Principe de fonctionnement de la pompe à chaleur :

D' un point de vue thermodynamique, le fonctionnement d' une pompe à chaleur (P.A.C.) est identique à celui d' une machine frigorifique. Ces 2 machines ont une dénomination différente de part l' utilité recherchée. La P.A.C. réalise un transfert thermique de la source froide vers la source chaude moyennant une dépense énergétique via le compresseur. (C' est donc également le cas d' un appareil frigorifique)

Ce transfert thermique est assuré par l’ intermédiaire d’ un fluide frigorigène ( le R12 ) qui subit les transformations suivantes :

Compression du R12 à l’ état de vapeur dans le compresseur ,(ce qui provoque son échauffement).

Refroidissement puis condensation dans le serpentin en cuivre  : l’ énergie thermique cédée par le R12 durant cette phase assure l’ échauffement de la masse d’ eau (dont la température T₂ augmente) contenue dans le seau situé à droite ( pseudo-source chaude).

Le passage du R12 dans le détendeur  provoque sa vaporisation partielle.

Il finit alors de se vaporiser dans le serpentin en cuivre en prélevant de la chaleur à l’ eau (dont la température T₁ diminue) contenue dans le seau situé à gauche (pseudo-source froide). La masse d' eau contenue dans chaque seau est égale à 4 kg.

Le R12 est alors aspiré à l’ état vapeur par le compresseur puis le cycle de transformations précédentes recommence.

Mesures en régime dynamique :

Dans cette expérience, on relève les valeurs des températures des pseudo-sources chaude et froide en fonction du temps

Relever les températures initiales des 2 pseudo-sources puis alimenter le compresseur.

Relever les températures T₂ = T_C et T₁ = T_F en fonction du temps toutes les minutes jusqu’ à t = 30 min et rassembler les résultats dans un tableau.

Bien agiter l’ eau dans les 2 réservoirs.

Le relevé des 2 températures se fait avec 2 thermocouples reliés au boîtier de mesures affichant alternativement les valeurs T_C et T_F

Ci-contre, un aperçu du montage avec le watt-mètre (relié à un bornier) permettant de mesurer la puissance électrique absorbée par le compresseur. Celle-ci reste constante pendant les mesures.

L' efficacité thermique e_th de la pompe à chaleur est également calculée lors de cette série de mesures. L' efficacité thermique instantanée de la PAC diminue lorsque la différence de température T_C - T_F augmente.