Lycée La Providence AMIENS

Etude du bilan énergétique de la PAC et détermination du COP
Niveau : Terminale STI2D
Spécialité : Energie et environnement
Durée prévue : 3 h
Les pompes à chaleur puisent la chaleur dans le sol, une nappe d’eau ou l’air, l’augmente grâce à
un compresseur et l’utilise pour le chauffage du logement.
Fonctionnement pompe à chaleur air/eau
Le principe de la pompe à chaleur air/eau est assez simple : la PAC récupère l'énergie naturelle présente
dans l'air, et la restitue dans un circuit hydraulique parcourant l'habitation soit dans des radiateurs basse
température, soit dans un plancher chauffant. Ce système aérothermique garantit de bonnes performances
de chauffage.
En résumé, la PAC aérothermique se compose d'un module extérieur qui capte les calories dans
l'atmosphère (B), et d'un module intérieur qui les restitue dans le système de chauffage de l'habitation (A).
On mesure l'efficacité d'une Pompe à chaleur grâce au coefficient de performance COP C'est le rapport
entre la quantité de chaleur qu’elle produit et l’énergie qu’elle consomme, dans des conditions données (Ce
coefficient est valable pour une valeur d’essai donnée des températures extérieure (de l’air extérieur, du sol
ou de l’eau d’une nappe) et intérieure (là où sont restituées les calories, c’est-à-dire l’air du logement ou
l’eau du circuit de chauffage).
1. Etude du bilan énergétique de la pompe à chaleur et détermination du COP
réel :
1.1 Mise en service de la PAC :
On décide de faire des mesures sur la pompe à chaleur fonctionnant pendant une trentaine de minutes.
Mettre en marche la P.A.C. à partir du pupitre opérateur
Relever la température initiale du réservoir.
Mesurer les dimensions du récipient d'eau, ainsi que le niveau d'eau
Déduire la quantité d'eau dans le récipient.
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1.2 Mesures :
Au bout de 30 minutes, relever
 La température d'eau du bac
 L'énergie électrique consommé par la PAC
1.3 Interprétation des mesures :

Calculer l'énergie thermique fournie à l'eau
Energie thermique = m . Cp . T

avec
m : masse d'eau
Cp :capacité massique de l'eau (4185 J/kg.K)
T : variation de température de l'eau
Calculer le COP de la PAC de la façon suivante :
Energie thermique fournie
COP = 
Energie électrique consommée
1. Donner le rôle et le principe de fonctionnement de chaque organe principal
de la PAC Air / Eau :
Repère 5
Repère 3
Repère 2
Repère 4
Repère 1
Schéma du Cycle frigorifique:
Compresseur
Condenseur
Evaporateur
Détendeur
source
chaude
source
froide
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Photo
Rep
Désignation
Symbole
1
2
3
4
5
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Principe de fonctionnement