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Développement d’un nouveau concept de refroidisseurs à absorption compact et à bas coût : application au cas du rafraichissement solaire pour des climats chauds

Development of a new concept of compact and low-cost absorption chillers: application in solar cooling for hot climates

Auteurs : ALTAMIRANO CUNDAPI A.

Type de monographie : Thèse de doctorat

Résumé

La consommation énergétique mondiale augmente à vitesse alarmante. Dans le secteur du bâtiment, la consommation énergétique pour la climatisation a plus que triplé depuis 1990 et elle devrait encore tripler d'ici 2050, environ 70 % de cette augmentation provenant du secteur résidentiel. Aujourd'hui, ces besoins sont presque entièrement couverts par les systèmes à compression de vapeur. Cette dépendance à l'égard de l'électricité engendre déjà des problèmes de saturation des réseaux de distribution. Dans ce contexte, le cas du Mexique est particulièrement délicat car il est le deuxième pays au monde avec la plus grande proportion d'électricité utilisée pour le refroidissement des locaux (14%) et il dépend énergétiquement et économiquement des combustibles fossiles.
Les refroidisseurs à absorption sont une alternative car ils utilisent des réfrigérants naturels et peuvent fonctionner avec des sources de chaleur non polluantes telles que l'énergie solaire et la chaleur résiduelle. Cependant, ces systèmes restent, jusqu'à présent, coûteux et encombrants. De ce fait, ils représentent un très petit marché de niche (1% des besoins totaux de refroidissement dans le secteur du bâtiment). Cette thèse décrit le développement d'une nouvelle génération de refroidisseurs à absorption basés sur une nouvelle technologie de sorption adiabatique. La technologie proposée a été étudiée pour des applications résidentielles avec une source solaire thermique dans des pays à forte irradiation solaire, comme le Mexique.
Le Chapitre I fournit un état de l'art sur les fluides de travail étudiés et les technologies d'échangeurs pour les refroidisseurs à absorption. Puisqu'aucun paramètre normalisé pour la caractérisation des échangeurs à sorption n'a été trouvé dans la littérature, le Chapitre II présente les concept d'efficacités thermique et massique généralisés pour les échangeurs à sorption non-adiabatiques (l'efficacité massique des échangeurs à sorption adiabatiques étant intrinsèquement incluse dans cette définition). La mise en oeuvre de ces efficacités pour caractériser les échangeurs de sorption des refroidisseurs à absorption est montrée au travers d'applications avec le fluide de travail NH3-LiNO3. En outre, étant donné l'importance de la caractérisation des refroidisseurs à absorption, d'autres méthodes de modélisation de refroidisseurs à absorption avec différents niveaux de compréhension sont également présentées et discutées.
L'étude d'un système de climatisation à absorption solaire-géothermique pour la ville de Monterrey (Mexique) a été abordée au Chapitre III. Dans une première partie, la comparaison des deux fluides de travail classiques (NH3-H2O et H2O-LiBr) et d'un fluide de travail innovant (NH3-LiNO3) a été réalisée à l'aide d'un modèle en régime stationnaire. En outre, le dimensionnement des composants du système et une brève étude de viabilité économique sont proposés. Dans la deuxième partie, un refroidisseur à absorption à simple étage avec une configuration bi-adiabatique innovante est présenté et étudié par le biais d'un modèle dynamique. Le modèle a d'abord été utilisé pour définir les conditions de fonctionnement nominales du refroidisseur à absorption et les performances minimales requises des composants. Par la suite, son utilisation pour refroidir une maison lors d'une journée ensoleillée typique dans les conditions climatiques de Monterrey est étudiée et analysée. Finalement, le dernier chapitre présente une nouvelle génération d'échangeur de sorption adiabatique à film ruisselant pour les refroidisseurs à absorption. La caractérisation de cet échangeur en désorption a été réalisée dans une large gamme de conditions de fonctionnement. Les résultats expérimentaux montrent des performances très élevées et valident le potentiel de la technologie de sorption adiabatique proposée. Par conséquent, sur la base de ces résultats, la construction d'un refroidisseur à absorption basé sur cette technologie semble très prometteuse.

Documents disponibles

Format PDF

Pages : 222 p.

Disponible

Gratuit

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Détails

  • Titre original : Development of a new concept of compact and low-cost absorption chillers: application in solar cooling for hot climates
  • Identifiant de la fiche : 30030793
  • Langues : Français, Anglais
  • Sujet : Technologie
  • Édition : Université Savoie Mont Blanc - France
  • Date d'édition : 14/01/2021

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