climatisation/chauffage solaire et quelques retours d
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010Le concept de
climatisation/chauffage solaire et quelques retours d’expériences
Daniel Mugnier
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Marché mondial de la climatisation
Sources: www.industrie.gouv, AIE, Observatoire de l’énergie, ADEME, www.cenerg.ensmp.fr, FFB
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Consommation d’électricité en Europe
Source: Adnot et al: Energy efficiency of airconditioners. Studies for the Commission of the EU (DG TREN)
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Capteurs solaires
Échangeur/Stockage
Tour de refroidissement
Machine frigorifique à absorption
Chaleur extraite du local (rafraîchissement)
75 – 95°C
75 – 95°C
25 - 35°C
7 – 12 °C
1 kW/m2550 W
500 W
325 W
825 W
Capteurs solaires
Échangeur/Stockage
Tour de refroidissement
Machine frigorifique à absorption
Chaleur extraite du local (rafraîchissement)
75 – 95°C
75 – 95°C
25 - 35°C
7 – 12 °C
1 kW/m2550 W
500 W
325 W
825 W
Système deRefroidissement
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Capteurs solaires
Échangeur/Stockage
Volume chauffé35 – 60°C
25 - 40°C
0,7 kW/m²550 W
500 W
Injection de chaleur
Appoint chaud
Capteurs solaires
Échangeur/Stockage
Volume chauffé35 – 60°C
25 - 40°C
0,7 kW/m²550 W
500 W
Injection de chaleur
Appoint chaud
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Pourquoi du solaire pour la clim ?• Coïncidence gains solaires et charge frigo
• Réduction pics de consommation électrique dus à la climatisation
kW
Besoins chaudBesoins chaudBesoins chaudRadiation solaireRadiation solaireRadiation solaire
Jan Fev Mars Avril Mai Juin Jul Août Sept Oct Nov Dec
W/m
²
Besoins froid
Besoins Besoins froidfroid
Besoin ECSBesoin ECSBesoin ECS
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Pourquoi du solaire pour la clim ?• Coïncidence gains solaires et charge frigo
• Réduction pics de consommation électrique dus à la clim
• Taux d’utilisation maxi du solaire toute l’année
• Réduction des surchauffes des systèmes solaires destinés au chauffage(systèmes combinés)
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Radiation solaireRadiation solaireRadiation solaire
Jan Fev Mars Avril Mai Juin Jul Août Sept Oct Nov Dec
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Cumul des besoins
Cumul des Cumul des besoinsbesoins
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Principes de base
CHALEUR
PROCEDETHERMIQUE
DE CLIMATISATION
EAU GLACEE
TRAITEMENT D’AIR
• Cycles fermés production d’eau glacée (absorption,
adsorption)• Cycles ouverts traitement de l’air (DEC solide et liquide)
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Cycles ouverts – systèmes DECDessicant Evaporative Cooling = Procédé par roue de déshumidification et froid évaporatif
• Sorption solideroue dessicantesilica-gel ou matrice LiCl (future
Zeolite)sur le marché
• Sorption liquideéchangeur à plaque et ‘lit de solution’solution liquide de LiCl (possibilité de
stockage)projet pilotes
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Cycles fermés – machine eau glacée
• sorption liquide (ABSORPTION):couple LiBr/eau, LiCl/eau ou eau/ammoniacsimple et double effet
Production d’eau glacée ou de glace par des machine à sorption
• sorption solide (ADSORPTION):couple silica-gel / eau (future: Zeolith)quelques produits commerciaux
• autres- procédés thermochimiques- etc..
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Europe: leader du développement des petites machines
AB – NH3/H2O - 50 kW
AB – H2O/LiBr – 17/105 kW
AB – H2O/LiBr – 15/30 kW
AD – H2O/Silicagel – 7,5/15 kW
AD – H2O/Zeolith – 10 kW
AB – H2O/LiCl – 7 kW
AB - NH3/H2O - 12 kW
AB - NH3/H2O - 50 kW
AB : Absorption AD : Adsorption
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Niveaux de température solaires
• Systèmes DEC : 50-80°C Capteurs à air, plans
• Adsorption : 65 – 85°C (nom. 75°C)Capteurs plans, à tubes sous vide
• Absorption simple effet : 55 – 100°C(nom. 85°C)Capteurs plans, à tubes sous vide
• Absorption double effet : 150 – 180°CCapteurs à tubes sous vide, capteurs àconcentration
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Installations climatisation/chauffage solaire Etat de lieux
• 20 installations recensées (10/2009)
• 2 adsorption – 17 absorption – 1 DEC
• 15 en fonctionnement (75%)
• Puissance frigorifique cumulée : 600 kW (moyenne à 40 kW)
• Répartition géographique :
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1. GICB Banyuls (1991)
2. Installation SOLACLIM PROMES (2008)
3. Projet AFPA Montpellier (étude 2009)
Retour d’expériences…en Languedoc Roussillon
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010Cave du GICB
Banyuls/mer(FR)
(1992)
Capteurs solaires: 216 m² / 132 m²(tubes sous vide)
Fabricant: J.GIORDANO Ind. (FR)
Puissance froid:52 kWf
Fabricant: Yazaki (JP)
GICB Banyuls sur MerLa plus vieille installation en fonctionnement en Europe !!
