Analyse exérgétique d'une pompe à chaleur sol-eau

Abstract

L’analyse des systèmes énergétiques est encore très souvent réalisée à l’aide du premier principe de la thermodynamique qui met en évidence les pertes dues aux interactions avec l’environnement à travers la frontière du système. L’objectif de la conception et de la conduite du système est alors de réduire les quantités d’énergies transférées dans l’environnement. Cette méthode d’analyse ne s’intéresse cependant pas à la dégradation de l’énergie engendrée par les transformations internes, dégradation qui entraîne une perte de ressource naturelles. Le second principe de la thermodynamique permet quant à lui de qualifier les évolutions subies par le système par l’évaluation de leur irréversibilité. Il semble ainsi intéressant de généraliser l’application de ce principe à l’étude pratique des systèmes. Le principal obstacle réside dans l’utilisation de la fonction entropie qui se révèle être un concept abstrait dont l’application à des cas pratiques donne des résultats difficiles à interpréter. Depuis quelques années des chercheurs se sont intéressés à cette difficulté, en introduisant entre autres le concept d’exergie qui permet de prendre en compte simultanément la quantité et la qualité des interactions énergétiques du système et de son environnement. Le concept majeur de la théorie de l’exergie est la notion de ”potentiel exergétique” d’une source d’énergie dont les déséquilibres mécanique, thermique ou chimique sont à l’origine. La minimisation des pertes et destruction d’exergie va dans le sens de l’amélioration des composants, soit au niveau des conditions opératoires (en agissant sur les débits, pressions et températures), soit au niveau des technologies, en agissant sur les créations d’entropies intrinsèques aux composants (pertes de charges notamment). Ainsi, un bon ajustement des débits des fluides en circulation notamment dans les échangeurs de chaleur, conjugué à une distribution de la chaleur à plus basse température et ce en réduisant le taux de compression du compresseur réduiront les irréversibilités entre autre dans le condenseur et le compresseur. D’après IBRAHIM DINCER [28] le remplacement d’un compresseur alternatif par une unité scroll ou compresseur à spirales permet d’augmenter l’efficacité du système PAC.