Rafraîchissement solaire

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1 1/5 Fiche réalisée par l ADEME à but informatif et non commercial USAGES ET FONCTIONNALITÉS Usages principaux Usages secondaires CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES ET DIMENSIONNELLES Dimensions standard (L x l x e) : Conditionnement d air des bâtiments réalisé par une installation solaire thermique. Lors de l absence en demande de froid, possibilité de valorisation de la production solaire pour d autres usages énergétiques (ECS ). Une importante surface de capteurs solaires thermiques à haut rendement en toiture d un bâtiment ou au sol et un local technique contenant la machinerie de production frigorifique. Exemple : 60 m² de capteurs dits à tubes sous vide pour 35 kwf pour les bureaux du CSTB de Sofia Antipolis (Alpes Maritimes), 100m 2 de capteurs à tubes sous vide pour 35 kwf pour la DIREN Guadeloupe. Epaisseurs (mm), modèles, types standards Propriété(s) physique(s) caractéristique(s) principale(s) Il existe deux grands types de systèmes de conditionnement d air des bâtiments assisté par un système solaire thermique : des systèmes en 100 % solaire de «rafraîchissement solaire», assurant une diminution de température par rapport à l air extérieur des systèmes avec un appoint à la «climatisation solaire» permettant de contrôler à la fois une ambiance thermique et hygrométrique dans les locaux cette application est non concernée par la présente fiche. Différentes configurations de rafraîchissement solaire sont possibles couplage capteurs solaires thermiques et machine de froid à sorption (absorption ou adsorption) couplage capteurs solaires thermiques à un système de conditionnement d air par rafraîchissement évaporatif (DEC) couplage panneaux photovoltaïques et machine de froid à compression) conversion d énergie solaire thermique en énergie mécanique couplée avec une machine de froid à compression). Systèmes dits fermés : groupe à absorption ou à adsorption (60 % des installations pour les groupes à absorption), production d eau glacée à partir d une compression thermique source de chaleur entre 60 et 110 C coefficient de Performance (COP) ou Efficacité Energétique en Refroidissement (EER pour les système de rafraichissement solaire correspond à : COP = Pf (rafraîchissement) / Pc (chaleur) COP très faible (0,5 à 0,7 soit <1) donc besoins plus importants qu un système classique. Systèmes ouverts : DEC Dessicative Evaporative Cooling 10 à 15 % des installations traitement d air uniquement absence de fluide frigorigène nocif (eau) source de chaleur entre 45 et 95 C possibilité de réversibilité (chauffage).

2 2/5 Documents de référence (normes, REF, DTU, AT, ATEX,...) Avis technique DTU Classement au feu Certification Label, étiquette UE, classification... mise en oeuvre Types de mise en oeuvre, variantes A exiger pour les capteurs solaires ; existant pour les canalisations. 43 : étanchéité de toitures 60 : plomberie : réalisation des installations de capteurs solaires thermiques : isolation des circuits, appareils et accessoires M1 Combustible non inflammable (selon les systèmes et matériaux utilisés). Des capteurs solaires (capteurs plan ou sous vide) fournissent de la chaleur qui est dirigée vers une machine à absorption, une machine à adsorption ou un système DEC. Pour les systèmes fermés, le froid (7 à 12 C) est ensuite distribué comme pour la climatisation à eau glacée. Il s agit de techniques au stade de démonstration (il en existait environ 150 dans le monde en 2007), qui présentent néanmoins des intérêts environnementaux certains. Aujourd hui, ces technologies ne présentent pas de compétitivité purement économique par rapport à des solutions de climatisation classique (investissement important, concurrence du coût relativement faible des énergies conventionnelles et technologies classiques, peu ou pas d aides financières, technicité et coût de maintenance élevés...). Néanmoins, la réduction des coûts et l amélioration des performances des composants, conjuguées aux bénéfices environnementaux et à la hausse probable (mais indéterminée) des énergies conventionnelles, en font une alternative technique intéressante. Les différentes solutions techniques sont à considérer en fonction : du type de bâtiment, caractéristiques et utilisation de l existence ou non d installations techniques des conditions climatiques des gammes de puissance existantes. Le dimensionnement technique dépend : de l implantation possible pour les capteurs des charges thermiques (internes et externes) et de l inertie du bâtiment de l orientation des baies vitrées (de la conception du bâtiment d une façon plus large). Concernant l adéquation temporelle entre les besoins de froid et la ressource solaire, elle est excellente même s il subsiste un décalage de quelques heures entre midi solaire et température extérieure maximale. Risques, limites d usage, précautions particulières, commentaires S agissant des risques cycloniques, les règles NV 65 définissent le dimensionnement des ouvrages en fonction des charges climatiques liées au vent et à la neige. La Réunion est classée avec les autres DOM en zone 5. Les équipements doivent être conformes aux règles NV 65 (notamment concernant la structure porteuse du champ de capteurs solaires).

