| Titre : | Etude et analyse des procédés solaire de production de froid par sorption en vue d'une réalisation d'un premier prototype à Biskra |
| Auteurs : | Hocine BENFATAH, Auteur ; Adel Benchabane, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2020 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | climatisation mono-split,climatiseur centralisé à eau glacée,climatiseur solaire à adsorption,soutien de l'État,factures d'électricité. |
| Résumé : |
La consommation d'électricité productrice de froid ménager représente plus de tiers de la
consommation totale dans un logement notamment dans les régions chaudes. Les systèmes de réfrigération conventionnels reposent sur des techniques à compression de vapeur nocives pour la couche d'ozone. Pour éviter de détruire notre planète et répondre aux besoins permanents de refroidissement, il est recommandé d'utiliser les énergies renouvelables et de se concentrer sur leur efficacité dans diverses installations. L’objectif cette thèse est de contribuer à la réalisation d’un climatiseur solaire à adsorption dans la région de Biskra de Climat chaud et semi hybride par la présentation : (i) d’une étude bibliographique des différentes technologies de production de froid adaptées à la région de Biskra ; (ii) une étude de la faisabilité économique et écologique de cette technologie ; (iii) et par la proposition de certains recommandations nécessaires pour la bonne exploitation de cette technologie qui n’est pas encore testée expérimentalement dans un climat similaire à celui de la région de Biskra. L'étude bibliographique montre que les technologies solaires pour le refroidissement par sorption sont parmi les options futures les plus importantes. Ceci s'applique à l'adsorption, l'absorption et la dessiccation. Les inconvénients et avantages de la plupart des technologies actuellement disponibles notamment le refroidissement par adsorption ont été énumérés en étudiant les couples de travail (adsorbant-adsorbat). La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'étude de faisabilité économique réalisée sur deux projets types pour un logement familial dans la région de Biskra, utilisant trois types de climatiseurs: (A) un système classique mono-split, (B) un système solaire à adsorption et (C) un système central classique à eau glacée. Parmi les résultats les plus importants obtenus de point de vue écologique, on constate que le système de climatiseur solaire (B) représente la meilleure option, que ce soit pour le Système (A) ou le Système (C). Quant de point de vue économique, et selon la politique actuelle de soutien de l'État à la facture d'électricité, on constate que le Système (A) représente la meilleure option en termes de coûts d'investissement totaux, de consommation d'électricité et de maintenance. De point de vue coût d’investissement et de protection de l’environnement, l’étude réalisée sur les deux projets a montré la faisabilité du climatiseur solaire syst(B) pour des conditions liées au coût de l’électricité ceci est uniquement dans le cas où l’état réoriente son soutien de cout de l’électricité du climatiseur mono-split syst(A) vers le soutien du coût d’investissement du climatiseur solaire syst(B) pour pouvoir remplacer le climatiseur mono-split syst(A) et centralisé à eau glacée syst(C). |
| Sommaire : |
TABLE DES MATIERES
Remerciement ……………………….……………………………………………...………..…I Résumé…………………….………….......…………………………...………...…………..…..II Table des matières…………………...….…………………………..………….……………....IV Nomenclature…………………………………………………………………......…….............XI Liste des figures………………………….…...………...……………………...……..…....….XIV Liste des tableaux……………………………………………………………..…........……... XVI Introduction générale……………………………...….…………………………………..1 PARTIE 1 : Synthèse bibliographique Chapitre I : Etat de l’art sur les technologies de production de froid 1. Différentes méthodes de production du froid………………………………………………...4 1.1 Mélanges réfrigérants………………………………………………………………..………4 1.2 Détente d’un gaz parfait……………………………………………………………………..4 1.3 Evaporation d’un liquide pur………………………………………………………………...4 1.4 Refroidissement thermoélectrique …………………………………………………………..4 2. Machines frigorifiques…….………...………………………………………………………..5 2.1 Machines frigorifiques à compression mécanique……………………………………………5 2.1.1 Machines frigorifiques à changement de phase…………………………………………….5 2.1.2 Machines frigorifiques à gaz……………………………………………………………….5 2.2 Machines frigorifiques à sorption……………………………………………………………5 2.2.1 Machines frigorifiques à absorption………………………………………………………..5 2.2.2 Machines à adsorption……………………………………………………………………..6 2.2.3 Machines à dessiccation solide……………………………………………………………..7 3. Production du Froid Solaire……..…...