PAC + STIRLING

[marcel]

Bonjour, voici un petit problème de physique :

1) Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?
C’est une machine thermodynamique qui utilise une énergie mécanique via un compresseur pour déplacer des calories en créant une zone froide (détente) et une zone chaude (compression). Le rendement de cette transformation est supérieur à 1 et dans les Pac installées chez le particulier peut atteindre un cop de 3 ou 4, voire plus…
2) La différence thermique ainsi produite peut-elle être récupérée ?
Normalement, une machine thermodynamique peut transformer en énergie mécanique une partie de l’énergie thermique d’un système. Un moteur stirling, par exemple, exploite une différence de température .

En conséquence, peut-on envisager qu’un moteur stirling utilise le delta T° entre la zone chaude d’une pac et la zone froide de cette même pac (ou simplement la température ambiante) ? Ce moteur rendrait donc de l’énergie mécanique capable de faire fonctionner le compresseur de la PAC.
En circuit fermé, cela semble impossible du point de vue des lois de la physique… pas de mouvement perpétuel.
Mais ici le système n’est pas fermé, puisque la Pac fait sans cesse rentrer de l’énergie pompée dans un réservoir thermique « infini » (si tant est que la zone froide ait la capacité de captage adéquate).

Mon propos est illustré sur le site suivant http://www.inventinnov.com/
au travers de présentations diverses. Je ne suis pas convaincu par les idées de voitures fonctionnant sur ce principe. Mais en revanche, l’idée d’un générateur statique avec une pac de dimension importante… pourquoi pas ? Je vous soumets la question.
Merci de vos observations.

[energy_isere]

sachant qu' avec le Delta T somme toute pas trés elevé tu va transformer en énergie mécanique avec combient de rendement ? 20 % à tout casser ?

Pas sufisant pour obtenir toute l' energie mécanique qui actionne la pompe à chaleur .....

Allez Marcel, ne réve pas comme un certain Michel !

[marcel]

Merci de tes conseils. Rassure-toi je ne rêve pas trop ... éveillé du moins.
La question m'interpelle c'est tout.
Je sais parfaitement que le 1- Tf/Tc limite le rendement d'un moteur : les 40% annoncés pour le striling sur le site donné ne sont pas accessibles dans toutes les conditions.
Je ne sais pas trop à quelle température on peut faire monter la zone chaude d'une pac. 200°C peut-être ? Quelqu'un aurait-il l'info?
en même temps, plus on chauffe, plus le compresseur utilise d'énergie... cercle vicieux.

Non ce qui me turlupine d'un point de vue théorique c'est l'effet concentrateur d'une pac. Une parabole solaire par exemple concentre passivement les rayons du soleil pour obtenir ce delta T° intéressant. La pac n'est pas très loin de ce concept de concentrateur... sauf qu'elle est active. cependant son rendement thermique est plus que positif... Ce n'est donc pas comme si on chauffait une zone par compression sans autre apport (sans circuit froid).

[energy_isere]

Je sais parfaitement que le 1- Tf/Tc limite le rendement d'un moteur

Ouf, tu me rassure !

Je ne sais pas trop à quelle température on peut faire monter la zone chaude d'une pac. 200°C peut-être ? Quelqu'un aurait-il l'info?
en même temps, plus on chauffe, plus le compresseur utilise d'énergie... cercle vicieux.

200°C , je crois pas !

Sinon on pourrais faire de l' eau chaude sanitaire avec un tel systéme. Hors les fabricants de PAC ne proposent jamais cela !

[Environnement2100]

[marcel]

Merci du rappel à l'ordre cher tintinophile.
Mais cela ne m'avance guère.
Un stirling fonctionne sans violer les lois de la thermodynamique. Si vous le placez dans un concentrateur solaire (dish/stirling) il y a une source chaude suffisante. La source énergétique est le rayonnement solaire... concentré.
Maintenant, imaginez que la même source solaire soit captée au niveau du circuit "froid" d'une pac... La pac ne fait que concentrer l'énergie thermique captée. Il n'y a pas de magie là dessous. On utilise la pac comme un concentrateur pas comme un générateur !!!