3 3/5 Risques pathologiques types au sens large Nom commercial Fabricant(s) Distributeur(s) Installateur(s) Coût indicatif non posé ( HT/unité) Coût indicatif posé ( HT/unité) Concernant le dimensionnement, les étapes suivantes sont à respecter : La localisation du bâtiment et son usage nécessitentil la climatisation? Réduction des besoins en froid : apports externes : conception «passive» du bâtiment avec protection solaire de l enveloppe opaque, notamment la toiture et les ouvrants, isolation thermique, étanchéité et maîtrise des ventilations, optimisation de l inertie, choix des composants, etc... apports internes : réduction de la puissance installée et consommation des équipements électriques installés (les apports internes peuvent représenter jusqu à 60 % des besoins de climatisation) par une approche «MDE» (Maîtrise de la Demande en Electricité). Réflexion sur les espaces à rafraîchir et leurs contraintes spécifiques. Nécessité du télésuivi des performances, le contrôle du fonctionnement et les alarmes de signalisation de dysfonctionnement. Offre commerciale et technique à l Ile de la Réunion Non identifié localement (chaque composant pouvant provenir de fournisseurs différents). Capteurs solaires : Schüco, Schott AG, etc... Machine frigorifique : Yazaki, Climatewell, Carrier, YMTEC, Rotartica, Broad, Phönix SonnenWärme AG, Sonnenklima, Trane, York Non identifié localement Non identifié localement HT (DEC) à HT (sorption) par kwf Subventions à l investissement : programme de soutien aux opérations de démonstration (ADEME) 40 % maximum. Positionnement par rapport à la démarche PERENE et à une démarche de Qualité environnementale Cibles et thèmes 1 Relation harmonieuse avec l environnement 2 Choix intégré des produits de construction Consommation d énergie grise Consommation de matières premières non énergétiques Consommation d eau potable Indicateurs qualitatifs & quantitatifs / Gains & avantages Le rafraîchissement solaire présente plusieurs avantages notoires du point de vue de l environnement, en comparaison avec une climatisation usuelle centralisée ou par split systèmes. L intégration des capteurs solaires doit néanmoins se faire selon des critères d intégration architecturale stricts. Absence de fiche FDES concernant cet équipement. La consommation en énergie grise va dépendre fortement du matériel et de sa composition (métaux, plastiques ). Attention à l impact environnemental du transport pour les matériaux non locaux. Non connu Non connu (hormis le volume d eau utilisé comme liquide réfrigérant). Estimation d environ 30 l/kwf pour les systèmes à absorption suivant les premiers retours d expérience.

