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Catalogue de bonnes pratiques pour les installations de climatisation/ chauffag

Catalogue de bonnes pratiques pour les installations de climatisation/ chauffage solaires EIE/06/034/SI2.446612 SOLAIR Work package 2: Analyse de marché et analyse des applications de climatisation solaire de petites et moyennes tailles Task 2.2: Préparation d’une base de données Web sur les meilleures exemples disponibles Catalogue des meilleures pratiques 30 juin 2008 Version 1.0 1 Introduction............................................................................. 3 2 Technologies............................................................................ 5 2.1 Systèmes à eau glacée .................................................. 7 2.2 Processus à cycle ouvert .............................................. 11 2.3 Capteurs solaires thermiques........................................ 13 3 Base de données SOLAIR de la climatisation solaire ..................... 14 4 Exemples de meilleures pratiques SOLAIR .................................. 16 4.1 Best Practice Examples: AUSTRIA ................................. 17 4.2 Exemple de meilleures pratiques : FRANCE..................... 24 4.3 Best Practice Examples: GERMANY ................................ 31 WP2 Préparation de la base de données web des meilleures pratiques Catalogue des meilleures pratiques 2 Ce rapport a été conçu par: Edo Wiemken, Fraunhofer ISE SOLAIR est coordonné par target GmbH, Allemagne Partenaires dans le consortium SOLAIR : AEE – Institute for Sustainable Technologies, Autriche Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, Allemagne Instituto Nacional de Engenharia, Technologia e Innovação INETI, Portugal Politecnico di Milano, Italie University of Ljubljana, Slovénie AIGUASOL, Espagne TECSOL, France Federation of European Heating and Air-conditioning Associations RHEVA, Pays Bas Centre for Renewable Energy Sources CRES, Grèce Ente Vasco de la Energia EVE, Espagne Provincia di Lecce, Italie Ambiente Italia, Italie SOLAIR est aidé par La seule responsabilité du contenu de ce rapport incombe à ses auteurs. Ceci ne reflète pas forcément l’opinion de la Communauté Européenne. La Commission européenne n’est pas responsable pour l’utilisation qui faite des informations continues ici. WP2 Préparation de la base de données web des meilleures pratiques Catalogue des meilleures pratiques 3 1 Introduction Dans quasiment tous les pays européens, un fort accroissement de la demande en climatisation des bâtiments est détectée et prévues pour les prochaines décennies. Les raisons pour cet accroissement général sont nombreuses, par exemple une augmentation des habitudes de confort, actuellement des prix de l’énergie encore faibles, des tendances architecturales portées vers des fractions de parois vitrées de plus en plus grandes et pour finir, un changement lent mais irrémédiable des conditions climatiques. Cette augmentation de la demande en climatisation dans les bâtiments induit des consommations défavorables de combustibles fossiles de même que des problèmes de stabilité dans les réseaux électriques des pays méditerranéens, ce qui implique des rénovations coûteuses pour les réseaux afin de pouvoir faire face aux pics de demandes Par conséquent, les concepts innovants de bâtiments permettant d’obtenir des réductions des demandes en climatisation grâce à des mesures passives ou actives, et l’utilisation d’alternatives afin de couvrir le reliquat de demande des bâtiments sont très intéressants. La climatisation solaire est une des possibilités pour produire du froid renouvelable. Dans le contexte du projet SOLAIR, la climatisation solaire est utilisée avec des processus solaires thermiques. La climatisation solaire dans ce sens peut contribuer : - au remplacement de la demande en combustibles fossiles par l’utilisation de l’énergie solaire thermique et par ce biais, contribuer aux objectifs européens en terme d’accroissement de l’utilisation d’énergies renouvelables ; - à la réduction des émissions à effet de serre grâce aux économies d’énergie primaire et au non recours à des réfrigérants dangereux pour l’environnement; - à l”aide à la stabilité des réseaux électriques grâce à une baisse de la consommation en période de pointe estivale; - à l’utilisation optimisée de systèmes solaires thermiques grâce à l’utilisation combinée de la chaleur solaire pour le chauffage, la climatisation et la production d’eau chaude sanitaire. Le projet SOLAIR fournit plusieurs supports pour la climatisation solaire, s’adressant sur différents niveaux d’information. De par ce catalogue, des exemples de bonne pratique issus de la base de données SOLAIR sont présentés. Beaucoup parmi ces exemples sont entrés en fonctionnement moins de 1 ou 2 années avant la préparation de ce catalogue, ce qui ne permet pas d’avoir des données de fonctionnement à long terme. Par conséquent, la définition ‘Meilleures pratiques’ se réfère ici à un concept de système approprié à la climatisation solaire et une approche prometteuse de la climatisation solaire. Le catalogue a pour objectif de présenter l’applicabilité des technologies de climatisation solaire dans différents