RAEE Climatisation Solaire [PDF]

Zitiervorschau

Introduction à la climatisation solaire CNFPT – 23 février 2007 Noémie POIZE – Rhônalpénergie - Environnement

Contexte • Présentation des technologies utilisant l’énergie solaire active • Nécessité cependant d’envisager cette solution après avoir diminué au maximum les besoins en climatisation (baisse des charges internes, protections solaires, etc.)

Maîtrise passive des températures • • • • • • •

Apports internes Orientation Espaces extérieurs Protection solaire Inertie thermique Isolation Ventilation

matériaux orientation Protection solaire ouvertures ventilation végétation

Le projet Climasol • 7 pays européens • Diminuer les besoins en rafraîchissement, promouvoir la climatisation solaire • État de l’art, inventaire des installations existantes, formations, 20 études de faisabilité dont 4 en France

Les différents systèmes

Conversion en chaleur

Conversion en électricité

Compression Absorption

Adsorption

Cycles fermés

Dessicant cooling Cycles ouverts

3 techniques au stade commercial

Les différents systèmes

Rappel : climatisation classique Source chaude Th

Haute pression

Fluide frigorigène gazeux à T1>Th

Fluide frigorigène liquide

Condenseur

Compresseur Détendeur

Basse pression

Fluide frigorigène gazeux

Evaporateur

Source froide Tf

Local à climatiser

Fluide frigorigène diphasique à To 80 °C Qc = Qf + Qh 2,5 kW

Qh Compression

1,5 kW

1 kWf

Qf=0,65xQh

• Machine double effet : COP =1 à 1,1 • Temp : 170°C Qc = Qf + Qh

Coefficient de Performance (COPtherm ) = froid utile chaleur motrice

2 kW

Qh Compression

1 kW

1 kWf

Qf=1,1xQh

Limites thermodynamiques TC TH − TM ⋅ TH TM − TC 1.80

COPideal =

1.60

absorption double effet

idéal

1.40

COP

1.20

absorption simple effet

1.00 0.80 0.60

Température Température d‘eau d‘eauglacée glacée: : 8°C 8°C Température Températurede de refroidissement: refroidissement: 28°C 28°C

0.40 0.20 0.00 45

60

75

90

105

Hot water inlet [°C[

120

135

150

Le marché de la climatisation par absorption • Les fabricants principaux de machine à absorption sont: Hitachi, Kawasaki, Trane, York, Yazaki, Robur – Technologie très répandue aux Etats-Unis et au Japon (machines au gaz)

• La plupart sont de puissance > 100kW et des températures de fonctionnement > 100°C • Machines de puissance assez faible + température de fonctionnement « faible » : – – – –

Yasaki : machine de 35kW, Temp : 80-100°C Thermax : 35kW Phonix : au stade pré-commercialisation, 10kW Rotartica : 4,5 kW (récent)

• 34 installations « commerciales » de climatisation solaire identifiées dans les 7 pays participants au projet Climasol, 3 en France.

Avantages et inconvénients " Consommation électrique 20 fois inférieure à celle du compresseur remplacé " Fluide frigorigène inoffensif (eau), sel absorbant présent à l’état naturel et sans impact environnemental " Nuisance sonore du compresseur supprimée

– Appoint nécessaire pour garantir une température de consigne : appoint possible au gaz mais COP faible (intéressant si le solaire couvre plus de 80% des besoins) ou appoint électrique (investissement supplémentaire)

Exemple : Groupement interproducteurs Collioure Banyuls

• • • •

crédit photo : Tecsol

année de construction : 1991 coût : 295,4 kF HT, soit 150 kF HT de surcoût 130 m² de capteurs à tubes sous vide groupe à absorption : # puissance froid nominale : 52 kW # COP : 0,57 • puissance tour de refroidissement : 180 kW • ballon tampon de 1000 litres

Schéma de principe Refroidissement Radiation solaire

Niveau 0

Niveau -1 Eau fraîche

Niveau -2

Rejet de chaleur

Réservoir d’eau chaude Eau chaude

Capteurs solaires Eau chaude

Schéma de l ’installation

Machines de refroidissement à absorption

Apport de chaleur

Eau chaude

Machines à adsorption • Utilise la propriété d’un solide d’adsorber (piéger en surface) un gaz à basse température (2030°C) et de le désorber à plus haute température (50-80°C) • Le couple solide/gaz le plus utilisé est le couple silica-gel/eau • L’eau sert de fluide frigorigène (pression proche du vide)

Machine à adsorption (cycle discontinu) condenseur eau de refroidissement eau de refroidissement

eau chaude

! Etape 1

Désorption

Adsorption

eau glacée évaporateur

condenseur

! Etape 2

eau de refroidissement eau de refroidissement

eau chaude

Adsorption

Désorption

eau glacée

évaporateur

Performance de l’adsorption • COP =0,6 – 0,65 • Temp : 55 - 90 °C (permet d’utiliser des capteurs plans) Qc = Qf + Qh 2,5 kW

Qh Compression

1,5 kW

1 kWf

Qf=0,65xQh

Le marché de la climatisation à adsorption • 8 installations à adsorption « commerciales » (hors R&D) identifiées dans les 7 pays participants au projet Climasol, aucune en France • Machines de puissance