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STM-GClim-6-Systèmes thermodynamiques

ue-fip-gce-stm-gclim-6

Responsable(s) du contenu pédagogique


Total coefficient : 1
Total heures : 24 (8 cours, 8 TD, 8 projet)
Total heures travail personnel : 15


Prérequis

Froid (S6)
Thermodynamique (S7)


Objectif

Etre en mesure de dimensionner de manière optimale un système thermodynamique et son système d’appoint pour le chauffage et le rafraichissement des bâtiments (habitat, tertiaire, industrie) d’en évaluer les coûts et les impacts associés.

Ainsi l’apprenant est capable de « proposer, concevoir et mettre en œuvre des systèmes climatiques à forte efficacité énergétique, valorisant les énergies renouvelables et la récupération d’énergie…. »


Programme

Introduction générale
Problématique du changement climatique, division par 4 des GES à l'horizon 2050.
Disponibilité des énergies fossiles

1) Rappels
1.1 Rappels de thermodynamique.
1.2 Sources des différentes PAC.
1.3 Déperditions et besoins thermiques
1.4 Rappels sur l'air humide.


2) Les différents coefficients de performance.
2.1 COP selon le cycle de Carnot
2.2 COP théorique des sources
2.3 COP théorique du cycle
2.4 COP du groupe moto compresseur
2.5 COP global de la PAC
2.6 COP global de l'installation
2.7 COP global moyen annuel de la PAC. Notion de SCOP
2.8 Application au calcul des consommations de chauffage


3 ) Choix d'un système en fonction des sources.
3.1 Sources froides et sources chaudes.
3.2 Etude des différentes températures de source.
3.3 Exemple : Déshydratation de l'air.
4) Dimensionnement d'un système de pompe à chaleur et calcul des consommations.
4.1 Calcul des déperditions thermiques. Analyse des DJU. Histogramme énergétique.

4.2 Etude d'une installation. Modes de fonctionnement des PAC.

4.3 Analyse du givrage et incidence sur les performances énergétiques.

5) Etude de l'impact environnemental d'une installation de chauffage ou de rafraichissement.
5.1 Rappels sur l'effet de serre.
5.2 Impact sur l'effet de serre des systèmes de pompe à chaleur.
5.3 Comparatif de l'effet de serre entre différents systèmes de chauffage.


6) Evolutions au niveau des PAC.
6.1 Cycle à réinjection de vapeur.
6.2 PAC haute température utilisant deux machines en cascade.
6.3 Cycle au CO2

7) Applications du cours (TD) :
• Calcul des consommations d’énergie annuelles d’une installation comportant une PAC. Détermination de l’optimum énergétique.
• Utilisation d’une PAC pour la déshumidificateur de l’air humide.
• Analyse prévisionnelle des consommations d’énergie d’un immeuble collectif. Comparatif selon les énergies utilisées.
• Valorisation par thermofrigopompe des rejets thermiques au condenseur d’un groupe frigorifique.

PROJET :
Travail en binôme sur une étude de cas d’installation utilisant une pompe à chaleur couplée à une chaudière. Evaluation des coûts annuels, de ratio de performance énergétique. Etude de différentes configurations de PAC et dimensionnement du prélèvement de chaleur au niveau de la source froide.


Compétences attendues

Être capable de transposer les connaissances scientifiques dans le domaine de la spécialité.
Définir les solutions techniques répondant au besoin.
Choisir et appliquer les méthodes de dimensionnement et de modélisation

Plus précisément, dans le domaine de la spécialité :
« Concevoir des installations de production d’énergie (concevoir une production avec pompe à chaleur, proposer et dimensionner des systèmes de thermofrigopompe) ».


Contraintes pédagogiques - Méthodes pédagogiques

Cours de type magistral.


Contraintes pédagogiques - Moyens spécifiques

Polycopiés cours / TD
Utilisation du logiciel « REFPROP ».


Mode d'évaluation

Contrôle sur table
Rendu de projet


Bibliographie

BERNIER J, « La pratique des pompes à chaleur »
AICVF « Eau Chaude Sanitaire » Guide AICVF
HARTMANN F, NOVEMBRE R., « Les pompes à chaleur pour la maison individuelle. »
LEMALE J. « Les pompes à chaleur ». Dunod.
SABONNADIERE JC, « Nouvelles technologies de l’énergie » sous la direction de, Lavoisier.
MEUNIER et al, « Le froid industriel. », Dunod.
MEUNIER F, « Domestiquer l’effet de serre. Energies et changement climatique. » Dunod.
COSTIC, « Planchers chauffants. » Document de cours
COSTIC, « VMC », Document de cours



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