LA CLIMATISATION SOLAIRE

La climatisation solaire est une climatisation qui utilise l'énergie thermique du soleil et qui ne contient aucune partie mobile ! Plus il y a de soleil, plus ça marche.

Il parait que l'on peut voir ce type de climatiseurs sur les frigos dans certains vieux films en noir et blanc. 

SOMMAIRE
Fon
ctionnement

Le soleil chauffe un tuyau de poêle d'un diamètre de 150 mm environ, peint en noir qui dépasse du toit.

L'air chaud va ainsi monter et créer un aspiration d'air au bas du tuyau. En faisant tourner l'air rapidement dans le tube, on crée un effet vortex qui permet de récupérer du froid de l'air qui y circule : dans un tourbillon, la force centrifuge crée une dépression au centre et y refroidit ainsi l'air. Il suffit donc de faire passer un tube plus fin au centre du tuyau de poêle pour refroidir l'air qu'il contient et le faire passer dans la pièce.


Fabrication


Traditionnelle
  • Le tuyau de poêle doit être assez long (au moins 6-8 mètres) et peint en noir mat pour capter la chaleur solaire.
  • La "boîte à fentes" : pour forcer l'air à entrer par des fentes orientées dans le sens de rotation souhaité (sens inverse des aiguilles d'une montre pour l'hémisphère nord), on peut utiliser des boîtes de conserve découpées dans le sens de la hauteur (une trentaine de boîtes de 1kg divisées en 4 et légèrement aplaties). On soude les morceaux en les superposant pour qu'ils se chevauchent de moitié afin de créer un cylindre de 20-30 cm de diamètre. Les fentes doivent être d'environ 1,5mm.

On peut aussi se procurer de la tôle de 0,4 à 0,8 mm d'épaisseur et y découper des carrés de 20 cm de coté. Donner une forme légèrement cylindrique à chaque carré. Souder les carrés légèrement superposés par 2 points de soudure, l'un en haut, l'autre en bas, de manière à laisser un vide de l'ordre d'1,5 mm entre les carrés de tôle. Faire en sorte d'obtenir un cylindre de 20 à 30 cm de diamètre.

On soude enfin une plaque de tôle sur chaque face et on la perce pour faire passer le tuyau de poêle d'un côté et le tube d'air froid de l'autre.

Artisanale

Plus facile à réaliser: récupérer un pot de peinture d'un diamètre de 20 à 30 cm de diamètre sur une hauteur de 30 à 50 cm.

Garder le couvercle fermé pour une plus grande rigidité de la boite, voire le renforcer tout comme le fond. Découper des fentes verticales sur la hauteur de la boite espacées de 5 cm environ. Déformer la fente pour forcer l'air à entrer dans le sens de rotation souhaité. Découper un trou dans le couvercle pour y raccorder le tuyau de poêle.

  • Le tube fin à air froid doit bien conduire la chaleur et mesurer environ 40 mm de diamètre (descente d'évier en métal par exemple). Un coude à 90 degrés permet de récupérer l'air ambiant en hauteur et de le recracher frais vers le bas.
  • Bien souder tous les joints...
  • C'est une bonne idée que de raccorder le tube fin à air froid sur un puits canadien   
  • Voir aussi 
Liens externes Bibliographie
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Ces trois exemples de climatisation solaire ont été conçus par le bureau d'études Tecsol à Perpignan, voir  www.tecsol.fr

Les principes de la climatisation solaire

1. Climatisation par absorption


Le cheminement de l’énergie calorifique

L'utilisation des capteurs solaires sous vide est recommandée pour assurer des températures supérieures à 80°C nécessaires au bon fonctionnement de la machine frigorifique à absorption. 
Le ballon de stockage tampon évite l'arrêt de la machine pendant le passage des nuages.
La tour de refroidissement, ainsi que les techniques de distribution du froid sont les mêmes que celles utilisées pour la climatisation classiqu

Impact environnemental

La climatisation solaire à absorption supprime la quasi-totalité des nuisances dues aux techniques de climatisation conventionnelles :

- La source d’énergie est le soleil, donc sans rejet.

- La consommation électrique des auxiliaires est plus de vingt fois inférieure à celle du compresseur remplacé.

