Chauffages à faible production d'entropie

[ortograf-fr]

Les chauffages à faible production d'entropie Utilisation du modèle de la "pompe à chaleur idéale" pour illustrer les nouvelles exigences en matière d'économies d'énergie. Le chauffage le plus économique doit réduire le plus possible non seulement les déperditions d'énergie, mais aussi les dégradations d'énergie.
par Ortograf-fr


Une production d'entropie est une dégradation d'énergie qui se produit notamment chaque fois que de l'énergie non calorifique est transformée en chaleur ou chaque fois que de la chaleur est échangée entre deux corps à des températures différentes.
Elle est équivalente à une perte de ressources énergétiques, comme on va l'illustrer ici en comparant des bilans de chauffages d'immeubles avec les trois cas suivants:
a) un chauffage par radiateur électrique: forte production d'entropie,
b) un chauffage avec une pompe à chaleur réelle: faible production d'entropie,
c) un chauffage avec une pompe à chaleur idéale: sans production d'entropie.

1°) La pompe à chaleur "idéale", une référence irréalisable, mais parfaitement connue, et qui correspond à un chauffage sans production d'entropie.

Un chauffage d'immeuble sans aucune production d'entropie est impossible à réaliser, mais il est très facile à imaginer.
C'est ce qui serait obtenu avec la meilleure pompe à chaleur imaginable, autrement dit avec une pompe à chaleur "idéale".
Son moteur électrique ne présenterait ni frottements, ni effet Joule. Et surtout, la partie de la pompe à chaleur servant à chauffer l'appartement aurait une température très peu supérieure et pratiquement égale à celle de l'appartement, en même temps que la partie de la pompe à chaleur qui sert à tirer la chaleur du milieu extérieur aurait une température très peu inférieure et pratiquement égale à celle de ce milieu.
Autrement dit, les deux échanges de chaleur réalisés par la pompe se feraient chaque fois avec un écart de température infinitésimal.

Les physiciens et les spécialistes du chauffage savent très bien calculer le rendement que pourrait avoir une telle installation. On peut l'appeler "rendement maximal théorique". Il ne dépend que des deux températures qui interviennent: celle de l'air du temps et celle de l'appartement que l'on chauffe.
Pour maintenir un appartement à 20°C, avec une température extérieure de 15°C, le rendement serait de soixante, autrement dit de 6000%.
Avec une température extérieure de 10°C, ce rendement serait de 30, autrement dit de 3000%.
Le rendement d'une pompe à chaleur idéale est donc couramment 10 à 30 fois supérieur à celui des pompes à chaleur réelles, qui est lui-même trois ou quatre fois supérieur au rendement de 100% d'un radiateur électrique.

2°) Les chauffages sans production d'entropie: la nouvelle référence pour mesurer les performances d'un système de chauffage.

En comparant les trois dispositifs: radiateur électrique, pompe à chaleur réelle, et pompe à chaleur idéale, on arrive donc ainsi aux conclusions suivantes:

a) Un rendement de 100%, qui traduit un chauffage sans déperdition d'énergie, ne constitue plus l'idéal à atteindre en matière de chauffage, puisqu'on atteint couramment un rendement trois ou quatre fois meilleur avec une pompe à chaleur.

b) La pompe à chaleur idéale est en fait le modèle pédagogique le plus simple, pour montrer que le nouveau modèle de référence, pour mesurer les performances pratiques d'un système de chauffage, c'est un chauffage sans production d'entropie.
Toute production d'entropie est en fait équivalente à une perte de ressources énergétiques.
Le meilleur rendement imaginable pour une installation de chauffage correspond à un chauffage sans production d'entropie, et sa valeur est très supérieure à 100% avec toutes les ressources énergétiques habituelles.

c) Dans un dispositif réel de chauffage, les consommations de ressources dues aux productions d'entropie peuvent être très supérieures à celles dues aux déperditions d'énergie.
Par exemple, dans le cas d'un chauffage par radiateur électrique, l'énergie a déjà perdu, à cause de la production d'entropie, plus de 95% de sa valeur au moment où elle est sous forme de chaleur dans l'air de l'appartement, et elle perd seulement les quelques pour-cents restants lorsqu'elle traverse les murs de la maison pour aller réchauffer l'air du temps.

Voir aussi le document: "Tous les chauffages traditionnels sont incompatibles avec une bonne gestion de nos ressources énergétiques".

d) Pour minimiser la production d'entropie, il faut réduire au minimum le nombre des transformations d'énergie et le nombre des échanges de chaleur. Le meilleur dispositif dans ce sens, ce n'est pas la pompe à chaleur, mais le chauffage par cogénération. Dans ce cas, la chaleur utilisée, c'est tout simplement la chaleur rejetée par une centrale nucléaire ou par un groupe électrogène quelconque.

3°) Intérêt:
Pour une installation de chauffage, un rendement de 100% représentait jusqu'à présent le meilleur que l'on puisse espérer réaliser.
Alors que, de toute évidence, on peut faire beaucoup mieux, une faute de langage a contribué à nous faire nous contenter de cette très médiocre performance.

Quand un rendement dépasse 100%, on décide de ne plus l'appeler "rendement", et on l'appelle "COP", c'est à dire "coefficient de performance". C'est le mot utilisé à propos des pompes à chaleur. De cette manière, beaucoup de gens croient encore qu'un rendement ne peut pas dépasser 100%.

En conséquence, les recherches technologiques ne sont pas aiguillonnées par les très médiocres performances de nos appareils de chauffage, au regard de ce qu'on est en droit d'espérer.

Autrement dit, on néglige de développer la cogénération, qui permettrait de disposer d'autant de chaleur et d'autant d'électricité, en consommant deux fois moins de ressources énergétiques.

L'intérêt écologique et l'enjeu économique représentés par la nouvelle exigence des chauffages à faible production d'entropie sont alors évidents, dans un contexte ou les exigences écologiques se conjuguent avec la limitation des ressources pour inciter à réduire la consommation de ces ressources.

http://alrg.free.fr/ortograf/entropiegaspi
Voir également "Ecologie par cogénération" à partir de la page d'accueil de
http://ortograf.fr