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jun > sep jul > aug0.52
0.53
0.54
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.6
Circuit prim.GénérateurEvaporateurCOP
kWh / jour
Une installation :
GICB Banyuls sur Mer
très fiableperformante
rentable pour le propriétaire
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Mise en route
2%
Electricité
5%
Condensation
5%
Production froid
16%
Local technique
9%
Monitoring
3%
Capteurs
60%
Investissement : 220 000 € (1991)
GICB Banyuls sur Mer
Répartition des coûts
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Bâtiment : bureaux du laboratoire du CNRS (180 m²)
Situation géographique : Perpignan, climat méditerranéen
Composants: 25 m² capteurs ; adsorption 7,5 kW ; drycooler
Capteur plan double vitrage Zone traitéeMachine à adsorption
Installation de rafraîchissement/chauffage solaire
SOLACLIM Perpignan
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Contraintes d’implantation: intégration à un bâtiment existant
Particularité: système auto-vidangeableavec capteurs plan double vitrage horizontaux
1ère mise en route : juillet 2008
2 Modes de fonctionnement : rafraîchissement de mai à octobre / chauffage de novembre àmars
SOLACLIM Perpignan
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Ballonsolaire300 l
Adsorption chiller
Distributionloop chilled/hot
water
P sol
P gén
P evap
Bufferstorage300l
Solarcollectors
Tscap
P cond
TbbThb
Drainback tank
Tsba P eg
Tec
C2
C1
Teev
C3
C4
Ens
Tsc
TsevTeg
Tsg
Teb
Tsb
Drycooler
cold water net
Solénoïd valve
Outside
Technicalpremice
TregTdeg
Softener
Text
C5
Schéma hydraulique: fonctionnement en mode rafraîchissement
SOLACLIM Perpignan
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Pow
er (k
W)
Psol Pgen Pcond Pev Pdist
Puissances mises en jeu en mode rafraîchissement(15 juillet 2008)
SOLACLIM Perpignan
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Schéma hydraulique: fonctionnement en mode chauffage
Ballonsolaire300 l
Adsorption chiller
Distributionloop chilled/hot
water
P sol
P gén
P evap
Bufferstorage300l
Solarcollectors
Tscap
P cond
TbbThb
Drainback tank
Tsba P eg
Tec
C2
C1
Teev
C3
C4
Ens
Tsc
TsevTeg
Tsg
Teb
Tsb
Drycooler
cold water net
Solénoïd valve
Outside
Technicalpremice
TregTdeg
Softener
Text
C5
Passage au mode chauffage en octobre
SOLACLIM Perpignan
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Performances en chauffage (hiver 08/09)
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500
1000
1500
2000
2500
3000
Octobre Novembre Décembre Janvier Février Mars
Months
Ener
gy k
Wh
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
Ensoleillement
Energie solaireEnergie distrib
COP électrique
Valeur moyenne COP = 15
SOLACLIM Perpignan
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Vue aérienne du site AFPA St Jean de Védas
NORD
Site de l’AFPA :- 28 bâtiments- 2 chaufferies- des bâtiments administratifs- des bâtiments de formation
Comment choisir la zone cible :
- Fréquentation homogène sur l’année- Possibilité d’implantation capteurs- Possibilité d’implantation en local technique- Approche pédagogique
AFPA Montpellier (projet)
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Bâtiment FPA-CIP : formation des stagiaires AFPA
Surface : 1150 m² sur 2 niveaux
Implantation capteurspossible
Implantation dans chaufferie possible
Vue bâtiments 24 & 25
AFPA Montpellier (projet)
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ESCALIER
AFPA - St Jean de Védas (34)
Etude de FaisabilitéClimatisation/chauffage solaire
Implantation capteurs et cheminementcanalisations
TECSOL BP 90434 - 66004 PERPIGNANTél : 04.68.16.16.40 Fax : 04.68.16.16.41
Novembre 2009Schéma n° 02
1m
1m
2m
O
EN
S15°
12,4m
10,6m
hsp :3,05mS
Ball
on Chaudière
G E
ESCA
LIER
DCh
Machine
C
Drycooler
2.00 m
1.20 mBâtiment 25
FORMATIONMACONNERIE
(RDC)
CHAUFFERIE(RDC)
TOITURE AIRECOUVERTE
(R+1)
Implantation descapteurs solaires
AFPA Montpellier (projet)
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Bilan thermique globalSynthèse production & charge sur l’année complète
AFPA Montpellier (projet)
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Valorisation thermique solaire & Efficacité électrique
AFPA Montpellier (projet)
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Bilan économique
Estimé à 2% coût projet par an : 1 500 €/an
Entretien maintenance
PAC renouvelé tous les 10 ans : 30 000 € sur 20 ans
Coût renouvellement matériel évité
Indicateurs environnementaux
CO2 évité Base référence 273 g/kWh gaz et 120 g/kWh élec :
2,4 tonnes/an
Equivalent à 2 voitures parcourant 8 500 km/an
AFPA Montpellier (projet)
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