Pour energy_isere. Un copain qui possède un chauffage à pac me dit que s'il jette de l'eau dans le diffuseur... elle est vaporisée instantanément. Donc c'est + de 100°C. Cela semble logique quand on voit un soufflant à résistance électrique portée au rouge et qui chauffe bien moins au final.


Je précise, afin de ne pas passer pour un michel bis, ce que j'ai à l'esprit.
Un capteur solaire plan très vaste ne présente pas d'intérêt pour un striling : la différence de T° avec l'air ambiant ...ou l'eau est trop limitée et la surface peu adaptée à une transmission vers la culasse d'un stirling.
Imaginons maintenant que cette chaleur captée soit concentrée via une pac sur une zone très chaude plus réduite et reliée au stirling.
La source froide pour le stirling ne serait pas le circuit froid (quoique chaud !!! au soleil) de la pac mais la température ambiante plus fraîche! ...un évaporateur, de l'eau etc.

[marcel]

200°C , je crois pas !
Sinon on pourrais faire de l' eau chaude sanitaire avec un tel systéme. Hors les fabricants de PAC ne proposent jamais cela !

en théorie, si on peut chauffer une maison, on pourrait très bien chauffer de l'eau à 50 ou 60°C. Cela dépendra du volume de la zone chaude et du taux de compression. Le problème c'est qu'un capteur solaire fait cela bien mieux et de façon quasi passive, je vois mal une concurrence de la pac à ce niveau.

Mais utiliser une pac spéciale haute température pour créer une zone très chaude et très localisée en pompant les calories dans un panneau solaire... ne me semble pas idiot et pas impossible surtout.

[energy_isere]

Le rendement d' une PAC se casse la gueule quand on augmente le Delta T entre source froide et source chaude.

C'est la raison pour laquelle les fabricants ne proposent pas de PAC pour l' eau chaude sanitaire.

[marcel]

Le rendement d' une PAC se casse la gueule quand on augmente le Delta T entre source froide et source chaude.

ça ne m'étonne guère.
Une fois que la température de la zone de stockage est élevée, le système ne peut plus diffuser de chaleur. La zone chaude de la pac doit céder des calories pour que le fluide puisse repartir plus "froid".
Idem pour un chauffage lorsque la température extérieure est trop basse le système ne peut plus pomper et le rendement chute.
On est bien d'accord, le rendement optimal d'une pac se situe dans un plage de T° déterminée et il faut assurer l'approvisionnement thermique d'un côté et l'évacuation par diffusion de l'autre.

Ceci dit je suis étonné de voir qu'un congélateur peut assurer une T° de - 20°C sans problème avec une T° ambiante de + 20°C... soit un écart de 40° En ce cas pourquoi ne pourrait-on pas à l'opposé élever la T° de l'eau (disons 13°C au robinet) jusqu'à 50°C. Le rendement ne serait donc plus intéressant pour donner un intérêt au système.
Tiens y en a quand même qui font de l'eau chaude à 65°
http://www.pac-direct.com/GEO%20HOMEgeopacduo.htm

Dans le cas du stirling solaire dont je parlais, c'est le stiring qui pompe ces calories vers une zone froide extérieure au système de la pac. Donc la pac conserve son rendement puisque la chaleur de sa zone compressée est pompée par le stirling. La pac n'a pas un rôle majeur au niveau de l'élévation de T° mais seulement comme objectif de focaliser l'énergie thermique accumulée dans un capteur solaire vers la zone réduite de la culasse du stirling.

[Environnement2100]

Merci du rappel à l'ordre cher tintinophile.

Ca ne se voulait pas être un rappel à l'ordre : plutôt une respiration humoristique - il va bien falloir contourner Carnot un jour ou l'autre.

Quelqu'un s'est déjà confronté aux effets thermoélectriques de type effet Seebeck ?

[marcel]

Je n'ai pas mal pris le clin d'oeil BD , pas de problème ...
L'effet seebeck doit avoir un lien avec les jonctions bithermes... le système mis en jeu dans l'appareil nommé "calopile". Y a longtemps que j'en ai plus entendu parler alors qu'ils avaient annoncé une commercialisation : encore un flop !