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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’enseignement sup

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique UNIVERSITE ABOU BAKER BELKAID TLEMCEN Faculté De Technologie Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE FIN D’ETUDES En vue de l’obtention du diplôme de Master en génie mécanique Spécialité : Génie Thermique et Energies Renouvelables (GTER) THEME Présenté par : FELLAH Ilyas DJAIDER Rafik Devant le jury composé de messieurs : Présidents : M.E.A GHARNAOUT MCA Faculté de technologie Examinateur : C. SELADJI MCA Faculté de technologie Examinateur : K. ALIANE MCA Faculté de technologie Encadreur : Y. KHADRAOUI Pr Faculté de technologie Co-Encadreur : A. ALIANE MAA Faculté de technologie Année Universitaire : 2011-2012 Etude et conception d’un système de climatisation utilisant l’énergie solaire Dédicaces Avant tout je dis El Hamdou Lillah qui m’a aidé à terminer ce travail. Je dédie ce modeste travail à tous les gens que je connais et à tous ceux qui me sont très chers : A Mes chers parents Que je respecte beaucoup, car ils m’ont tout donnée et aisée dans ma vies personnel et professionnel et je souhaite que je rembourse tous ce sacrifices. A Ma petite famille A Mes frères et ma sœur chacun par son propre nom surtout, merci pour l’aidé, merci pour l’encouragement et merci pour tout. A tous mes amis et collègues. A tous mes professeurs qui m’ont encadré tout au long de mon cursus universitaire FELLAH Ilyas Dédicaces A tous ceux qui me sont très chers je dédie ce modeste travail A mes chers parents, qui m’ont toujours encouragé et poussé à réussir, pour tout ce qu’ils m’ont donné, leur aide éternel, et leur amour Au toute ma famille A tous mes amis et collègues Et a tous mes professeurs Je dédie ce modeste travail. DJAIDER Rafik Remerciements Un grande merci à Dieu de nous avoir donné le courage et la patience et qui a éclairé notre chemin pour achever ce travail. Plus particulièrement, nous remercions Messieurs KHADRAOUI Yahia et ALIANE Abdennour pour la confiance qu’ils nous ont accordée, leurs remarques constructives, leurs orientations et leurs conseils. Nous adressons nos vifs remerciements à messieurs M.E.A GHARNAOUT, C. SELADJI, K. ALIANE, pour leur considération du sujet et d’avoir accepté de lire ce mémoire. Et à tous ceux qui m’ont aidé à élaborer ce travail, pour leurs soutiens et leurs encouragements. A tous ceux, qui de prés ou loin, ont contribué à la réalisation de ce travail. Merci… Fellah Ilyas Djaider Rafik CHAPITRE I : Etude bibliographique I.1 Introduction 3 I.2 Historique 3 I.3 Le froid dans une planète en réchauffement 4 I.3.1 Évolution des températures 5 I.3.2 La consommation d’énergie 5 I.3.3 Pourquoi le rafraîchissement solaire 6 I.3.4 Avantage de la climatisation solaire 6 I.4 La climatisation solaire 7 I.5 Le marché mondial de la climatisation traditionnel 9 I.6 État de l’art dans le domaine 12 I.6.1 Vue d’ensemble des technologies de production de froid solaire 12 I.6.2 Description des technologies de climatisation solaire 12 I.6.2.1 Techniques basées sur l’emploi de l’électricité 12 I.6.2.2 Technique basée sur un processus thermomécanique 13  Technique basée sur la sorption d’un gaz 14 A. La machine à absorption 14 B. La machine à adsorption 15  Le desiccant cooling 15 I.6.2.3 Trigeneration Thermo-solaire 16 I.6.3 Description du système solaire 17 I.6.3.1 Les capteurs solaires 18 I.6.4 Différentes gestions de l'appoint et du stockage 18 I.6.5 Installations actuelles en Europe 20 I.6.6 Comparaison des techniques de climatisation solaire commerciales 21 I.6.7 Avantages et inconvénients qualitatifs 21 I.7 Recherche et développement à propos de la climatisation solaire 22 I.7.1 Systèmes à absorption (ammoniac/eau) 22 I.7.1.1 Introduction 22 I.7.1.2 Recherches souhaitées 23 I.7.2 Nouvelles avancées en technologies d'absorption (Eau/LiBr) 24 I.7.2.2 Travaux futurs 24 I.7.2.1 Technologie d’absorption adiabatique à feuilles plates 24 a. Démarches de développement 25 I.7.3 Réfrigérateurs d'adsorption 26 I.7.3.1 État de l’art de la recherche et développement 26 a. Transfert de La chaleur et de masse 26 I.7.3.2 Les couples binaires modérés 26 I.7.4 Systèmes à dessiccation 27 I.7.4.1 Développement des matériaux 27 I.7.4.2 Futures recherches et développements 27 I.8 Étude technico-économique 28 I.8.1 Méthodologie de l’évaluation comparative 28 I.8.2 Évaluation technique des systèmes de climatisation solaire 28 I.8.2.1. Capteurs solaires photovoltaïques 29 a. Évaluation des performances des différents capteurs 30 b. Evaluation des performances des cellules photovoltaïques 30 I.8.3 Équipement de refroidissement 31 I.8.3.1 L'énergie auxiliaire de la machine 31 I.8.4 Évaluation comparative des technologies de réfrigération solaire 32 I.9 Conclusion 33 CHAPITRE II : Description des installations de