PartagerICR 2019: tour d'horizon des thèmes de recherche actuels dans le froid (partie IV)
Le stockage d’énergie, le conditionnement d’air à déshydratant, les pompes à chaleur haute température ou encore les technologies à éjecteur ont constitué quelques-uns des thèmes dominants du dernier congrès de l’IIF. Suite de la synthèse des présentations-clés d’ICR2019.
Conditionnement d'air (suite)
L’amélioration de l’efficacité énergétique couplée à la possibilité de
contrôler un niveau d’humidité adéquat et une ventilation suffisante
d’air frais est un objectif de longue date des systèmes de CVC. Un
climatiseur traditionnel à compression de vapeur (CV), qui adopte la
méthode de déshumidification basée sur le refroidissement pour gérer les
charges sensibles et latentes, fonctionne à une température
d'évaporation plus basse (5–7 °C). Cela se traduit par un COP plus
faible (2,8-3,6, en général). Des systèmes de régulation indépendants de
la température et de l'humidité (THIC) ont été proposés pour surmonter
ces difficultés ; cependant, leur COP est pénalisé par l'effet de
chaleur de sorption. Dans leur présentation-clé (4), Ruzhu Wang, Lingji
Hua, Tianshu Ge, Yaodong Tu et Xiangyu Sun décrivent une pompe à chaleur
à déshydratant solide basée sur des évaporateurs / condenseurs enrobés
de déshydratants (DCE / DCC). Les déshydratants absorbent l'humidité de
manière presque isotherme et peuvent être régénérés par la chaleur de
condensation. Après optimisation du frigorigène et du déshydratant, les
DCC / DCE proposés présentent un transfert de chaleur et de masse
faiblement couplé. Le système affiche un COP de 6-7, permettant de
doubler l’efficacité des pompes à chaleur actuellement utilisées dans le
secteur résidentiel, ce qui ouvre une fenêtre sur le développement
futur des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation
ainsi que sur un large éventail d’applications THIC.
Les pompes à chaleur ont été l’un des thèmes majeurs de ce congrès (100 communications) et l’accent a été mis sur les pompes à chaleur à haute température (20 communications)
Dereje S. Ayou, José Miguel Corberan et Alberto Coronas (5) soulignent que les pompes à chaleur à haute température (HTHP) offrent la possibilité de transformer les sources de chaleur à basse et moyenne températures en chaleur utile à haute température pour les processus industriels. Elles peuvent être mises en œuvre dans un large éventail d’industries en tant que solutions de récupération de chaleur, y compris les industries des boissons, des produits chimiques, de l’alimentation, du papier, du cuir et du textile. En outre, des activités de recherche et de développement sont en cours pour exploiter pleinement le potentiel de récupération de chaleur des HTHP à une température de la chaleur fournie supérieure à 90 °C.
Outre les pompes à chaleur à compression de vapeur (VCHP), il existe différents types de technologies de pompes à chaleur disponibles dans le commerce pour les applications à haute température. Les technologies concernent principalement le transformateur de chaleur à absorption (AHT) et la pompe à chaleur à compression-résorption (CRHP).
Les HTHP disponibles sur le marché et basées sur la technologie à absorption sont principalement des systèmes AHT eau / LiBr mono-étagés avec une puissance de chauffage comprise entre 150 et 10 000 kW. Les COP thermiques sont compris entre 0,45 et 0,5. La température de la chaleur fournie par ces pompes à chaleur peut atteindre jusqu'à 160 °C avec une élévation de température allant jusqu'à 50 K. Quelques applications de pompe à chaleur sont disponibles pour un apport de chaleur à haute température, entre 90 et 100 °C, en utilisant une AHP simple effet eau / LiBr, alors qu’il n’existe pas de AHP à simple effet eau / ammoniac pour une température d’alimentation supérieure à 90 °C en raison de la pression de fonctionnement élevée ne permettant pas l’utilisation de composants standard. La technologie actuelle basée sur le CRHP ammoniac / eau fournit une chaleur pouvant atteindre 120 °C. Les COP électriques obtenus avec la technologie CRHP sont d’environ 2,4 (avec une élévation de 75 K), 4,3 (avec une élévation de 65 K) et 6,1 (avec une élévation de 22 K). Les études théoriques et expérimentales menées par plusieurs chercheurs dans la littérature ont montré qu’une élévation de température plus élevée (supérieure à 85 K) pouvait être obtenue avec un AHT à double élévation eau / LiBr avec un potentiel de conversion de plus de 30 % des excédents de chaleur à des températures basses à moyennes jusqu'à un niveau utile de haute température.
Enfin, il existe un fort potentiel pour les technologies AHT et CRHP pour une élévation de température et une température d’alimentation en chaleur supérieure à 160 °C, limite actuelle de la technologie VCHP. Par conséquent, afin de capitaliser sur ces potentiels, des travaux de recherche et développement restent nécessaires.
La cryogénie a également été présente au cours de ce congrès ainsi qu’en atteste la présentation-clé de Noburu Motomura (6) sur la cryoconservation des tissus cardio-vasculaires humains. La cryoconservation des tissus humains a été réalisée depuis plus de 30 ans dans diverses applications biomédicales. En chirurgie cardiovasculaire, des tissus humains cryoconservés sont désormais utilisés dans les cas d'infection tissulaire, tels que l'endocardite valvulaire cardiaque, l'endocardite prothétique valvulaire cardiaque, la greffe artificielle, etc. Le taux de mortalité de l'endocardite valvulaire artificielle utilisant une allogreffe cardiaque cryoconservée n'est désormais que d'environ 15 %.
L’ensemble de ces présentations est disponible dans la base de données Fridoc (voir liens ci-dessous).
L’ensemble des autres communications du Congrès peut être téléchargé ici.
Les membres de l’IIF bénéficient d’un quota de téléchargements gratuits.
(4) Ruzhu Wang, Lingji Hua, Tianshu Ge, Yaodong Tu, Xiangyu Sun, Highly efficient heat pump with desiccant coated evaporator and condenser: principle and application: https://bit.ly/2IUkJT0
(5) Dereje S. Ayou, José Miguel Corberan, Alberto Coronas, Current status and new developments on high temperature heat pumps: https://bit.ly/31lsNma
(6) Noboru Motomura, Cryopreservation of human cardiovascular tissues: clinical application and storage devices: https://bit.ly/2MK4hGf