• Réfrigérateur, VMC et pompe à chaleur.

              J'avais fait le 20 mars 2017 un article sur les chaudières à condensation.
              J'ai fait aussi le 25 octobre 2017 un article sur le fonctionnement des réfrigérateurs.
              Mais je voudrais revenir sur ce fonctionnement et parler de la "ventilation mécanique contrôlée (VMC) afin de pouvoir faire ensuite un articlee sur les "pompes à chaleur"

            Pour que ce soit plus facile, je vais commencer par vous parler de deux pompes à chaleur particulières qui sont l’une dans presque tous les logements, le réfrigérateur, et l’autre qui est très répandue dans les voitures, la climatisation.

           Il faut d’abord se rappeler quelques lois de physique :

    1)   - Lorsqu’on compresse un gaz dans un récipient clos, sa température augmente : il récupère l’énergie dépensée pour le comprimer.
    2)   - Lorsqu’on refroidit ce gaz comprimé, les molécules se rapprochent et à une certaine température il devient liquide.
           En se liquéfiant le gaz libère de la chaleur : la chaleur de liquéfaction (constante Lc dépendant de la nature du gaz, exprimée en calories par gramme).
    3)  - Lorsqu’on détend un liquide très comprimé à travers un mince orifice, il se fractionne en petites gouttelettes qui s’évaporent.
          En se vaporisant le gaz absorbe de la chaleur : la chaleur de vaporisation (constante Lv dépendant de la nature du gaz, exprimée en calories par gramme).
    4)  - La température est une mesure de l’excitation des molécules qui composent un liquide ou un gaz. Les plus excitées ont tendance à transmettre l’énergie aux plus calmes.      
          La chaleur passe donc spontanément des corps les plus chauds aux corps les plus froids par l’intermédiaire de l’air ou du liquide qui les entoure.

             Voyons maintenant ce qui se passe dans le réfrigérateur (schéma ci dessous) :

    Réfrigérateur, VMC et pompe à chaleur.

             Un réfrigérateur ne fabrique pas du froid", il capte la chaleur à l'intérieur du compartiment étanche du frigo et l'évacue à l'extérieur dans la pièce.
             Un compresseur mû par un moteur électrique (qui consomme donc de l’énergie électrique du réseau), compresse un gaz, et donc il le chauffe.
             On fait alors passe ce gaz dans un condenseur, composé de tubes très fins liés à des ailettes métalliques qui chauffent à son contact. L’air qui passe dans ces ailettes évacue la chaleur. On chauffe donc l’air de la pièce, dont la température n’augmente pas beaucoup car son volume est important.
             En se refroidissant le gaz se liquéfie, et perd encore de la chaleur de liquéfaction, qui est également évacuée
             A l’entrée dans le réfrigérateur se trouve un détendeur constitué de trous fins; le liquide se détend et se fractionne en petites gouttelettes, qui s’évaporent. Cette évaporation absorbe la chaleur de vaporisation et le gaz refroidit jusqu’à de très basses températures, de l’ordre de - 40 d°C. Il refroidit donc la cuve intérieure du réfrigérateur.
             Puis il se réchauffe progressivement dans l’évaporateur métallique, qui refroidit l’air intérieur du réfrigérateur, dont les parois sont isolées thermiquement. Les objets, notamment aliments, que contient le réfrigérateur se refroidissent en cédant leur chaleur à l’air qui les entoure.
             Ce cycle fonctionne en continu tant que le compresseur fonctionne. Un thermostat surveille la température intérieure du réfrigérateur. Lorsque la température voulue est atteinte, il coupe l’alimentation du compresseur. Lorsque la température intérieure se réchauffe de quelques degrés, il le remet en route pour ramener cette température à la valeur voulue.
             Les fluides des réfrigérateurs dépendent du système utilisé, (des températures de service et des systèmes d’échange), et doivent être inoffensifs pour l’homme et pour l’environnement.
             Les produits utilisés étaient surtout des carbures chlorés et fluorés, comme les fréons (le plus utilisé le R12 était un dichlorodifluorométhane CCl2F2).
             Certains de ces produits, qui détruisaient la couche d’ozone en haute atmosphère, ont été interdits, et une règlementation stricte définit maintenant l’utilisation des autres pour limiter toute fuite, notamment au chargement et déchargement et stockage du fluide.
             Les fluides utilisés maintenant sont des hydrocarbures, comme par exemple l'isobutane.


             Passons maintenant à la climatisation. Je me contenterai de celle qui refroidit une ambiance car lorsqu’elle la chauffe, c’est une simple résistance électrique qui chaufe l’air  que l’on y recycle, exactement comme dans un chauffage électrique.
             En fait la climatisation est un réfrigérateur, quant à son fonctionnement de principe, mais elle est mécaniquement organisée différemment, puisqu’il s’agit de refroidir une pièce (ou un habitacle de voiture), en évacuant la chaleur à l’extérieur.
             Le schéma ci dessous montre cette organisation dans laquelle on retrouve le compresseur, le condenseur, le détendeur et l’évaporateur.

    Réfrigérateur, VMC et pompe à chaleur.

             L’évaporateur est dans la pièce  et on fait passer à travers lui, grâce à un ventilateur,  de l’air de la pièce ou de l’habitacle qui se refroidit et va donc, en se mélangeant à l’air de la pièce, va diminuer sa température.
             On ventile aussi de l’air à travers le condenseur, lequel est chaud et va être évacué à l’extérieur de la maison ou de l’habitacle. Dans le cas d’immeubles, le condenseur est parfois dans une boite métallique à l’extérieur, séparé de la partie évaporateur, et une tuyauterie les relie.

     

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