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La climatisation sans compresseur

ALBANE CANTO |  le 30/11/2001  |  EquipementMaison individuelleEnergies renouvelablesProduits et matérielsMatériel de chantier

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Produire du froid à partir d'une réaction chimique. Sur ce principe, un procédé de climatisation va être appliqué à une maison individuelle.

Et si la climatisation fonctionnait sans électricité ? C'est bientôt chose faite avec les recherches de Bernard Spinner, chercheur au CNRS, sur la production et le stockage de froid et de chaleur. Aujourd'hui, les applications de sa méthode de refroidissement quasi instantané, sans compresseur ni fluide frigorigène classique, se multiplient. Avec des applications dans le bâtiment : une maison basée sur ce concept doit prochainement être construite à Perpignan avec la société Iris Construction. Concrètement, le système produit du froid pendant un temps limité - par exemple le jour. Et il profite de la nuit pour se recharger. Le système fonctionne en discontinu.

De l'ammoniaque associé à du chlorure de calcium

Dans le système de climatisation discontinu étudié depuis une quinzaine d'années par le chercheur et son équipe, c'est l'ammoniaque qui absorbe de la vapeur d'eau. « Cette réaction a besoin d'énergie, fournie par l'absorption de chaleur. Ainsi, la température du récipient contenant l'eau diminue. Résultat : le froid se crée à l'extérieur du réservoir d'eau », explique Bernard Spinner, le directeur de l'IMP, l'Institut de science et de génie des matériaux et procédés de Perpignan. Mais l'eau ne peut pas absorber beaucoup d'énergie, aussi les scientifiques ont-ils cherché à la remplacer par un autre composé.

L'amélioration vient du chlorure de calcium, un solide plus énergétique que l'eau. Restait un problème : la diffusion de la chaleur, très mauvaise. « Nous avons donc utilisé un graphite expansé dans lequel le chlorure de calcium vient s'insérer », détaille Bernard Spinner. Ainsi, un volume de 2 l de chlorure de calcium (pesant 1 kg) permet de produire 3 kW de froid. Un inconvénient cependant : le refroidissement ne peut être à la fois puissant et de longue durée. Il faut choisir ! D'autre part, l'ammoniaque est rapidement saturé. Pour le faire revenir à son état initial, il faut le chauffer. Donc, si ce procédé permet de produire du froid sans électricité, il lui en faut tout de même pour se régénérer...

1 m2 de capteurs solaires peut produire 9,5 kg de glace/jour

Dans le projet de Iris Construction qui doit voir le jour à Perpignan, la maison sera complètement isolée de l'extérieur. Le renouvellement de l'air sera assuré par pompage. Le contrôle thermique de la température intérieure est assuré par un échangeur de chaleur installé dans la cave de l'habitation. Cet échangeur permettra de refroidir l'air extérieur qui sera ensuite diffusé dans les pièces. Le froid est fourni par le sol, dont la température est stable, entre 9 et 13 °C. Quant à la régénération du chlorure de calcium, elle est assurée par l'électricité fournie par des panneaux solaires installés sur le toit. Les chercheurs estiment que 1 m2 de capteurs solaires permet de produire 9,5 kg de glace par jour. Ces panneaux solaires doivent également fournir assez d'énergie pour alimenter les appareils ménagers.

Au-delà du bâtiment, de nombreuses autres applications sont possibles : récupération de la chaleur des moteurs pour climatiser les véhicules (avec possibilité de préclimatisation), congélation instantanée de plats, camions frigorifiques, combinaisons climatisées pour les militaires...

SCHEMA : Schéma de principe de la production de froid et de chaleur

Phase 1 : la production de froid Ouverture de la vanne : l'ammoniaque liquide s'évapore et produit du froid. Le gaz est fixé par le composite à base de graphite expansé et rejette de la chaleur.

Phase 2 : intermédiaire L'ensemble se réchauffe, la pression augmente et la vanne se referme.

Phase 3 : la régénération Le système est à haute pression et la vanne est ouverte : le chlorure de calcium est régénéré par apport de chaleur. Le gaz ammoniaque ainsi libéré passe dans le condenseur. Il retourne alors à l'état liquide en libérant de la chaleur.

Phase 4 : intermédiaire Fermeture de la vanne et refroidissement de l'ensemble du système à la température ambiante.

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