pdf-38093341-la-climatisation-solaire compress

Projet de fin d’Etudes - LA CLIMATISATION SOLAIRE – Juin 2004
1
ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE SAINT-ETIENNE
58 rue Jean Parot-42023 St-Etienne cedex 2
Rapport de Projet de fin d’Etudes
Du 2 février 2004 au 18 juin 2004
LA CLIMATISATION
SOLAIRE
Structure d’accueil
MEMBRES DU JURY :
Professeur responsable : M.Viennet
Maître de stage structure d’accueil : M.Laurencin
Rémi CHEILAN
5ème année Génie-Civil
Spécialité Ingénierie du bâtiment
Promotion 2001-2004
114 boulevard du 11 novembre
69100 Villeurbanne
Tél : [phone] - Fax : [phone]
Mél : [e-mail] - Site : www.hespul.org

Projet de fin d’Etudes - LA CLIMATISATION SOLAIRE – Juin 2004
2
REMERCIEMENTS
Avant tout je tiens à remercier Messieurs Didier Laurencin et Guillaume
Thabuis qui m’ont accueilli au sein d’HESPUL pour mon projet de fin
d’études.
Je tiens à remercier évidemment toute l’équipe d’HESPUL pour son accueil
chaleureux et pour le temps que chacun n’a pas hésité à me consacrer.
Je remercie enfin, M. Viennet qui m’a suivi tout au long de mon PFE
veillant au bon déroulement de celui-ci.

Projet de fin d’Etudes - LA CLIMATISATION SOLAIRE – Juin 2004
3
SOMMAIRE
AVANT PROPOS ------------------------------------------------------------ p.1
INTRODUCTION------------------------------------------------------------ p.2
I PRELIMINAIRES
I.1 Présentation de l’association HESPUL----------------------------- p.3
I.1.1 Historique
I.1.2 Activités
I.1.3 Références
I.1.4 Déroulement de mon PFE à HESPUL
I.2 Les enjeux énergétiques------------------------------------------- p.7
I.2.1 La consommation d’énergie
I.2.2 Énergie et pollution
I.2.3 Des ressources limitées et épuisables
I.2.4 La réponse : Economies d’énergie et énergies renouvelables
I.3 La climatisation : Enjeux et Risques------------------------------ p.10
I.3.1 La Climatisation aujourd’hui
I.3.2 Les perspectives
I.3.3 Les conséquences et les risques d’une « surclimatisation »
I.4 La démarche négaWatt appliquée à la demande de froid
dans le bâtiment--------------------------------------------------------p.18
I.4.1 Sobriété : Modération des exigences de confort d’été
I.4.2 Efficacité : Rafraîchissement passif/architecture bioclimatique
I.4.3 Renouvelables : Climatisation Solaire
II COMPOSANTS DES SYSTEMES DE CLIMATISATION
SOLAIRE
II.1 Sous systèmes de distribution - Equipements de ---------------p.31
conditionnement d’air
II.1.1 Les ventilo-convecteurs
II.1.2 Les éjecto-convecteurs
II.1.3 Les plafonds rayonnants froids
II.1.4 Les poutres froides
II.1.5 Les planchers rafraîchissants
II.1.6 Les batteries froides à eau glacée
II.2 Systèmes de production de chaleur/Partie solaire de-----------p.36
l’installation
II.2.1 Les capteurs solaires -----------------------------------------------p.36
II.2.1.1 Les capteurs solaires thermiques plans à eau
II.2.1.2 Les capteurs solaires thermiques plans à air
II.2.1.3 Les capteurs solaires thermiques sous-vide
II.2.2 Systèmes de production de chaleur d’appoint-------------------p.42
II.2.3 Le ballon de stockage d’eau chaude----------------------------p.42
II.3 Systèmes de production de froid/Partie frigorifique de --------p.43
l’installation
II.3.1 Groupes de production frigorifique conventionnels---------------p.43
II.3.2 Groupes de production frigorifiques à Sorption ------------------p.48
II.3.2.1 Groupes de production de froid à absorption
II.3.2.2 Groupes de production de froid à adsorption

