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Concept
Coefficient de performance
Résumé
Le coefficient de performance, ou COP (parfois CP), d'une pompe à chaleur est le quotient de la chaleur produite par le travail fourni.
Le COP est défini par la relation suivante :
où Q est la chaleur utile à l'échangeur et W est le travail mécanique absorbé par le compresseur. Chaleur et travail étant des énergies, exprimées en joules, le COP est sans unité.
Le COP est ainsi une efficacité énergétique, dans laquelle le système étudié se situe à la sortie du moteur du compresseur (source chaude) : seule l'efficacité du circuit frigorifique est prise en compte.
D'après la première loi de la thermodynamique, dans un système réversible, on peut montrer que :
où est la chaleur reçue par le réservoir froid et la chaleur fournie par le réservoir chaud.
Ainsi, en remplaçant W,
Pour une pompe à chaleur fonctionnant avec une efficacité théorique maximum (i.e. efficacité de Carnot), on peut montrer que
où et sont respectivement la température du réservoir chaud et du réservoir froid.
D'où, pour un fonctionnement en chauffage :
et, pour un fonctionnement en climatisation ou réfrigération :
Ces équations utilisent la température absolue, comme l'échelle Kelvin. Par exemple, pour une différence de température de et une température chaude de (), le maximum est de 15. C'est la limite absolue qu'aucun appareil ne peut dépasser. En pratique, un COP de 5 est déjà excellent (et suffisant, cf. infra).
On observe que .
Le COP dépend de la qualité de l'appareil et de la différence de température, mais il est également sensible à d'autres conditions. Le givrage est par exemple un obstacle pratique qui impose des adaptations techniques ayant un effet négatif sur le COP dès que la température du côté froid s'approche de .
Une pompe à chaleur (PAC) avec un COP de 3,5 apporte de chaleur pour chaque unité d'énergie consommée (par exemple, consommé produit d'énergie thermique). Sur ces , 2,5 sont extraites de la source froide (chaleur puisée par les capteurs implantés en extérieur) et 1 est l'énergie de fonctionnement de l'appareil.
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