Diagramme log(p)-h, bilan et COP
Le diagramme représente les transformations du fluide et permet d’estimer les échanges par kilogramme.
Lire les échanges entre quatre points
| Transformation | Différence d’enthalpie | Rôle |
|---|---|---|
| 1 → 2 compression | h₂ − h₁ | Travail reçu par le fluide |
| 2 → 3 condensation | h₂ − h₃ | Chaleur rejetée |
| 3 → 4 détente | h₃ ≈ h₄ | Laminage isenthalpique |
| 4 → 1 évaporation | h₁ − h₄ | Chaleur absorbée |
01Quatre points
1 : aspiration du compresseur ; 2 : refoulement ; 3 : liquide avant détente ; 4 : sortie du détendeur. La compression augmente pression et enthalpie. La condensation rejette de la chaleur. La détente est modélisée à enthalpie constante h3 ≈ h4. L’évaporation apporte de la chaleur au fluide.
02Lire les axes
L’axe horizontal représente l’enthalpie massique h, généralement en kJ/kg ; l’axe vertical représente la pression absolue sur une échelle logarithmique. La cloche sépare liquide, mélange diphasique et vapeur. Un diagramme schématique n’est pas une table de propriétés utilisable pour charger une installation.
03Calculer les performances
Effet frigorifique massique = h1 − h4. Travail massique de compression = h2 − h1. COP frigorifique du cycle = (h1 − h4)/(h2 − h1). La puissance frigorifique vaut débit massique × effet frigorifique. Le COP électrique de l’installation inclut les consommations et pertes réelles, dont ventilateurs et auxiliaires.
04Du débit massique au dimensionnement
L’enthalpie est une énergie par unité de masse, pas une puissance. Multiplier une différence en kJ/kg par un débit en kg/s donne des kJ/s, donc des kW. Avec 120 kJ/kg utiles et 0,025 kg/s, on obtient 3 kW. Le débit volumique aspiré dépend aussi de la masse volumique : deux fluides donnant le même effet frigorifique massique ne demandent pas nécessairement le même compresseur.
05Ce que le schéma idéal laisse de côté
Le cycle élémentaire néglige les pertes de charge, les échanges parasites et certaines pertes mécaniques et électriques. Pour une même pression finale, la compression réelle augmente davantage l’enthalpie que la compression isentropique de référence. Une hausse de la température de condensation ou une baisse de la température d’évaporation accroît généralement le travail de compression par kilogramme de fluide. Pour calculer le COP de l’installation, précise les équipements inclus dans le bilan et tiens compte des auxiliaires concernés. L’évaluation d’une performance saisonnière doit également prendre en compte les durées de fonctionnement et les charges partielles.
Repères à confronter sur le terrain
| Repère | Ce qu’il signifie | Conséquence pratique |
|---|---|---|
| h1 − h4 | Effet frigorifique massique | kJ/kg |
| Débit massique × différence d’enthalpie | Puissance échangée | kW si kg/s et kJ/kg |
| COP de l’installation | Puissance utile / puissance électrique totale | Préciser les auxiliaires inclus |
Avec h1=400, h2=440 et h3=h4=250 kJ/kg, l’effet frigorifique massique vaut 150 kJ/kg et le travail massique de compression 40 kJ/kg. Le COP du cycle est donc de 3,75. Pour un débit de 0,02 kg/s, la puissance frigorifique est de 3 kW.
Ne confonds pas la puissance électrique, la puissance frigorifique et l’énergie consommée. Les valeurs de cet exemple servent au calcul pédagogique ; elles ne remplacent pas les données de propriétés d’un fluide.
Place les quatre transformations dans l’atelier et observe l’effet d’une hausse du travail de compression sur le COP.
« Étudiée » est un repère personnel ; cela ne valide ni un geste ni une habilitation.
HabiliFroid · Document pédagogique · Références vérifiées le 19 septembre 2026.