………………………………………………………..8 3.1 Refroidissement Solaire Electrique (Photovoltaïque) ………………………………………..8 3.2 Refroidissement Solaire Thermique………………………………………………………….9 Table Des Matières V 3.2.1 Refroidissement solaire par absorption…………………………………………………...10 3.2.2 Refroidissement solaire par adsorption…………………………………………………...12 3.2.3 Refroidissement Solaire Par Dessiccation. ……………………………………………….12 4. Thermodynamique D’adsorption…….………...……………………………………………16 4.1 Principe de l’adsorption…………………………………………………………………....16 4.2 Types d’adsorption………………………………………………………………………....16 4.2.1 Adsorption physique (physisorption) …………………………………………………….16 4.2.2 Adsorption chimique (chimisorption) ……………………………………………………16 4.3 Principe de fonctionnement du cycle idéal…………………………………………………16 4.4 Choix du couple adsorbant/adsorbat………………………………………………………18 5. Conclusions…………………………………………………………………………………20 6. Bibliographie………………………………………………………………………………...22 Chapitre II : Etat de l’art des techniques de rafraichissement de l’air 1. Partie 1 : Climatisation conventionnelle……………………………………………………...26 1.1 Les systèmes à détente directe………………………………………………………......…..26 1.1.1 Climatiseurs individuels…………………………………………………….........................26 1.1.1.1 Les climatiseurs de fenêtre……………………………………………….........................26 1.1.1.2 Les climatiseurs mobiles………………………………………………….........................26 1.1.1.3 Les climatiseurs monoblocs………………………...…………………….........................26 1.1.1.4 Les climatiseurs à éléments séparés……………………………………………………..27 1.1.2 Les armoires de climatisation……………………………………………………...............27 1.2 Les systèmes tout air………………………………………………...……………………...28 1.2.1 Systèmes de climatisation à débit d’air constant…………………………………...……...28 1.2.1.1 Centrales de traitement d’air uni-zone…………………………………………...……...28 1.2.1.2 Centrales de traitement d’air multizones……………….………………………...……...28 1.2.1.3 Les climatiseurs de toiture(ROOFTOP) ………………………………………...……...28 1.2.2 Systèmes de climatisation à débit d’air variable…………………………………………...29 Table Des Matières VI 1.2.2.1 Les centrales de traitement d’air à débit variable 1.2.2.2 Installation à 2 conduits 1.3 Les systèmes tout eau ventilo-convecteurs……………………………………………..…...29 1.4 Autres systèmes……………………………………………………..........................................29 1.4.1 Modules de traitement d’air(MTA) …………………………………………………….....30 1.4.2 Les pompes à chaleur…………………………………………………….............................30 1.4.3 Les systèmes mixtes : les éjecto-convecteurs……………………………………………...31 1.4.4 Volume réfrigérant variable(VRV) ……………………………………………………......33 2. Partie 2 : Climatisation Solaire……………………………………………………...................33 2.1 Climatisation Solaire Electrique (Photovoltaïque) ………………………………………….31 2.1.1 Climatiseur solaire split DC……………………………………………………..................34 2.2 Climatisation Solaire Thermique…………………………………………………….............35 2.2.1 Refroidissement solaire par absorption…………………………………………………...35 2.2.2 Refroidissement solaire à adsorption……………………………………………………..36 2.2.3 Climatisation Solaire Par Dessiccation. …………………………………………………..37 2.2.3.1 Climatisation Solaire Par Dessiccation solide …………………………………………..37 2.2.3.2 Climatisation Solaire Par Dessiccation liquide…………………………………………..39 2.3 Installations de climatisation solaire en Europe…………………………………………….40 3. Conclusion……………………………………………………....................................................41 4. Bibliographie…………………………………………………….................................................44 PARTIE 2 : La faisabilité du climatiseur solaire à adsorption dans la région de Biskra Chapitre III : Faisabilité du climatiseur solaire à adsorption 1 Description du projet I………………………………………………………………………45 2 Hypothèses…………………………………………………………………………………..48 3 Climatiseur mono-split sys(A). ………………………………………………………………49 3.1 Sélection des modèles disponibles dans le marché…………………………………………49 Table Des Matières VII 3.2 Coût investissement………………………………………………………………………..49 3.3 Consommation électrique…………………………………………………………………..49 3.4 Coût Consommation électrique…………………………………………………………….49 4 Climatiseur solaire à adsorption syst(B) ……………………………………………………...51 4.1 Description du syst(B) …………………………………………………….............................51 4.1.1 Refroidisseur par adsorption…………………………..………………………………….51 4.1.2 Les adsorbeurs……………………………………..…………………….............................51 4.1.3 Le condenseur……………………………………...…………………….............................51 4.1.4 Evaporateur…………………...……………...…………………………..............................52 4.1.5 Vannes de régulation…………………………….……………………………………......52 4.1.6 Tour de refroidissement…....…………………..………………………................................52 4.1.7 Capteur solaire plan………………………………………………………………….........52 4.1.8 Réservoir de stockage d’eau chaude…...……………………...……………....…...............53 4.1.9 Ventilo-convecteurs………………………………………………………...........................53 4.1.10 Pompe de circulation……..……………...…………..………………….............................53 4.1.11 Réservoir d’eau froide….…………….………………….......