Pour forcer ce transfert "à l'envers", elle consomme un travail électrique/mécanique W (compresseur). |Q_c| = |Q_f| + W 2. Coefficient de performance (COP) Le COP d'une PAC en mode chauffage est le rapport entre l'énergie utile (chaleur restituée) et l'énergie payée (travail consommé) : COP = |Q_c|/W Le COP est toujours strictement supérieur à 1 (souvent entre 2 et 5). On raisonne aussi en puissances : COP = P_thermique restituéeP_électrique et P_restituée = P_prélevée + P_électrique. 3. Pourquoi c'est intéressant, et ses limites Un radiateur électrique transforme 1 kWh électrique en 1 kWh de chaleur. Une PAC de COP 3 fournit 3 kWh de chaleur pour le même 1 kWh électrique : les 2 kWh supplémentaires sont puisés dans l'air ou le sol extérieurs. Le COP baisse quand l'écart de température entre l'extérieur et l'eau du chauffage augmente : une PAC air-eau peut avoir un COP proche de 4 par 7^C dehors et voisin de 2 par grand froid. Mini-exemple : pour fournir 8 kW avec un COP de 2, il faut 4 kW électriques.

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