Nancy 6 janvier 2011

Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés
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Les outils de la Thermodynamique des Fluides et de la
Thermodynamique Energétique pour un procédé optimisé
Analyse énergétique et exergétique d’un
appareil multifonctions de chauffage et de
production d’eau chaude sanitaire.
Jean-Pierre Bédécarrats, Jean Castaing-Lasvignottes,
Stéphane Gibout, Tarik Kousksou
Journée « Energie et Thermodynamique » SFGP-SFT
6 janvier 2011, Nancy

Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés
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Objectifs
• Appréhender les performances de l’installation en combinant :
Une modélisation complète reposant sur la
thermodynamique (bilans énergétiques et exergétiques)
Une analyse thermo-économique où les coûts (de
fonctionnement et d’équipement) entrent en jeu
• Montrer la mise en œuvre et l’intérêt de l’analyse thermoéconomique
en milieu industriel
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Un appareil multifonctions permet d'assurer les fonctions :
•Ventilation,
•Chauffage,
•Production d'eau chaude sanitaire (ECS),
•Refroidissement.

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Analyse des systèmes énergétiques
Étude technico-économique Étude thermo-économique
Premier principe de la
thermodynamique
Quantité d’énergie
Premier et deuxième
principe de la
thermodynamique
Quantité et qualité
d’énergie
Ne s’intéresse pas à la dégradation d’énergie Evalue les irréversibilités
Étude énergétique Étude exergétique
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Équations générales utilisées
ee ss
iij i i i i i
jes
dU QW mh mh
dt =++ −
∑∑∑
i
U Energie interne du milieu i [J],
ij
Q Flux d’énergie thermique échangé entre les milieux i et j [W],
i
W
Flux d’énergie mécanique du milieu i [W].
s
i
e
im,m 
Débit masse de fluide entrant et sortant [kg/s],
s
i
e
ih,h
Enthalpies spécifiques du fluide entrant et sortant [J/kg].
Analyses thermodynamiques
ij ee ss
iii ii
je s
j
Q
dS ms ms
dt T
σ
=
+−+
∑∑ ∑
S
i
Entropie du milieu i [J K
-
1
],
ij
Q
Flux de chaleur échangé avec un milieu à température T
j
[W],
s
i
e
is,s
Entropies massiques du fluide entrant et sortant [J kg
-1
K
-1
],
σ
Production d’entropie [W.K
-1
]
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Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés
Équations générales utilisées
00
1ee ss
iij i i i i i
jes
j
dEx T QW mex mexT
dt T
σ
⎛⎞
=− ++ − −
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
∑∑∑
Ex
i
Exergie du milieu i [J]
0
T
Température du milieu ambiant [K],
s
i
e
iex,ex
Exergies massiques du fluide entrant et sortant [J kg
-1
]
0
E
xUTS=− 0
ex h T s
=
−
L’exergie peut se définir comme la quantité maximale d’énergie
d’un système récupérable sous forme de travail, dans un processus
réversible d’échange à température ambiante
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