9.4. Machine frigorifique et pompe à chaleur ditherme
a) Efficacité des machines frigorifiques
Dans le cas des machines frigorifiques, l’évaporateur est installé dans la chambre froide,
dont la capacité thermique est finie. L’énergie thermique reçue par le fluide frigorigène
abaisse donc la température de la chambre froide, puis compense les flux thermiques
traversant ces parois. Le condenseur est installé dans un milieu qui peut être considéré
comme une source thermique de température constante (air ambiant, rivière, puits, etc.).
Dans ce cas, l’énergie utile est la quantité de chaleur reçue de la source froide et
l’énergie dépensée pour le fonctionnement est W. D’où, l’expression de l’efficacité
d’une machine frigorifique :
e M F =
Q f
W
Compte tenu des échanges énergétiques, ce coefficient peut être supérieur à 1. De
plus, l’application du premier principe, W = – Q c – Q f conduit à :
e M F =
Q f
W
=
Q f
−
Q c + Q f
Par ailleurs, dans le cas d’un cycle réversible ou cycle de Carnot, nous avons :
e irréversible < e réversible et
Q f
Q c
= −
T f
T c
Soit :
e C =
Q f
−Q c − Q f
réversible
=
1
−1 −
Q c
Q f
=
1
−1 +
T c
T f
=
T f
T c − T f
Théorème de Carnot relatif à la machine frigorifique
L’efficacité d’une machine frigorifique est maximale lorsque le cycle est décrit
de façon réversible. Sa valeur, e C , ne dépend que des températures T c et T f des
thermostats :
e C =
T f
T c − T f
L’efficacité d’une machine frigorifique peut être supérieure à 1. Elle est d’autant plus
grande (et la machine frigorifique d’autant moins utile) que les températures des sources
sont proches.
b) Efficacité des pompes à chaleur
Dans le cas des pompes à chaleur (PAC), le condenseur est installé dans le milieu dont
on veut élever la température, alors que l’évaporateur est mis au contact d’une source
thermique de température constante (air ambiant, rivière, etc.).
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 197 — #207
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a) Efficacité des machines frigorifiques
Dans le cas des machines frigorifiques, l’évaporateur est installé dans la chambre froide,
dont la capacité thermique est finie. L’énergie thermique reçue par le fluide frigorigène
abaisse donc la température de la chambre froide, puis compense les flux thermiques
traversant ces parois. Le condenseur est installé dans un milieu qui peut être considéré
comme une source thermique de température constante (air ambiant, rivière, puits, etc.).
Dans ce cas, l’énergie utile est la quantité de chaleur reçue de la source froide et
l’énergie dépensée pour le fonctionnement est W. D’où, l’expression de l’efficacité
d’une machine frigorifique :
e M F =
Q f
W
Compte tenu des échanges énergétiques, ce coefficient peut être supérieur à 1. De
plus, l’application du premier principe, W = – Q c – Q f conduit à :
e M F =
Q f
W
=
Q f
−
Q c + Q f
Par ailleurs, dans le cas d’un cycle réversible ou cycle de Carnot, nous avons :
e irréversible < e réversible et
Q f
Q c
= −
T f
T c
Soit :
e C =
Q f
−Q c − Q f
réversible
=
1
−1 −
Q c
Q f
=
1
−1 +
T c
T f
=
T f
T c − T f
Théorème de Carnot relatif à la machine frigorifique
L’efficacité d’une machine frigorifique est maximale lorsque le cycle est décrit
de façon réversible. Sa valeur, e C , ne dépend que des températures T c et T f des
thermostats :
e C =
T f
T c − T f
L’efficacité d’une machine frigorifique peut être supérieure à 1. Elle est d’autant plus
grande (et la machine frigorifique d’autant moins utile) que les températures des sources
sont proches.
b) Efficacité des pompes à chaleur
Dans le cas des pompes à chaleur (PAC), le condenseur est installé dans le milieu dont
on veut élever la température, alors que l’évaporateur est mis au contact d’une source
thermique de température constante (air ambiant, rivière, etc.).
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