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Séance de cours

Pompes à chaleur: Cycles thermodynamiques et efficacité

Dans cours

ME-459: Heat pump systems

This course aims to study heat pumping cycles and technologies, and equipment, such as compressors (positive displacement and dynamic), heat exchangers, and expansion valves. ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept de pompes à chaleur, qui recueillent la chaleur à basse température et la rejettent à des températures plus élevées, fournissant à la fois le refroidissement et le chauffage. Il explique les cycles thermodynamiques impliqués dans les pompes à chaleur de chauffage et de refroidissement, le bilan énergétique, l'efficacité idéale et l'approche exergique. La séance de cours traite également de l'efficacité du chauffage et du refroidissement, des pertes d'exercices spécifiques, du coefficient de performance et de la relation entre le facteur Carnot et l'efficacité de l'exercice.

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Enseignant·e·s (2)

Jürg Alexander Schiffmann

After obtaining his diploma in mechanical engineering from EPFL in 1999 he co-founded a start-up company dedicated to the design of gas bearing supported rotors. In 2005 he joined Fischer Engineering Solutions where he led the development of small-scale, gas bearing supported high-speed turbomachinery for fuel cell air supplies and for domestic scale heat pumps. In parallel he worked on his PhD, which he obtained from EPFL in 2008 and for which he was awarded the SwissElectric Research Award. He then joined the Gas Turbine Lab at MIT as a postdoctoral associate where he worked on foil bearings and on the experimental investigation of radial diffusers. In 2013 he was nominated assistant professor at the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne where he founds the Laboratory for Applied Mechanical Design. His current research interest are in gas lubricated bearings, in aerodynamics of small-scale compressors and turbines and in automated design and optimization methodologies.

Jan Van Herle

Né à Anvers, Belgique, 1966. En Suisse depuis 1983. Naturalisé Suisse en 2004 par persuasion de la culture suisse démocratique et participative 'bottom-up'. Pas de double nationalité. Conseiller communal durant 2 mandats de 5 ans de 2006 à 2016. 1987 : Chimiste de l'Université de Bâle (CH). 1988 : Post-grade informatique de l'Ecole d'Ingénieurs de Bâle. 1989 : Stage industriel chez ABB à Baden (CH). 1990-1993 : Thesè EPFL 1994-1995 : Postdoc au Japon (Tokyo). 1996-2000 : Chercheur à l'EPFL, Dpt. Chimie, responsable de groupe. 1998-2000 : Master en Energy Technology, EPFL. 2000 : Cofondateur de HTceramix SA (EPFL spin-off), à Yverdon (actuellement 12 employés). La maison mère SOLIDpower en Italie, qui a acheté notre technologie en 2007, emploie 250 personnes et a levé 70 MCHF. 2000-2012 : 1er Assistant et chargé de cours en STI-IGM. Promu à MER en 2008. 2013-présent: MER responsable d'unité. Output : 135 publications, 120 papiers de conférence, 15 théses de doctorat, 4 thèses en cours, 37 thèses de master. Facteur h-42, >5000 citations. Fonds levés jusqu'à présent >19 MCHF. 5 langues couramment (néerlandais, français, allemand (y.c. suisse-allemand), anglais, espagnol).

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Thermodynamique: Statistical mechanics

Génie mécanique

Thermal engineering: Climatisation

Concepts associés (32)

Pompe à chaleur

Une pompe à chaleur (PAC), aussi appelée thermopompe en français canadien, est un dispositif permettant de transférer de l'énergie thermique (anciennement « calories ») d'un milieu à basse température (source froide) vers un milieu à haute température (source chaude). Ce dispositif permet donc d'inverser le sens naturel du transfert spontané de l'énergie thermique. Selon le sens de fonctionnement du dispositif de pompage, une pompe à chaleur peut être considérée comme un système de chauffage, si l'on souhaite augmenter la température de la source chaude, ou de réfrigération, si l'on souhaite abaisser la température de la source froide.

Cycle thermodynamique

Un cycle thermodynamique est une suite de transformations successives qui part d'un système thermodynamique dans un état donné, le transforme et le ramène finalement à son état initial, de manière à pouvoir recommencer le cycle. Au cours du cycle, le système voit sa température, sa pression ou d'autres paramètres d'état varier, tandis qu'il échange du travail et réalise un transfert thermique avec l'extérieur. Il existe de nombreux cycles thermodynamiques, dont voici quelques-uns.

Ground source heat pump

A ground source heat pump (also geothermal heat pump) is a heating/cooling system for buildings that uses a type of heat pump to transfer heat to or from the ground, taking advantage of the relative constancy of temperatures of the earth through the seasons. Ground source heat pumps (GSHPs) – or geothermal heat pumps (GHP) as they are commonly termed in North America – are among the most energy-efficient technologies for providing HVAC and water heating, using far less energy than can be achieved by burning a fuel in a boiler/furnace or by use of resistive electric heaters.

Énergie aérothermique

An air source heat pump (ASHP) is a type of heat pump that can absorb heat from outside a structure and release it inside using the same vapor-compression refrigeration process and much the same equipment as air conditioners but used in the opposite direction. Unlike an air conditioning unit, most ASHPs are reversible and are able to either warm or cool buildings and in some cases also provide domestic hot water. In a typical setting, an ASHP can gain 4 kWh thermal energy from 1 kWh electric energy.

Exergie

En thermodynamique, l’exergie est une grandeur physique permettant de mesurer la qualité d'une énergie. C'est la partie utilisable d'un joule. Le travail maximal récupérable est ainsi égal à l’opposé de la variation d’exergie au cours de la transformation. Un système à l'équilibre thermomécanique ou chimique n'a plus aucune valeur. Plus un système est loin de l'équilibre ambiant, plus il est apte à opérer un changement, aptitude sur laquelle repose l'utilité d'une énergie.

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Identités thermodynamiques

Explore les identités thermodynamiques, les changements d'entropie et l'efficacité des machines thermiques, y compris les cycles Carnot et Otto, les pompes à chaleur et les méthodes de chauffage.

Cycles thermodynamiques: Cycle de Carnot et pompes à chaleur

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Explore les cycles thermodynamiques de la pompe à chaleur, les considérations pratiques, les réfrigérants, et les cycles réels vs. idéaux.

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