Rafraichissement solaire en climat tropical : Installation

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1 Franck LUCAS 1- LPBS Conférence DERBI 2008 Rafrachssement solare en clmat tropcal : Installaton Franck LUCAS Laboratore de Physque du Bâtment et des Systèmes lucas@unv-reunon.fr

2 SOMMAIRE Introducton généraleg Installaton expérmentale RAFSOL Aspect modélsaton Concluson et perspectves

3 INTRODUCTION : contexte énergétque Ratos énergétques des bâtments (kwh/an/m²su) Ile de La Réunon Clmatsaton Autres usages Bâtment unverstare actuel Moyenne Bâtment standard Bâtment Optmsé 2005 PERENE Projet Bâtment à E>0 Objectf 2020 Solutons? Bâtment à blan énergétque postf: Installaton de rafrachssement solare : Projet «Bâtment Ecole d ngd ngéneursneurs» Projet RAFSOL

4 INTRODUCTION : bâtment «nrj>0» Besons : Rato après étude : 50 kwh/an/m² Prévson consommaton : 85 MWh/an Producton ENR : PV : 700 m², m, sot 90 kwc Prévson producton : 126 MWh/an Blan postf de 41 MWh/an Economes sur 20 ans : 3,4 GWh, 340 k, k, 2300 t CO 2 Est-ce du rafrachssement solare?

5 Introducton : rafrachssement solare Méthodologe de l él étude

6 RAFSOL : Objectfs & partenares Pédagoge Démonstraton Recherche Récolte de données expérmentales Valdaton des modèles, d outls d de smulaton Améloraton et adaptaton de la technologe: Valorsaton, dffuson Fnancements : Ademe, Régon R Réunon, R fonds propres, + (?) + Partenarat ndustre / recherche : Tecsol, Shucco, Tunzn, Energe Concept, SORIC, BESM

7 RAFSOL :Prncpe Applcaton à un bâtment d ensegnement : Département Géne Cvl IUT de Sant Perre La Réunon Un tratement préalable de l enveloppe : o Protecton solare des paro et baes o Isolaton renforcée o Réducton charge nterne d éclarage Un fonctonnement «au fl du solel» : o Pas d appont chaud o Pas d appont frod o Producton de frod lorsqu l y a du solel Une concepton globale du confort: o Dérve de température possble o Ventlaton traversante hors pérode de clmatsaton o Brasseurs d ar

8 RAFSOL : descrpton de l nstallaton l 1. Machne frgorfque à absorpton 30kW 2. Champ de capteurs solares 90m² double vtrages 3. Ventlo-convecteurs dans les 4 salles d ensegnement (170m²) 4. Tour de refrodssement 70kW 5. Ballon d eau chaude (1,5m 3 à 80 C) et eau frode (1m 3 à 11 C) 6. Suv et contrôle des données de l nstallaton

9 RAFSOL : Etat des leux Mse en servce : 5 mars 2008 Edton du journal des «ncdents», Ex : dmensonnement fltre à tams, V3V crcut refrodssement HS, futes crcuts hydraulques, Pb de dosage de la soluton, absence de vanne de déconcentraton En cours : Valdaton de la chane d acquston de mesures Evaluaton de la précson des mesures A venr : Levée des réserves Arrêt nstallaton!!

10 RAFSOL : résultats r expérmentaux Evoluton sur 1 jour des températures de producton et du bâtment

11 RAFSOL : résultats r expérmentaux Evoluton sur 1 jour pussances (kw) COP

12 Modélsaton: machne à absorpton Modélsaton de la machne Schucco 30kW sur la base du modèle de J. Castang- Lasvgnote. Premer prncpe de la thermodynamque et prncpe de conservaton de la masse et des espèces pour établr : o le blan énergétque du système : o le blan de masse de la soluton : o le blan de masse de l eau pure : Q & des m& cond m& x des des m& x pompe abs du dt = dm dt dm Q& = H dt 2 O du dt du dt dm dt dm dt Q& Q& ech dés éch sol sol H = α 2 ext + & m m& h = m& x = Q& = Q& O = m& s ech = m& ext = α nt snt des + Q& pompe pompe des + m& m& x pompe 5 des h m& m& ( T ( t) T ( t) ) source ech ( T ( t) T ( t) ) ech sol 5 des m& cond x 6 des h m& 6 cond m& cond h 7

13 Modélsaton: la machne à absorpton Premers résultats : Condtons ntales fxées : : T nt = 30 C, P nt = 17 mbar, X nt = 45 %.) Températures ( C) Presson (Pa) Temps (s) Temps (s) Pussance (W)

14 Modélsaton : l nstallaton l complète Envronnement de smulaton : SPARK ETAPE 1 : modélsaton smplfée des composants de l nstallaton (en cours) Modèles types «courbes de performance» o Modèle smplfé de capteur ; Blan d énerge et rendement lnéarsé du capteur : Sot : dt dt 2,275 S capteur T + T = 0, , 275 m c p E ext E S m c capteur p Températures ( C) 125 Ensolellement (W/m²) T sorte capteur ( C) Text ( C) E ( W/m²) temps (mn) 0

15 Modélsaton : l nstallaton l complète Envronnement de smulaton : SPARK ETAPE 1 : modélsaton smplfée des composants de l nstallaton (en cours) Modèles types «courbes de performance» : o Modèle smplfé de machne à absorpton: T générateur < 65 C (machne à l arrêt) 65 C < T générateur < 90 C : T générateur > 90 C: COP COP thermque Q& COP thermque = 0 générateur thermque = générateur Q& évaporateur = 0,75 = 0,01 T 0,15

16 Modélsaton : l nstallaton l complète ETAPE 2 : couplage des modèles smplfés ETAPE 3 : Modélsaton «affnée» par améloraton des modèles de composants : Mgraton du modèle de machne sous SPARK Couplage avec la boucle solare Couplage avec la boucle de refrodssement Couplage avec le bâtment

17 CONCLUSION & PERSPECTIVES Un projet à objectfs multples: mas recherche avant tout Une «réusste» de partenares Des possbltés s d amd améloraton mportantes Valdaton de l nstallatonl Producton des outls Lancement de la phase 2 «Améloratons» : Recherche de solutons «exotques»