environnements de bâtiments, dans WP2 Préparation de la base de données web des meilleures pratiques Catalogue des meilleures pratiques 4 différents lieux et avec différentes solutions techniques. Au début est présentée une brève revue d’effectif des technologies disponibles. Davantage d’information sur la base de données SOLAIR est fournie dans un rapport transversal sur l’état de l’art des solutions techniques en climatisation solaire et les systèmes en fonctionnement, préparé dans SOLAIR et accessible à www.solair-project.eu. WP2 Préparation de la base de données web des meilleures pratiques Catalogue des meilleures pratiques 5 2 Technologies La focalisation du projet SOLAIR se situe dans la climatisation solaire de petite et moyenne puissance. La classification en tant que ‘petite’ et ‘moyenne’ puissance a été effectuée en fonction des produits disponibles ; les petites applications sont définies pour des systèmes dotés de puissances nominales inférieures à 20 kW, et les systèmes de taille moyenne pour une gamme allant jusqu’à environ 100 kW. Les systèmes de petites puissances consistent en général en des groupes eau glacée à absorption alors que les systèmes de puissance moyenne peuvent être également des systèmes ouverts à désiccation évaporatifs (DEC). Alors que dans le premier type de technologie le système de distribution est de l’eau glacée dans une boucle fermée afin d’éliminer la charge thermique, dans la seconde, c’est sur l’air neuf que le système agit directement en modifiant le taux d’humidité et la température en circuit ouvert. La Figure 2.1 visualise les deux types généraux d’applications. Bien sûr, des applications utilisant les deux type de technologies en même temps sont possibles. Dans les systèmes à eau glacée, le réseau de distribution centralisé en eau glacée peut desservir des unités décentralisées de type ventilo-convecteurs (principalement avec une capacité de déshumidification non contrôlée également), ou des plafonds, murs ou planchers rafraîchissants; mais l’eau glacée peut être aussi utilisée pour refroidir de l’air neuf dans une centrale de traitement d’air. La température de départ de cette eau glacée dépend du type d’utilisation et elles est important au niveau de la conception du système mais les dispositifs de diffusion en bout de chaîne ne sont pas dans la focalisation de SOLAIR et ne seront donc pas présentés ici plus en détail. La Figure 2.2 illustre le fait que les processus alimentées en chaleur fonctionnent à trois niveaux différents de température : avec une chaleur motrice Qheat fournie au process à une niveau de température TH , de la chaleur est extraite du côté froid et donc produisant ainsi le ‘froid’ utile Qcold à la température TC. De l’énergie sous forme de chaleur (Qreject) doit être rejetée également à température moyenne TM. La chaleur motrice Qheat peut être fournie par un système de captation solaire thermique approprié, soit seul ou soit en combinaison avec des sources de chaleur d’appoint. Alors que dans les process en cycle ouvert la chaleur de rejection grâce au flux d’air est intégrée dans le process, les process à eau glacée fermés ont besoin d’une système externe de rejection de la chaleur, par exemple une tour de refroidissement. Ce type de système de rejet de chaleur est présentement pris de plus en plus en considération car il représente un risque sanitaire pour le cas de tours et il est responsable d’une consommation d’énergie importante au sein des systèmes de climatisation solaire. Un chiffre de base afin de quantifier la qualité du process thermique est le coefficient opérationnel de performance, COP, défini par COP = Qcold / Qheat , par conséquent indiquant la quantité de chaleur nécessaire par unité de froid ‘produit’ (plus précisément: par unité de chaleur extraite). Le COP et la puissance frigorifique dépendent fortement des niveaux de température de TH, TC WP2 Préparation de la base de données web des meilleures pratiques Catalogue des meilleures pratiques 6 et TM. Cette dépendance est présentée plus en détail par exemple dans [Henning, 2006]. Dans les produits disponibles sur le marché des groupes à absorption alimentés en chaleur, la gamme de COP nominal varie de 0.5 à 0.8 pour des machines simples effets et jusqu’à 1.2 pour des machines double-effet. Dans les systèmes ouverts à désiccation, le COP est plus difficile à quantifier, puisqu’il dépend plus fortement du point de fonctionnement du système. Il est utile de définir ici le COP pour le mode de fonctionnement en désiccation seulement, puisque c’est dans cette opération que la chaleur est requise. Des expériences de systèmes DEC réels en fonctionnement ont montré des valeurs de COP du même ordre de grandeur que pour les systèmes à eau glacée simple effets. Cooled / Conditioned area Chilled ceiling Supply air Fan coil ~18°C 16°C - 18°C (< 12°C) 6°C - 9°C Chilled water temperature Heat > 60°C Thermally driven Chiller Supply air Heat > 50°C Return air Desiccant evaporative cooling (DEC) Conditioned area Figure 2.1 Principaux type de technologies de climatisation solaire alimentés en chaleur. Dans la uploads/Geographie/ catalogue-de-bonnes-pratiques-pour-les-installations-de-climatisation-chauffage-solaires.pdf