1

Klim

ades

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2/2

010Le concept de

climatisation/chauffage solaire et quelques retours d’expériences

Daniel Mugnier

2

Klim

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010

Marché mondial de la climatisation

Sources: www.industrie.gouv, AIE, Observatoire de l’énergie, ADEME, www.cenerg.ensmp.fr, FFB

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Klim

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010

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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Klim

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010

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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010

0

200

400

600

800

1000

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Janu

ar

Febru

ar

März

April

Mai

Juni Juli

Augus

t

Septem

ber

Oktobe

r

Novem

ber

Dezem

ber

10

30

50

70

90

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150

170

190

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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010

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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200

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Radiation solaireRadiation solaireRadiation solaire

Jan Fev Mars Avril Mai Juin Jul Août Sept Oct Nov Dec

W/m

²

kW

Cumul des besoins

Cumul des Cumul des besoinsbesoins

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010

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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010

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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010

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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Klim

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010

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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010

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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Klim

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010

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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Klim

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010

1. GICB Banyuls (1991)

2. Installation SOLACLIM PROMES (2008)

3. Projet AFPA Montpellier (étude 2009)

Retour d’expériences…en Languedoc Roussillon

15

Klim

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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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Klim

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010

0

50

100

150

200

250

300

350

400

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

17

Klim

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2/2

010

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

18

Klim

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010

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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Klim

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010

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

20

Klim

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010

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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Klim

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010

0123456789

1011121314151617181920

09:27

09:47

10:07

10:27

10:47

11:07

11:27

11:47

12:07

12:27

12:47

13:07

13:27

13:47

14:07

14:27

14:47

15:07

15:27

15:47

16:07

16:27

16:47

17:07

17:27

17:47

18:07

18:27

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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Klim

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010

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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010

Performances en chauffage (hiver 08/09)

0

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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010

Saison climatisation 2009

SOLACLIM Perpignan

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010

Bilan sur une année glissante 2008-2009

SOLACLIM Perpignan

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010

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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Klim

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010

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)

28

Klim

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010

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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010

Bilan thermique globalSynthèse production & charge sur l’année complète

AFPA Montpellier (projet)

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010

Valorisation thermique solaire & Efficacité électrique

AFPA Montpellier (projet)

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010

Coût prévisionnelde l’opération

AFPA Montpellier (projet)

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010

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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Klim

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010

Merci de votre attention

+ d’infos : www.solair-project.euwww.tecsol.fr