Les pompes à chaleur, ces appareils capables de chauffer et de refroidir nos espaces de vie, sont progressivement adoptées pour leur potentiel écologique, surtout lorsqu’elles sont alimentées par des énergies renouvelables comme le photovoltaïque. Leur efficacité énergétique n’est toutefois pas encore totalement optimisée. Une nouvelle unité de recherche a décidé de se pencher sur cette question.
Le défi de l’efficacité énergétique des pompes à chaleur
Les pompes à chaleur offrent des avantages technologiques et écologiques dans le contexte du changement climatique. Cependant, leur efficacité énergétique ne peut pas encore être pleinement optimisée. Cela est principalement dû au fait que le comportement des mélanges typiques d’huile et de réfrigérant dans le compresseur d’une pompe à chaleur n’est pas encore totalement compris sur le plan thermodynamique.
Les scientifiques de la nouvelle unité de recherche 5595 « Flux multiphasiques d’huile et de réfrigérant dans des espaces avec des limites mobiles – Nouvelles approches microscopiques et macroscopiques pour l’expérimentation, la modélisation et la simulation » (abrégé : « Archimède »), financée à hauteur de quatre millions d’euros par la Fondation allemande pour la recherche (DFG), veulent changer cela.
Vers un nouveau modèle de calcul pour les compresseurs
Le résultat devrait être un nouveau modèle de calcul pour la conception des compresseurs, qui à son tour peut améliorer significativement l’efficacité énergétique des pompes à chaleur et des machines de réfrigération.
Le porte-parole du nouveau groupe de recherche DFG est le professeur Markus Richter, responsable de la chaire de thermodynamique technique à l’Université de technologie de Chemnitz, avec environ 1,1 million d’euros du financement total qui lui est attribué.
« Je suis très heureux de la création du groupe de recherche DFG ‘Archimède’ sous la direction de l’Université de technologie de Chemnitz – et donc du deuxième groupe de recherche à la Faculté de génie mécanique. Je félicite le professeur Richter et tous les autres participants pour ce grand succès pour la Faculté de génie mécanique et notre université toute entière. Je tiens également à exprimer mes sincères remerciements à tous ceux qui ont participé pour leur engagement exceptionnel. Sans aucun doute, l’unité de recherche contribuera de manière significative à renforcer le profil de notre université ainsi que son attrait extérieur », commente le recteur de l’Université de technologie de Chemnitz, le professeur Gerd Strohmeier.
Comprendre le comportement des mélanges d’huile et de réfrigérant
« Le comportement d’un mélange d’huile de lubrification et de réfrigérant – comme les réfrigérants naturels propane ou CO2 – dans le compresseur d’une pompe à chaleur ou d’une machine de réfrigération est un défi particulier pour la thermo- et la fluidodynamique. Des facteurs tels que la pression et la température changent le comportement thermophysique et donc le comportement de l’écoulement, ce qui a finalement une influence sur la performance de chauffage ou de refroidissement. Pour les mélanges d’huile et de réfrigérant, nous déterminerons précisément les propriétés thermophysiques pour la première fois dans ce projet de recherche fondamentale et, sur cette base, développerons des équations d’état simples applicables ainsi que des modèles pour la viscosité et la conductivité thermique. C’est un élément important pour optimiser les pompes à chaleur », explique pour sa part le professeur Markus Richter.
En synthèse
Les pompes à chaleur, capables de chauffer et de refroidir les espaces de vie, sont plus respectueuses de l’environnement lorsqu’elles sont alimentées par des énergies renouvelables comme le photovoltaïque, par rapport à, par exemple, les systèmes de chauffage au gaz. Dans le contexte du changement climatique, les pompes à chaleur offrent des avantages technologiques et écologiques.
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L’efficacité énergétique des pompes à chaleur ne peut pas encore être pleinement optimisée. Cela est principalement dû au fait que le comportement des mélanges typiques d’huile et de réfrigérant dans le compresseur d’une pompe à chaleur n’est pas encore totalement compris sur le plan thermodynamique.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur et comment fonctionne-t-elle ?
Une pompe à chaleur est un dispositif qui utilise l’énergie thermique de l’environnement (air, eau, sol) pour chauffer ou refroidir un espace. Elle fonctionne en transférant la chaleur d’un endroit à un autre.
2. Pourquoi l’efficacité des pompes à chaleur n’est pas encore totalement optimisée ?
Le comportement des mélanges typiques d’huile et de réfrigérant dans le compresseur d’une pompe à chaleur n’est pas encore totalement compris sur le plan thermodynamique, ce qui limite l’optimisation de leur efficacité énergétique.
3. Quel est l’objectif de la nouvelle unité de recherche « Archimède » ?
L’unité de recherche « Archimède » vise à développer un nouveau modèle de calcul pour la conception des compresseurs, ce qui pourrait améliorer significativement l’efficacité énergétique des pompes à chaleur et des machines de réfrigération.
4. Qui finance cette recherche et combien coûte-t-elle ?
La recherche est financée par la Fondation allemande pour la recherche (DFG), qui a alloué environ quatre millions d’euros à ce projet.
5. Quand les travaux de recherche commenceront-ils ?
Les travaux de recherche devraient commencer au premier trimestre de 2024.
Légende illustration principale : Le professeur Markus Richter de l’université de technologie de Chemnitz est le porte-parole de la nouvelle unité de recherche « Archimède ». Crédit : Chemnitz University of Technology
