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Calculez le COP, les kW par tonne frigorifique et l’EER d’un groupe à partir de sa puissance frigorifique et de sa puissance électrique au même instant.
COP frigorifique
5,275
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Résultat à cet instant seulement. Les indices nominaux à charge partielle (IPLV, NPLV, SEER) combinent plusieurs points de fonctionnement.
COP = kW frigorifiques ÷ kW électriqueskW/tonne frigorifique = kW électriques ÷ tonnes frigorifiquesEER = COP × 3,412
1 055 kW de froid (300 tonnes frigorifiques) pour 200 kW électriques correspondent à un COP de 5,275, à 0,6667 kW par tonne frigorifique ou à un EER de 18.
Conseil : Déterminez si les pompes et les ventilateurs de la tour de refroidissement entrent dans le périmètre avant de comparer les chiffres. Leur inclusion réduit le COP affiché pour un même groupe.
Le COP, les kW par tonne frigorifique et l’EER expriment le même rapport dans trois unités. Le COP est le nombre de kW de froid par kW électrique. Les kW par tonne frigorifique indiquent la puissance électrique nécessaire par tonne frigorifique. Au sens nord-américain, l’EER exprime les Btu/h de froid par watt électrique. Un groupe et ses pompes qui fournissent 300 tonnes frigorifiques, soit 1 055 kW, pour 200 kW électriques fonctionnent à un COP de 5,275, soit 0,6667 kW/tonne frigorifique et un EER de 18.
Le chiffre n’a de sens qu’avec son périmètre et son point de fonctionnement. Le même groupe affiche 5,556 seul et 4,444 avec ses pompes et les ventilateurs de la tour. Ces deux valeurs varient aussi avec la charge et la température de condensation.
COP = puissance frigorifique (kW) ÷ puissance électrique (kW)
Les deux termes sont en kW : le COP est donc sans unité. Plus il est élevé, mieux c’est. Mesurez la production frigorifique avec un compteur d’énergie thermique sur le circuit d’eau glacée, ou à partir du débit et des températures de départ et de retour. Le contrôle du compteur d’énergie thermique couvre cette étape.
kW/tonne frigorifique = puissance électrique (kW) ÷ production frigorifique (tonnes frigorifiques) = 3,517 ÷ COP
Une tonne frigorifique équivaut à 12 000 Btu/h, soit 3,5168525 kW. C’est la puissance qui fait fondre une « short ton » américaine de glace en 24 heures. Plus la valeur est faible, mieux c’est. Les spécifications nord-américaines et l’ASHRAE 90.1 l’emploient pour les groupes à condensation par eau.
EER (Btu/Wh) = COP × 3,412
Un watt correspond à 3,412 Btu/h. L’AHRI et l’ASHRAE 90.1 évaluent les groupes à condensation par air dans cette unité : un EER de 10,964 correspond ainsi à un COP de 3,21. Les fiches européennes diffèrent. Dans la norme EN 14511, l’EER rapporte les kW frigorifiques aux kW électriques et a donc la même valeur numérique que le COP. Un EER EN 14511 de 3,2 correspond à un COP de 3,2, et non de 0,94. Vérifiez l’unité avant toute conversion.
Chaque résultat correspond à un point de fonctionnement. Le rendement varie avec la charge, la température de l’eau glacée et celle de l’eau du condenseur ou de l’air extérieur. Les indices à charge partielle pondèrent plusieurs points. L’IPLV, défini par AHRI 550/590, pondère les rendements à 100, 75, 50 et 25 % de charge respectivement de 1, 42, 45 et 12 %. Le NPLV emploie les mêmes pondérations aux conditions de conception du site. En Europe, le règlement (UE) 2016/2281 définit plutôt des indices saisonniers : SEER pour les groupes de confort et SEPR pour ceux de procédé.
Pour des données par intervalle, calculez le COP d’une période à partir des totaux d’énergie : kWh frigorifiques divisés par kWh électriques. Ne faites pas la moyenne des COP par intervalle. Prenons une heure à 800 kW de froid pour 160 kW électriques (COP 5), puis une heure à 50 kW pour 25 kW (COP 2). La moyenne des deux COP vaut 3,5. Le COP réel sur les deux heures est de 850 ÷ 185 = 4,59. À faible charge et en refroidissement gratuit, de petits dénominateurs font fortement varier les valeurs ponctuelles : excluez les intervalles où les compresseurs sont arrêtés.
