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STM-GCE-11-Systèmes thermodynamiques

ue-gec-stm-gce-11

Responsable(s) du contenu pédagogique


Total coefficients : 3
Total heures : 48 (21 cours, 15 TD, 12 projet)
Total heures travail personnel : 30


Prérequis

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à Sorption

Thermodynamique des mélanges binaires (homogènes et parfaits), et leurs diagrammes de phase

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à compression
Cours de thermodynamique générale (Principes de la thermodynamique, utilisation d'un diagramme thermodynamique).


Objectif

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à Sorption
- Savoir utiliser les diagrammes d'équilibre et déterminer les propriétés thermodynamiques du mélange.
- Savoir utiliser les diagrammes des cycles de fonctionnement des unités, et de quantifier les bilans énergétiques et massiques des installations.
- Savoir dimensionner les équipements des installations à sorption en fonction de leur type, de la source de chaleur et de la capacité de réfrigération de l'unité
- Sensibilisation aux autres applications de la sorption en climatisation (roues à dessiccation, sécheur d'air, unités d'adsorption, etc.)

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à compression
Etre en mesure de dimensionner de manière optimale un système thermodynamique à compression et son système d'appoint pour le chauffage et le rafraichissement des habitations et des bâtiments, d'évaluer les coûts et impacts associés.


Programme

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à Sorption
´ Rappels des propriétés thermodynamiques des mélanges réfrigérant-absorbant, mélanges binaires parfaits, et mélanges réels. Diagrammes d'équilibre (Ponchon-Savarit, Merkel et Oldham).
´ Classification des systèmes de réfrigération à sorption (absorption, absorption-éjection, absorption-diffusion, et adsorption).
´ Les systèmes NH3-H2O et H2O-LiBr.
´ L'unité de base de réfrigération par absorption à simple effet (étude du cycle, bilans et COP). Cristallisation dans les unités H2O-LiBr.
´ Unités d'absorption à double étage (étude des variantes du cycle, bilans et COP).
´ Dimensionnement des équipements (générateurs, évaporateurs, absorbeur-condenseurs, absorption en cascades).

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à compression
Rappels de thermodynamique. Sources des différentes PAC. Déperditions et besoins thermiques. Rappels sur l'air humide
Les différents coefficients de performance (Carnot, groupe moto compresseur, global de la PAC, COP saisonnier).
Choix d'un système en fonction des sources.
Dimensionnement d'un système de pompe à chaleur et calcul des consommations.
Analyse des DJU. Histogramme énergétique.
Etude d'une installation. Modes de fonctionnement des PAC.
Analyse du givrage et incidence sur les performances énergétiques.
Etude de l'impact environnemental d'une installation de chauffage ou de rafraichissement.
Comparatif de l'effet de serre entre différents systèmes de chauffage.
Evolutions au niveau des PAC (Cycle à réinjection de vapeur, PAC haute température utilisant deux machines en cascade. Cycle au CO2


Compétences attendues

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à Sorption
- Maitrise d'utilisation des diagrammes et des méthodes thermodynamiques de dimensionnement spécifiques aux systèmes à absorption et à adsorption.
- Maitrise d'utilisation de certains outils progiciels dédiés à la facilitation du calcul des propriétés énergétiques des solutions, et aux cycles frigorifiques associés.

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à compression
- comprendre le fonctionnement d'un système thermodynamique à compression et paramètres influençant ses performances.
- dimensionner de façon optimale un système thermodynamique à compression et le système d'appoint
- calcul du coût d'exploitation annuel
- évaluation de l'impact environnemental de l'installation


Contraintes pédagogiques - Moyens spécifiques

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à Sorption
EES (calcul de propriétés thermodynamiques des mélanges)

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à compression
Utilisation du logiciel de thermodynamique RefPRop


Mode d'évaluation

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à Sorption
Contrôle écrit (1 DS), mini-projet (1 MP)

PARTIE : Systèmes thermodynamiques à compression
Contrôle écrit sur table (1 DS), un projet


Bibliographie

- Systèmes et pompes à chaleur à sorption, cours polycopié, R. Boussehain.
- Manuel pratique du génie climatique, Recknagel, Sprenger, Schramek, JMG – PYC édition.
- ASHRAE handbook, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.
La pratique des pompes à chaleur. J Bernier - Guide AICVF ECS.
Les pompes à chaleur pour la maison individuelle. Franck Hartmann et Robert Novembre-Editions du Moniteur.
Les pompes à chaleur. Jean Lemale - Dunod.
Nouvelles technologies de l'énergie sous la direction de Jean-Claude Sabonnadière- Lavoisier.
Le froid industriel. F.Meunier, P.Rivet, M.-F.Terrier- Dunod.
Domestiquer l'effet de serre. Energies et changement climatique. F.Meunier- Dunod.
Planchers chauffants. Document COSTIC
VMC - Document COSTIC



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