climatisation solaire II.1 Introduction 36 II.2. Procédé de refroidir 36 II.3 Les systèmes à compression mécanique 37 II.3.1. Machine frigorifique à compression de vapeur mono étagé 37 a) Diagramme de Mollier 37 b) Cycle frigorifique élémentaire 38 c) Bilan thermique de cycle 40 Calcule de coefficient de performance 40 II.3.2 Éléments de la machine frigorifique 41 a. Le compresseur 41 b. A la pression 13 bars 41 c. A la pression atmosphérique 41 d. L’évaporateur 42 e. Le condenseur 42 f. Les équipements annexes 43 1. Accumulateurs : 43 2. Collecteur : 43 3. Tuyauterie : 43 II.3.3 Les réfrigérants 43 II.4 Machine à absorption 44 II.4.1 Description de cycle à absorption Eau/LiBr 45 II.4.2 L’efficacité énergétique : 46 II.4.3 Diagramme d’Oldham 47 II.5 Machine à adsorption 48 II.5.1 Description du cycle à Adsorption 49 II.5.2 Diagramme de Oldham 49 II.5.3 Couples fluide frigorigène/adsorbant 51 II.5.4 L’utilisation de l’énergie solaire dans une machine à Adsorption 51 II.5.5 Avantage de l’adsorption 51 II.5.6 Inconvénients de l’adsorption 51 II.5.7 L’efficacité énergétique ou COPfroid 52 II.6 Le dessiccation 53 II.6.1 La roue dessicatrice 55 II.7 Les capteurs solaires 56 II.7.1 Type des capteurs solaires 56 II.7.2 Efficacités des différents capteurs solaires 60 II.8 Comparaison technico-économique 61 II.8.1 Remarque 63 II.9 Conclusion 64 CHAPITRE III : Eléments de calcul d’une installation de climatisation à absorption solaire III.1 Introduction 65 III.2 Principe de fonctionnement de la machine à absorption 65 III.3 Performance de la machine à absorption 67 III.4 Choix des fluides de travail 67 III.4.1 Le mélange eau/ammoniac (H2O/NH3) 67 III.4.2 Le mélange bromure de lithium/eau (LiBr/ H2O) 67 III.5. Analyse thermodynamique 68 III.5.1 Introduction 68 III.5.2 Cycle standard sans échangeur interne 69 III.5.2.1 Équation d’état des fluides de travail 69 a. L’enthalpie de l’eau dans le condenseur 69 b. L’enthalpie de la vapeur saturée quittant l’évaporateur 70 c. L’enthalpie de la vapeur d’eau surchauffé 70 d. La chaleur massique d’une solution de LiBr 70 e. L’enthalpie d’une solution de LiBr 70 f. La concentration en LiBr 70 Remarque 71 g. La courbe caractéristique de l’eau donne 71 h. Le taux de circulation 71 III.5.2.2 Bilans enthalpique 72 a. La puissance thermique du condenseur 72 b. Le bilan thermique de l’absorbeur 73 c. Le bilan thermique du bouilleur 73 d. La puissance thermique de l’évaporateur 74 e. La pompe de solution 74 III.5.2.3 Cycle de la machine à absorption 74 a. Pression de fonctionnement 75 b. Titre et température de la solution à l’entrée de l’absorbeur 75 c. Titre et température de la solution à l’entré du désorbeur 76 III.5.2.4 Estimation de coefficient de performance 78 III.5.3 Cycle standard a échangeur interne 78 III.5.3.1 Bilan thermique d’échangeur de solution 79 Bilan enthalpique effectué sur l’échangeur 80 III.6 Capteurs solaires thermique sous vide 80 III.6.1 Calcul du rendement d’un capteur solaire sous vide par la méthode Française 81 III.6.2 Calcul de coefficient de performance du système solaire capteur sous vide machine à absorption 82 III.7 Conclusion 82 CHAPITRE IV : Modélisation dynamique du tunnel de test des voitures de la SNTF IV.1 Introduction 83 IV.2 Description du logiciel 83 IV.2.1 Les entrées « inputs » 83 IV.2.2 Traitement des données 83 IV.2.3 Les sorties « outputs » 84 IV.3 Utilisation du logiciel TRNSYS 84 IV.3.1 METENORM 84 IV.3.2 TRNSYS Simulation Studio 85 IV.3.3 TRNBuild 85 IV.4 Avantages du logiciel 85 IV.5 Inconvénients de logiciel 85 IV.6 Conditionnement du tunnel de test des voitures de voyageurs de la SNTF 85 IV.6.1 Voiture de voyageurs de la SNTF 86 IV6.1.1 Histoire 86 IV.6.1.2 Le parc roulant 87 IV.6.1.3 Fiche technique du réseau de la SNTF 87 IV.6.2 Système de conditionnement d’air des voiture de la SNTF 87 IV.6.2.1 Description de l’installation de conditionnement d’air 88 IV.6.3 Dimensionnement et paramètre de tunnel 91 IV.7 Approche de modélisation 93 IV.7.1 Configuration et addition des composants 94 IV.7.1.1 Conditions météorologiques 94 IV.7.1.2 Machine à absorption 94 IV.7.1.3 Système solaire 94 IV.7.1.4 Construction de tunnel 95 IV.7.1.5 Composant d’affichage 95 IV.8 Résultats et interprétations 95 a. Interprétations 97 IV.8.1 Simulation des conditions de test en hiver 97 a. Raccordement des composants 97 b. Résultats 98 c. Interprétations 99 IV 8.2 Simulation des conditions de test en été 99 a. Raccordement des composants 99 b. Résultats 100 c. Interprétation 100 IV.9 Conclusion 100 V. Conclusion générale 101 Introduction Générale 1 Introduction générale L’énergie est devenue un bien rare et cher sous l’apparition d’une crise mondiale d’énergie qui est conséquence de la croissance économique et de la croissance démographique (respectivement 1% et 3,1% par an en moyenne)[1], ainsi que La demande uploads/Geographie/ ms-gm-fellah-djaider-pdf.pdf