L’erreur de température domine souvent l’incertitude du COP. Un circuit d’eau glacée à 7 °C au départ et 12 °C au retour ne présente qu’un ΔT de 5 K. Une erreur de 0,1 K sur cet écart entraîne une erreur de 2 % sur la puissance frigorifique, donc sur le COP. Utilisez deux sondes appariées, installées dans des doigts de gant sur une section droite de tuyauterie et immergées à la bonne profondeur.
300 tonnes frigorifiques représentent 1 055 kW de froid. Le groupe absorbe 180 kW et ses pompes d’eau glacée 20 kW. Le COP sur ce périmètre est de 1 055 ÷ 200 = 5,275, soit 0,6667 kW/tonne frigorifique ou un EER de 18.
COP frigorifique 5,275 Ouvrir dans le calculateur
Une production frigorifique de 1 000 kW pour 180 kW mesurés aux bornes du groupe donne un COP de 5,556. Cela représente 0,633 kW/tonne frigorifique, ou un EER de 18,96 Btu/Wh. Comparez cette valeur au rendement annoncé par le fabricant dans les mêmes conditions.
COP frigorifique 5,556 Ouvrir dans le calculateur
Ajoutez 45 kW pour les pompes d’eau glacée et d’eau du condenseur, ainsi que les ventilateurs de la tour. Le COP de l’installation est de 1 000 ÷ 225 = 4,444, soit 0,791 kW/tonne frigorifique. Le groupe n’a pas changé : seul le périmètre a changé, ce qui réduit le résultat de 20 %. Indiquez le périmètre pour chaque COP communiqué.
COP frigorifique 4,444 Ouvrir dans le calculateur
Rendement du groupe exprimé dans chacune des trois unités, à partir des kW par tonne frigorifique.
| kW/tonne frigorifique | COP | EER (Btu/Wh) |
|---|---|---|
| 0,45 | 7,815 | 26,67 |
| 0,5 | 7,034 | 24 |
| 0,55 | 6,394 | 21,82 |
| 0,6 | 5,861 | 20 |
| 0,65 | 5,411 | 18,46 |
| 0,7 | 5,024 | 17,14 |
| 0,8 | 4,396 | 15 |
| 0,9 | 3,908 | 13,33 |
| 1 | 3,517 | 12 |
| 1,2 | 2,931 | 10 |
| 1,5 | 2,345 | 8 |
À pleine charge, un grand groupe centrifuge neuf à condensation par eau atteint environ 0,50 à 0,56 kW/tonne frigorifique, soit un COP de 6,3 à 7,0. Un groupe neuf à condensation par air affiche un EER d’environ 10 à 11 Btu/Wh, soit un COP de 2,9 à 3,2, car il rejette la chaleur dans l’air extérieur. Les critères d’achat fédéraux américains FEMP demandent 0,501 kW/tonne frigorifique pour un groupe centrifuge d’au moins 600 tonnes frigorifiques et un EER de 10,964 pour un groupe à condensation par air d’au moins 150 tonnes frigorifiques. Les COP mesurés de l’installation, pompes et ventilateurs inclus, sont généralement bien inférieurs à ces rendements nominaux.
Ils expriment le même rapport, inversé et dans des unités différentes : kW/tonne frigorifique = 3,517 ÷ COP. Un COP de 6 équivaut à 0,586 kW/tonne frigorifique.
Le compresseur doit élever la chaleur à une température de condensation supérieure. Pour un groupe à condensation par air, cette température dépend de l’air extérieur. Pour un groupe à condensation par eau, elle dépend de l’eau du condenseur issue de la tour, dont l’écart d’approche augmente avec la température de bulbe humide. À titre indicatif, chaque hausse de 1 K de la température de condensation coûte environ 2 à 3 % de COP.
Mesurez la puissance électrique du groupe, ainsi que celle des pompes et ventilateurs compris dans votre périmètre. Mesurez la production frigorifique avec un compteur d’énergie thermique ou à partir du débit et de sondes appariées de température de départ et de retour, enregistrés sur le même intervalle que la puissance. Voir le suivi des performances du groupe frigorifique.
Un ZEM mesure la puissance électrique du groupe frigorifique et de chaque pompe ou ventilateur inclus dans le périmètre. Une paire de sondes TES mesure les températures de départ et de retour de l’eau glacée du côté frigorifique.
