Climatisation solaire

Cette climatisation est passive. Son principe est l'installation d'un tuyau de poêle de grande longueur(6 à 8 m), peint en noir. L'air dans ce tuyau est chauffé ce qui crée un phénomène d'aspiration à la base du tuyau. Par un système d'ailette, on force l'air à former un vortex. Pour finir, un petit tuyau vient récupérer l'air froid situé au centre du vortex, c'est-à-dire au centre du tuyau de poêle.

Les systèmes à dessiccation sont des systèmes ouverts utilisant l’eau, en contact direct avec l’air, comme fluide caloporteur. Dans les bâtiments modernes, ils sont systématiquement utilisés en couplage avec une centrale de traitement d'air (CTA).

Les systèmes les plus simples sont passifs et utilisent l'évaporation de l'eau, là où elle est disponible.

Le procédé se retrouve chez les termites qui rafraîchissent leurs termitières en construisant de grandes cheminées exposées au soleil. Ces cheminées ventilent les galeries où l'évaporation de l'eau provenant du sol maintient une atmosphère plus fraîche.

Plus complexes, ils utilisent en cycles fermés un matériau hydrophile pour absorber ou restituer l'eau, qui permet de créer un compresseur qui n'utilise pas ou presque pas d'énergie mécanique, ainsi avec des capteurs solaires on peut créer une climatisation qui réagit de plus avec la température extérieure.

La start-up française Helioclim a mis au point une technologie de climatisation réversible solaire dans le cadre du projet « Solaire de climatisation réversible intégré au bâti » (Scrib), cofinancé par l'Ademe dans le cadre des investissements d'avenir à hauteur de 2,8 millions d'euros. La technologie associe des capteurs solaires thermiques (miroirs cylindro-paraboliques) à concentration et une machine à absorption, qui fonctionne avec un mélange eau-ammoniac[2].

Basé sur un cycle de vaporisation/condensation [3].

La plus grande installation de climatisation solaire d'Europe en 2008 est celle du centre technologique de l'entreprise Festo. Ce prototype de machine frigorifique à absorption est fournie en calories par le plus vaste réseau de collecteurs solaires thermiques à tubes sous vide existant en 2008 (1,330 m² de surface). Elle est mise en service en 2007 (dans le cadre du programme "Solarthermie2000plus"[4]) et est testée durant plusieurs années par l'École supérieure d'Offenburg, qui l'a commandée pour climatiser ses bureaux et ses gros ordinateurs. L'objectif est d'économiser entre 500 et 650 MWh/an d'énergie primaire[5]

Schéma de la climatisation solaire

Note : Le schéma comporte une ambiguïté : la production de froid utile a lieu au niveau de l'évaporateur. (Une description plus détaillée du schéma aiderait la compréhension.)

Principe

Schéma du système par dessiccation / évaporation

Air entrant :

• 1 - Filtration de l'air
• 2 - Déshumidification : l'air passe dans une roue dessicante qui lui retire une grande partie de son humidité et augmente par la même occasion sa température
• 3 - passage dans un échangeur de chaleur 3/7 : l'air entrant et sec revient à température de l'air extrait, lui-même refroidit au maximum (étape 6 de l'air sortant)
• 4 - Réhumidification : au contact avec l'air sec, l'eau pulvérisée s'évapore en prenant à l'air la chaleur latente de vaporisation nécessaire, ce qui se traduit par une diminution de sa température et permet de rétablir un taux d'humidité acceptable.
• 5 - Ventilateur

Air sortant :

• 6 - Rafraîchissement par humidification : l'air extrait est saturé en humidité afin d'abaisser au maximum sa température, et donc d'abaisser au maximum la température de l'air entrant à l'étape suivante
• 7 et 8 - on chauffe l'air extrait afin de lui permettre d'absorber encore plus d'humidité ; d'abord par récupération de la chaleur de l'air entrant (dans l'échangeur 3/7, couplé à l'étape 3 pour l'air entrant), puis par chauffage dans le radiateur 8
• 9 - Régénération de la roue dessiccante : L'air extrait, chauffé de 45 à 90 °C permet de vaporiser les molécules d'eau retenues dans les pores de la roue à sorption. De cette manière la roue dessiccante peut de nouveau absorber l'humidité de l'air entrant.
• 10 - ventilateur : le système évacue de l'air plus chaud et plus humide que l'air intérieur, ainsi s'évacue la chaleur.