Projet de fin d’Etudes - LA CLIMATISATION SOLAIRE – Juin 2004
4
II.3.3 Le rafraîchissement évaporatif potentialisé par Dessiccation -------p.61
(DEC, Dessiccant Evaporative Cooling)
II.3.4 Les autres composants -----------------------------------------p.66
II.3.3.1 Tour de refroidissement
II.3.3.2 Le stockage d’eau glacée
II.3.5 Récapitulatif des technologies-----------------------------------p.69
III CONFIGURATIONS GENERALES DES SYSTEMES
DECLIMATISATION SOLAIRE THERMIQUE
III.1 Climatisations solaires thermiques autonomes et climatisations
solaires thermiques avec appoint--------------------------------------p.70
III.1.1 Climatisations solaires thermiques autonomes
III.1.2 Climatisations solaires thermiques avec appoint
III.2 Le rafraîchissement évaporatif potentialisé par Dessiccation (DEC,
Dessiccant Evaporative Cooling)---------------------------------------p.72
III.2.1 DEC autonome utilisant des capteurs thermiques à air------------p.73
III.2.2 DEC utilisant des capteurs solaires thermiques à eau avec un ballon de
stockage et un appoint chaud-----------------------------------------p.75
III.2.3 DEC utilisant des capteurs solaires thermiques à eau avec un ballon de
stockage et un appoint froid------------------------------------------p.78
II.2.3.1 Le groupe frigorifique est intégré dans l’installation comme pompe à chaleur
II.2.3.2 Le groupe frigorifique alimente en eau 2 batteries froides
III.2.4 Exemple d’installation (DEC) : L’IHK à Freiburg en Allemagne-----p.81
III.3 Systèmes utilisant des groupes de production d’eau glacée ---p.86
III.3.1 Système autonome de production d’eau glacée utilisant des capteurs
solaires thermiques à eau--------------------------------------------p.87
III.3.2 Système de production d’eau glacée utilisant des capteurs solaires
thermiques à eau avec un ballon de stockage et un appoint chaud-------p.88
III.3.3 Système de production d’eau glacée utilisant des capteurs solaires
thermiques à eau avec un appoint froid--------------------------------p.89
III.3.4 Exemple d’installation (absorption): Le G.I.C.B de Banyuls sur mer en
France--------------------------------------------------------------p.90
III.3.5 Exemple d’installation (adsorption) : L’usine de cosmétiques SARANTIS à
Inofita Viotias en Grèce----------------------------------------------p.94
III.4 Bilan des installations en Europe---------------------------------p.96
IV ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX ET ECONOMIQUES--------p.98
DES DIFFERENTES TECHNOLOGIES DE CLIMATISATION
SOLAIRE
V PROGRAMMES DE DEVELOPPEMENT ET DE PROMOTION
INTERNATIONAUX
V.1 Le projet CLIMASOL-----------------------------------------------p.108
V.2 La Tâche 25 du programme SHC (Solar Heating and Cooling) de
l’Agence Internationale de l’Energie----------------------------------p.110
V.3 Le programme Européen SACE (Solar AirConditioning in
Europe)-----------------------------------------------------------------p.111
CONCLUSION ---------------------------------------------------------------p.112
ANNEXES

Projet de fin d’Etudes - LA CLIMATISATION SOLAIRE – Juin 2004
5
AVANT PROPOS
Je vais dans le présent document, rendre compte du Projet de Fin d’Etudes que j’ai
réalisé dans l’association HESPUL à Villeurbanne du 2 février au 18 juin 2004 sur l’
« ETUDE DE LA PRODUCTION DE FROID DANS LE BATIMENT A L’AIDE DE
PANNEAUX SOLAIRES ».
L’objectif de cette étude était de réaliser un état des lieux technologique, mais également
environnemental et économique des systèmes permettant de climatiser des locaux à
l’aide d’énergie solaire. Il se devait d’être aussi exhaustif que possible dans le temps
imparti et avec les moyens à disposition, afin que l’association HESPUL ait les données
nécessaires pour anticiper et appréhender sereinement le développement souhaitable et
inéluctable de cette filière et ainsi en devenir un acteur potentiel.
Il est très important de comprendre que tenter de climatiser des bâtiments avec
de l’énergie solaire s’inscrit dans un contexte, dans une démarche cohérente et globale
que je me suis efforcer de faire transparaître dans ce document et en particulier dans sa
première partie.
Il est important de bien saisir les tenants et les aboutissants d’une telle démarche pour
ainsi l’appréhender dans sa globalité et ne jamais en perdre l’essence.
Même si la notion de « Développement Durable » (satisfaire les besoins des générations
présentes sans compromettre la possibilité pour les générations à venir de satisfaire leurs
propres besoins) est discutable, on pourrait dire qu’elle définit assez bien dans quel cadre
général la problématique de la climatisation solaire intervient et pourrait ainsi en être son
fil directeur, son objectif implicite et évident.