4 4/5 Impact sur le changement climatique Impact sur la couche d ozone stratosphérique Impact sur l acidification atmosphérique Impact environnemental en fin de vie / recyclabilité Un système de rafraîchissement solaire permet par kwh froid produit, une consommation en électricité des pompes jusqu à 20 fois inférieure à celle d un compresseur de climatisation classique (avec à la Réunion environ 850 g de CO 2 par kwh économisé). Les fluides frigorigènes utilisés (eau, solutions salines) n ont aucun impact sur l environnement, contrairement aux systèmes de climatisation à compression utilisant des CFC ou HCFC. Système à décomposer, à trier et à recycler selon les matériaux : une partie des déchets est classée dans la catégorie DEEE (Déchets d Equipements Electriques et Electroniques). A ce titre, la législation demande aux distributeurs de reprendre les anciens équipements pour les recycler métaux : déchet banal, il peut être recyclé dans la filière métal PVC : matériau recyclable, la filière existe à la Réunion avec notamment Bourbon Plastique qui intègre une part de PVC recyclé dans ses produits incinération dans une unité d incinération possédant les filtres de fumées adaptés (usine d incinération des ordures ménagères inexistant à la Réunion actuellement). Autres impacts environnementaux 3 Chantier à faible nuisances 4 Gestion de l énergie Satisfaction des exigences de la RT et de PERENE 5 Gestion de l eau 6 Gestion des déchets d activité 7 Entretien et maintenance Durée de vie escomptable 8 Confort hygrothermique 9 Confort acoustique 10 Confort visuel 11 Confort olfactif Le rafraîchissement solaire fait partie des préconisations de l outil PERENE, car il permet de réduire la consommation électrique du site et la puissance appelée et donc souscrite à EDF. Le tableau récapitulatif des préconisations énergétiques indique cependant un EER (Energy Efficiency Ratio), seuil qui n est pas compatible avec le rafraîchissement solaire (EER minimum de 3 selon PERENE). Les préconisations PERENE ne tiennent pas compte du rafraîchissement solaire. 25 ans suivant entretienmaintenance Le rafraîchissement solaire permet d améliorer le confort hygrothermique du bâtiment par la réduction du taux d humidité et de la température des pièces considérées. Nuisance sonore supprimée (par rapport à un système avec compresseurs), hormis celle des circulateurs.

5 5/5 12 Conditions sanitaires 13 Qualité de l air Impact en termes de COV, aldéhydes, radon, Qualité de l eau Impact sur l eau du bâtiment références sur le produit Informations locales supplémentaires sur le produit Sources d informations autres (sites internet et autres ) Le système pouvant contenir une tour de refroidissement humide, la législation impose alors un contrôle étroit du niveau bactériologique (prévention de la légionellose). Des analyses périodiques obligatoires peuvent alourdir le budget maintenance. Non identifié Sites internet : RAEE, Promoting solar air conditioning (ALTENER). exemple d utilisation à la réunion Kristal : 35 kwf, 90 m² de capteur appréciation globale et commentaires Le principal avantage du rafraîchissement solaire réside dans le fait que cette technologie substitue de l énergie solaire thermique à de l électricité, dans une région où l énergie solaire est abondante et les besoins de climatisation sont en forte croissance et en bonne adéquation temporelle avec cette offre d énergie renouvelable. Cette adéquation possède donc un effet structurant pour le réseau électrique insulaire. D autres avantages, comme les aspects environnementaux (fluide, acoustique) viennent conforter l intérêt de cette technologie. Néanmoins, cette filière reste au stade préindustriel et, à ce titre, présente un coût encore très élevé par kwf, tout en mobilisant de grandes surfaces pour l implantation des capteurs solaires. Pour des raisons d exemplarité environnementale véritable, de recherche d optimisation économique et de pédagogie, cette technologie est à développer exclusivement sur des bâtiments énergétiquement performants et ayant donc fait au préalable l objet d une optimisation MDE approfondie de l enveloppe. Cette technologie est également à accompagner d une sensibilitation des usagers y compris en ce qui concerne le service rendu en termes de confort d ambiance (ll s agit d un système de rafraichissement et non de climatisation).