………….............................53 4.2 Principe de fonctionnement du syst(B). ………...………………………….............................53 4.2.1 Première phase…………………………………..……………………….............................53 4.2.2 Deuxième phase…...……………..……………...……………………….............................54 4.3 Sélection des modèles disponibles dans le marché………...….…………….............................55 4.3.1 Refroidisseur a adsorption……....…………………….……....................................................55 4.3.2 Tour de refroidissement……...…………..………………………………………………55 4.3.3 Station de pompage……...………………………..……………………………………...56 4.3.4 Connexion…………...…………………………………………………………………...56 4.3.5 Capteur solaire……...……………………………………………………………………56 4.3.5.1 Besoin d’eau chaude pour le refroidisseur d’adsorption………………………………...58 4.3.5.2 Estimation de la surface de captation…………………………………………………...59 Table Des Matières VIII 4.3.6 Réservoir du stockage d’eau chaude……………………………...………………………61 4.3.7 Réservoir d’eau froide……………….……………………………………………………61 4.3.8 Ventilo-convecteur…………..………………...…………………………………………62 4.3.9 Adoucisseur……………………………………...………………………………………62 4.4 Coût investissement………………………………..………………………………………62 4.5 Consommation électrique……………………..…………………………………………....62 4.6 Coût Consommation électrique……………..……………………………………………...63 5 Comparaison et discussions…………….……………………………………………………65 6 La durée d’amortissement………….………………………………………………………....66 7 Conclusion………….………………………………………………………………………..68 8 Bibliographie………….……………………………………………………………………...70 Chapitre IV : Recommandations sur l’usage du système solaire à adsorption 1 Description du projet II……………………...………………………………………………71 2 Etude du système de climatiseur mono-split syst(A) …….…………………………………...73 2.1 Sélection du système de climatiseur mono-split système……………………………………73 2.2 Coût d’investissement du système de climatiseur mono-split système………………………73 2.3 Consommation électrique du système de climatiseur mono-split système………………..…73 2.4 Coût de la consommation électrique du système de climatiseur mono-split système………..74 2.5 Dégagement de la chaleur au niveau de condenseur du système de climatiseur mono-split…74 2.6 La chaleur rejetée à l’extérieur par le système de climatiseur mono-split système…………...74 2.7 Emission des gaz CO2 par le système de climatiseur mono-split système …………..……....75 3 Etude du système de climatiseur solaire à adsorption…………..…………………………….75 3.1 La sélection…………..………...………...………………….…………………………...…75 3.1.1 Refroidisseur à adsorption, tour de refroidissement, Station de pompage et tubes de connexion…………...…………………...…………………………….……………………….75 3.1.2 Le capteur solaire plan…………..…………………………...…………….…………….76 3.1.3 Ballon solaire pour le stockage de la chaleur…………..………………………………….76 3.1.4 Citerne à eau…………..……….…..…………………………….……………………….76 Table Des Matières IX 3.1.5 Ventilo-convecteur……………..………………….………..…………………………….76 3.1.6 Adoucisseur…………..………………...………………………...……………………….76 3.2 Coût d’investissement……………..…………………………….………………………….77 3.3 Consommation électrique………….…………..……………..…………………………….77 3.4 Coût de la consommation électrique…………..……….……..…………………………….77 3.5 La chaleur rejetée à l’extérieur…….....…………………………………..……….……..…...77 3.6 Emission des gaz CO2….……..…………………………..…..……………………………80 4 Etude du système de climatiseur centralisé à eau glacée…………..……….…….……………80 4.1 Sélection des composants…………..…………….…….……..……………………………80 4.1.1 ventilo-convecteur…………..………………………..……..……………………………80 4.1.2 Groupe eau glacée…………..……….……..……………………………………………..81 4.1.3 Circulateur et adoucisseur…………………………….……..……………………………82 4.2 Coût investissement………………………..…..……….……..……………………………82 4.3 Consommation électrique……………………...……….……..……………………………82 4.4 Coût de consommation électrique ……………..……….……..……………………………82 4.5 Dégagement de la chaleur au niveau du condenseur…………..……….….…...……………81 4.6 La chaleur rejetée à l’extérieur…………..……………....……..……………………………82 4.7 Emission des gaz CO2…………..………………..…….……..……………………………83 5 Comparaison et discussions …………..……………...….……..………….…………………83 5.1 Coût d’investissement…………..………………...…….……..……………………………83 5.2 Consommation électrique…………….……..…………………...…….……..…………..…83 5.3 Coût de consommation électrique ………………...……………...…….……..……………83 5.4 Dégagement de chaleur au condenseur et au tour de refroidissement………....……………84 5.5 La chaleur rejetée à l’extérieur…………………..………………...…….……..……………84 5.6 Emission des gaz CO2…………....…...…….……..……………...…….……..……………84 5.7 Récapitulation……….…………...………...…….……..……………….……..……………84 6 La durée d’amortissement……………………...…………..……….…….……..……………87 Table Des Matières X 7 Conclusion……………...………………...…….……..………………….……..……………90 8 Bibliographie………………………...…….….…..………………...…….……..……………92 Conclusion générale…………………..…………….…………………………93 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/1050 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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