FORMULES de PHYSIQUE
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CLIMATISATION
-climatisation (chaude ou froide)
Voir aussi chapitre refroidissement
Le terme général de climatisation signifie essai de maîtrise volontaire des caractéristiques physico-chimiques de l'atmosphère d’un local (changement de température de l'air, variation de l'hygrométrie, enlèvement des particules, création d’une distribution optimale)
Au sens pratique (et restrictif) , climatisation signifie création de froid
Ce froid provient généralement d’une machine à produire du froid, par détente d'un gaz.
La machine la plus courante est la pompe à chaleur, munie d’une unité extérieure, d’une unité intérieure et d’un circuit de liaison entre les deux, où circule le réfrigérant.
Une pompe à chaleur utilise souvent le cycle théorique de Mollier >>>
(compression, condensation isobare, sous-refroidissement, détente isenthalpique, évaporation)
Les diverses données utiles sont :
-le régime nominal, dépendant des température de condensation, température d'évaporation et température de sous-refroidissement
-la production frigorifique massique (de l’évaporateur)
-volume d’air aspiré et le débit massique
-le débit volumique aspiré (ou balayé)
-la puissance installée
-la quantité de chaleur à évacuer au condenseur
-le travail théorique et le travail réel (du compresseur)
-la performance (la puissance absorbée par rapport à la puissance installée)
COEFFICIENT de PERFORMANCE
On définit pour les pompes de climatisation, un coefficient de valorisation, qui ne mérite pas le nom de rendement (car un rendement est toujours inférieur à un), alors qu'ici on produit plus d'énergie qu'on en consomme
Pour la fonction production de froid , le coefficient est nommé EER (energy efficiency ratio) tel que :
EER = (énergie prélevée pour l'évaporation) / (énergie consommée pour la production)
Ce coefficient est nommé COP quand il s’agit de production de CHAUD
UTILISATION d’une CLIM.
Les utilisateurs aimant un certain confort, exigent une puissance surfacique frigorifique utile de 60 à 85 W/m² (soit 14 à 20 frigories / seconde et par m²)
Ceci correspond à 20 à 28 W/m² de puissance installée (pour une pompe ayant une performance supposée EER de 3)
Si l’on veut traduire cela pour un volume de vie où les plafonds sont à ~ 2,50 mètres, ceci correspond à une ambiance installée de (8 à 11 W/m³)
Exemple de climatisation à partir d'une pompe à chaleur
La formule pragmatique est : P = V.Δl*.ΔT / KP
P(W)= puissance installée
V(m3)= volume du local à climatiser
Dl*(W/m²-K)= Laplacien de la résistance linéique thermique (c'est un coefficient de déperditions)
ΔT(K)= différence entre température exigée et température extérieure
KP(nombre) = coefficient de performance, dit COP pour le chaud et EER (energy efficiency ratio) pour le froid
En 2013, la puissance installée d'une pompe à chaleur (air-eau) pour utilisation en local d'habitation est limitée à 20 kw
-pompe à chaleur en version production de froid
Les utilisateurs exigent une puissance surfacique frigorifique allant de 60 à 85 W/m² (soit 14 à 20 frigories par seconde et par m²)
Ceci correspond à une puissance installée (pour une pompe de performance supposée EER de 3) de 20 à 28 W/m²
Si on veut traduire en W/m3, comme les plafonds sont à ~ 2,50 mètres >> ceci correspond à une plage installée de (8 à 11 W/m3)
-dans le cas des petits appareils portatifs de climatisationuniquement refroidissante
--destinés à de petites surfaces de 35 à 60 m²--
la puissance frigo exigée est plus forte, car il y a plus de déperditions, donc on compte autour de 100 W/m² (ou 34 Btu/m² ou encore 40 W/m3)
LIQUIDES FRIGORIGENES
Ce sont des Halons HFC genres R410A ou R407C ou encore du CO² superactif
Voir tableau des gaz chapitre Gaz réels
La LIQUÉFACTION
est une certaine forme de climatisation, produite grâce à une condensation liquide
voir chapitres Transition agrégative et machines à liquéfaction