La climatisation solaire par adsorption

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La climatisation solaire par « adsorption » est une technique moins connue, et beaucoup moins utilisée que les techniques par « absorption ».

Mais nécessitant des températures d’entrée beaucoup plus faibles (60 à 95°C), on peut utiliser de simples capteurs plans, moins coûteux à l’achat.

De plus, son fonctionnement très simple ne nécessite pas d’additifs réfrigérants polluants, mais simplement de l’eau naturelle.

C’est donc une technologie écologique qui vaut la peine d’être étudiée.

Principe de fonctionnement

La climatisation solaire par « adsorption » utilise aussi de l’eau comme pour les systèmes par « absorption », mais avec cette technique, l’eau est absorbée à la surface d’un corps comme le gel de silice (silicagel), qui agît comme réfrigérant en libérant de la chaleur de liaison.

C’est comme pour le système à « absorption », un système qui fonctionne en circuit fermé mais qui utilise dans ce cas, un moyen de sorption solide, le gel de silice.

Contrairement aux systèmes à « absorption » qui peuvent développer des puissances allant jusqu’à 5 000 kW, une climatisation solaire à « adsorption » se limite dans des puissances de 50 à 430 kW.

Mode de fonctionnement du cycle réfrigérant

Le dispositif réfrigérant à « adsorption » se compose d’un récipient sous vide, subdivisé en quatre chambres.

Deux des chambres sont remplies d’un sorbant, du gel de silice. Le réfrigérant est tout simplement de l’eau.

Dans la première chambre, l’évaporateur (1), le réfrigérant s’évapore sous basse pression et à basse température. La chaleur d’évaporation nécessaire est extraite de l’eau à refroidir.

Dans la seconde chambre, le désorbeur (2), alimenté par la chaleur solaire des capteurs à environ 80°C, l’échangeur de chaleur est un serpentin de cuivre enrobé de gel de silice qui remplit la chambre. La chaleur solaire « chasse » le réfrigérant absorbé par le gel de silice.

Dans la troisième chambre, l’accumulateur ou « adsorbant » (3), la vapeur d’eau est adsorbée par le gel de silice qui enrobe le serpentin de cuivre, comme dans la seconde chambre.

La chaleur qui en résulte est évacuée vers une tour de réfrigération.

Il y a donc un échange entre la chambre deux (le désorbeur) et la chambre trois (l’adsorbant) après chaque cycle de réfrigération/chauffage.

La quatrième chambre supérieure est le condenseur (4). Le réfrigérant y est condensé, puis conduit dans l’évaporateur.

Toutes les chambres sont reliées par des vannes à clapet, actionnées automatiquement par les écarts de pression dominants, de sorte qu’un processus circulaire périodique fermé s’établit.

La chaleur perdue peut éventuellement être récupérée. Le cycle total dure environ sept minutes avec un passage de vingt secondes lors de la phase de transition de flux entre deux chambres, de sorte que la chaleur est récupérée.

Schéma de principe d’une climatisation à adsorptionSchéma de principe d’une climatisation à adsorption

Les avantages d’une climatisation à adsorption

  • C’est un système assez simple de conception avec peu de pièces en mouvement (seulement les vannes à clapet).
  • C’est un système aux frais de fonctionnement économiques si on le compare à une climatisation traditionnelle.
  • En cas d’arrêt brutal du système, cela n’entraîne aucun dégât et le redémarrage est très facile.
  • Au démarrage, la température de refroidissement est atteinte en deux minutes.
  • La température d’entrée de l’eau chaude peut atteindre 100°C sans porter préjudice au système.
  • On peut facilement atteindre des températures de 5°C au niveau de l’eau froide, ce qui est largement suffisant pour une climatisation.
  • La combinaison de gel de silice comme adsorbant et d’eau, comme réfrigérant, protège l’environnement.
  • Le gel de silice ne vieillit pas et se régénère pendant les cycles de fonctionnement sans aucune perte d’adsorption.

En conclusion

Cette technologie est récente mais prometteuse pour le refroidissement des locaux du tertiaire.

Cela peut être un très bon investissement pour des hôtels par exemple.


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