La climatisation solaire par dessiccation : les systèmes ouverts

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Contrairement à la climatisation solaire produisant de l’eau froide dans un cycle de froid fermé, la climatisation solaire par dessiccation, est un système ouvert.

C’est un système qui travaille directement par déshydratation et refroidissement de l’air.

Il ne demande pas des températures d’entrée très élevées (45 à 95°C), et donc de simples capteurs plans peuvent suffire.

Du fait que le réfrigérant (eau) est en contact direct avec l’atmosphère, on peut aussi utiliser des capteurs à air.

Principe de fonctionnement

Dans la climatisation solaire par dessiccation DEC, de l’Anglais « Dessicant Evaporating Cooling », on aspire l’air extérieur filtré et on le déshydrate avec une roue à sorption pour être ensuite pré-réfrigéré dans un système de récupération de la chaleur.

Ensuite arrosé d’eau, celle-ci s’évapore, en prenant dans l’air la chaleur d’évaporation nécessaire et donc en refroidissant le milieu ambiant.

On peut ainsi refroidir l’air jusqu’à 16°C. Ce procédé fonctionne d’autant mieux que l’air est plus sec, d’où la déshydratation en amont.

Mode de fonctionnement du cycle réfrigérant

Dans ce procédé, la roue à sorption est le point central du système.

Elle contient du gel de silice (silicagel), un déshydratant écologiquement neutre, fabriqué à base de silicium, et qui est bien connu de tous pour, entre autres, servir de déshumidificateur dans les emballages d’appareils électroniques (les petits sachets de granulés qu’on trouve au fond des boîtes des appareils photos, des téléphones portables, de la Hi-Fi, des téléviseurs).

L’air extérieur filtré (1) contient de la vapeur d’eau en suspension qui se fixe sur le gel de silice dans la roue à sorption (2) qui retient les molécules d’eau jusqu’à saturation.

L’air ainsi asséché passe au travers d’un récupérateur de chaleur (3) qui va absorber les calories de l’air sec et ainsi le pré-réfrigéré.

En faisant passer l’air dans un refroidisseur à eau (4), l’eau va absorber les calories restantes dans l’air avant que celui-ci soit propulsé dans le bâtiment à refroidir par un ventilateur (5).

Pour la désaturation en eau du gel de silice de la roue à sorption, un second circuit inverse capte l’air retour réchauffé du bâtiment.

On fait passer l’air dans un refroidisseur à eau (6) puis dans le récupérateur de chaleur (7).

Grâce à l’approvisionnement en chaleur (8) provenant des capteurs solaires avec un niveau de température relativement faible (45 à 95°C), les molécules d’eau présentes dans le gel de silice dans la roue à sorption (9) sont chassées par la vapeur produite par le réchauffement brutal de l’air refroidit (6 et 7) au contact de la chaleur solaire (8) et expulsées par le ventilateur (10) dans l’environnement ou dans un récupérateur.

La roue à sorption est ainsi de nouveau prête à retenir la vapeur d’eau de l’air ambiant au prochain cycle frigorifique.

Schéma de principe de la climatisation DECSchéma de principe de la climatisation DEC

Remarque :

En hiver et dans les périodes de transition (printemps et automne), le système DEC fonctionne comme une climatisation traditionnelle à pompe à chaleur, en utilisant la roue à sorption (2) comme récupérateur de chaleur.

L’installation solaire permet alors grâce à ses capteurs et un circuit de prolongement, de réchauffer l’air entrant (entre 3 et 4).

Retour sur les expériences de fonctionnement

En Allemagne, où des climatiseurs DEC à énergie solaire ont été installés, les retours d’expériences de fonctionnement sont très positifs.

Par comparaison avec les climatiseurs à « absorption » ou à « adsorption », un lien hydraulique stable avec l’installation solaire peut être plus facilement réalisé.

Le seul problème provient des régions trop humides, où la roue à sorption n’est pas suffisante pour déshydrater l’air ambiant.

En conclusion

Les systèmes solaires DEC sont particulièrement efficaces en climat assez sec.

Pour les régions humides, on se tournera vers un système solaire à « absorption » ou à « adsorption ».


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