I.1.3.1. Installation de climatisation par sorption
Les machines à sorption (absorption et adsorption) peuvent
être caractérisées par trois températures:
· Une température haute (TH) correspondant à
la chaleur motrice fournie au système (circuit d'eau chaude);
· Une température basse (TF) correspondant à
celle de la "production de froid"(circuit d'eau glacée);
· Une température intermédiaire (TM) au niveau
de la quelle la quantité de chaleur prélevée sur l'eau
glacée et la chaleur motrice doivent être évacuées,
le plus souvent au moyen d'une tour de refroidissement ouverte (circuit de
refroidissement).
Qchaud
La figure 5 représente le schéma de principe du
processus
Qfroid
TH
Qrejetée
TM
TF
![]()
Figure 5: Schéma de principe du
processus
· Qfroid est la quantité de chaleur extraite de l'eau
glacée au niveau de l'évaporateur.
· Qchaud requise pour faire fonctionner le processus
(chaleur motrice).
· Qrejetée, somme de Qchaud et Qfroid, est la
quantité de chaleur à évacuer à la
température moyenne TM.
Un paramètre clé pour décrire
l'efficacité d'une machine à sorption est le coefficient de
performance thermique (COP), défini par le rapport entre la chaleur
extraite de l'eau glacée (production de froid) et la chaleur motrice du
processus:
COP = Qfroid/Qchaud
Ce paramètre est différent du COP conventionnel
(COP conv) d'un groupe de froid classique à compression
électrique, défini par:
COPconv = Qfroid/Eélectricité.
Où Eélectricité représente la
consommation électrique du groupe à sorption.
Il convient de signaler que dans l'optique de ce mémoire,
Qchaud sera essentiellement fourni par des capteurs solaires, via,
éventuellement un système d'appoint.
On peut noter que, plus le COP est faible, plus la
quantité de chaleur à fournir au système et celle qui doit
être évacuée dans la tour de refroidissement sont
élevées. A l'inverse, une valeur élevée du COP est
un avantage permettant de réduire à la fois le besoin en chaleur
motrice et la consommation électrique des pompes.
La température de l'eau glacée dépend du
système de distribution installé dans les pièces.
Lorsqu'une déshumidification de l'air est nécessaire, la
température de l'eau glacée doit être inférieure au
point de rosée (6°à 9°c en général) (.Cf.
Bibliographie: guide de climatisation solaire).Lorsque l'on souhaite uniquement
un abaissement de température, sans déshumidification, une
température d'eau glacée de 12° à 15°c est
suffisante, conduisant à des meilleures performances de la machine.
a) Machines à absorption.
Schéma de principe:
La figure 6 donne le schéma de principe d'une machine
à absorption.
Eau de refroidissement
Eau de refroidissement
Eau glacée
EVAPORATEUR
ABSORBEUR
Eau chaude
(Chaleur motrice)
GENERATEUR
CONDENSEUR
Vanne de détente
Pompe de circulation
![]()
Figure 6 : Schéma de principe
Le principe est tel que la "production du froid " est
basée sur l'évaporation du réfrigérant (l'eau) dans
l'évaporateur à très basse pression. La vapeur d'eau est
alors "aspirée" dans l'absorbeur, contribuant à la dilution de la
solution H20/LiBr.
L'efficacité du processus d'absorption nécessite un
refroidissement de la solution. Cette dernière est pompée en
continu dans le générateur où elle est chauffée
(chaleur motrice). La vapeur d'eau ainsi générée est
envoyée dans le condenseur, où elle se condense. L'eau liquide,
après passage dans une vanne de détente, retourne ensuite
à l'évaporateur.
Nous constatons que la compression thermique est obtenue en
utilisant un couple réfrigérant/liquide absorbant, et source de
chaleur qui remplace la consommation électrique du compresseur
mécanique.
Pour de l'eau glacée au dessus de 0°c, comme c'est le
cas en climatisation, c'est le couple "eau/bromure de lithium
(H²O/LiBr.)Qui est utilisé, l'eau étant le
réfrigérant (Cf. Bibliographie:Guide de climatisation solaire).La
pompe de circulation utilisée doit être très faiblement
consommatrice d'électricité.
b) Machines à adsorption
Ici, au lieu d'une solution liquide, un matériau solide
(un adsorbant) est utilisé. Ces systèmes utilisent l'eau comme
réfrigérant et le silica-gel comme adsorbant.
La figure 7 donne le schéma de principe d'une machine
à adsorption.
Eau chaude
(Chaleur motrice)
Eau glacée
Eau de refroidissement
Eau de refroidissement
EVAPORATEUR
CONDENSEUR
2
1
![]()
Figure 7 : Schéma de principe d'une machine à
adsorption.
La machine comprend deux compartiments (1 et 2), un
évaporateur et un condenseur L'absorbant du premier compartiment est
régénéré par chauffage (eau chaude solaire), la
vapeur d'eau ainsi générée étant envoyée
dans le condenseur où elle se condense. L'eau liquide via une vanne de
détente est envoyée à basse pression dans
l'évaporateur où elle s'évapore (phase de"production de
froid").
L'adsorbant du deuxième compartiment maintient la basse
pression en adsorbant cette vapeur. Ce compartiment doit être refroidi
pour entretenir le processus d'adsorption. Lorsque la production du froid
diminue (saturation de l'adsorbant en vapeur d'eau), les fonctions de deux
compartiments sont permutées par ouverture et fermeture des clapets.
Il est impérieux d'avoir présent à
l'esprit que dans le cas des installations à sorption,
l'évaporateur fait office du local ou de la pièce à
climatiser.
5
4
3
2
1
Air frais et sec
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