- L’appoint éventuel se limite le plus souvent à une chaudière gaz à haut rendement, intervenant pour moins de 30% des besoins. Il faut noter que l'appoint n'est nécessaire que s'il faut garantir la température maximale et il n'y a pas de système d'appoint dans deux des trois exemples présentés : Pour les caves à Banyuls, la climatisation solaire fonctionne au fil du soleil. Il n'y a pas de température de consigne, mais le système solaire évite une montée en température des millions de bouteilles de vin pendant leur maturation. Les bureaux du CSTB ne sont utilisés que pendant la journée et s'il y a du soleil, ils seront climatisés. C'est normalement suffisant. Cependant, le système solaire sera probablement incapable de maintenir une température confortable pendant quelques jours de grande canicule chaque année.

- Les fluides frigorigènes employés sont totalement inoffensifs, à la différence des fluides de type HCFC utilisés dans les systèmes conventionnels.

- Les sources de bruit le plus importantes (moteur et compresseur) sont totalement supprimées.

- Et l’absence de pièces mécaniques en mouvement conduit en conséquence à une durée de vie nettement plus longue que les groupes de réfrigération classiques.


2. Climatisation par dessiccation/évaporation

L'évaporation de la vapeur d'eau dans l'air sec réduit la température et augmente l'humidité de l'air.
La rafraîchissement par évaporation en climat aride, avec des jarres d'eau poreuses ou des tissus humides suspendus dans les courants d'air, est le plus ancien système adopté par l'homme pour assurer le confort en période chaude. .
Dans le climat européen, le taux d'humidité de l'air est généralement trop important et il faut d'abord déshumidifier l'air avant de le refroidir par évaporation.
La technique de climatisation par dessiccation/évaporation utilise une roue contenant un gel de silice comme déshumidificateur. Le gel absorbe la vapeur d'eau et assèche l'air et ensuite, il est régénéré (desséché) par chauffage, afin d'être disponible à nouveau.
Comme les besoins de climatisation correspondent aux périodes de fort ensoleillement, l'énergie solaire peut servir comme source de chaleur pour la déshumidification du gel absorbant.

Perspectives pour la climatisation solaire

La fourniture d'électricité en été pour la climatisation est déjà un problème majeur dans plusieurs pays et la demande ne cesse de croître. La climatisation solaire est vue comme une solution, si l'équipement nécessaire est adapté à la demande du marché.

Jusqu'à maintenant, la puissance importante des machines frigorifiques disponibles a limité les réalisations de climatisation solaire aux grands et coûteux systèmes. Actuellement, de nouveaux équipements sont en train d'être développés pour ce marché prometteur. Comme pour d'autres techniques solaires, c'est l'Allemagne et l'Espagne qui sont à l'avant garde de la recherche et du développement.

Plusieurs machines frigorifiques de petite taille sont à l'essai, par exemple :

- La machine frigorifique à absorption de 4,5 kW de l'entreprise espagnole Rotartica.

- Les machines frigorifiques Schüco de 15 kW et de 30 kW. Voir Schüco climatisation solaire

La répartition des centaines d'installations solaires actuellement en fonctionnement en Europe est la suivante : Allemagne 41%, Espagne 27%, Grèce 9%, France 6%.

La plus grande installation de climatisation solaire d'Europe est exploitée depuis novembre 2007 par le centre technologique de l'entreprise Festo à Esslingen en Allemagne. Utilisé pour climatiser ses bureaux et son centre de calculs, le système devrait permettre une économie de 500 MWh par an.

Le système se présente comme une machine frigorifique à adsorption ayant pour source de chaleur le plus grand champ de collecteurs solaires thermiques à tubes sous vide au monde (1.330 m2 de surface).

http://www.outilssolaires.com/premier/images/rotartica.jpg


La climatisation solaire à absorption supprime la quasi-totalité des

nuisances dues aux techniques de climatisation conventionnelles :

La source d’énergie est le soleil, donc sans rejet.

- La consommation électrique des auxiliaires est plus de vingt fois inférieure à celle du compresseur remplacé.

- L’appoint éventuel se limite le plus souvent à une chaudière gaz à haut rendement, intervenant pour moins de 30% des besoins.

Il faut noter que l'appoint n'est nécessaire que s'il faut garantir la température maximale et il n'y a pas de système d'appoint dans deux des trois exemples présentés : Pour les caves à Banyuls, la climatisation solaire fonctionne au fil du soleil. Il n'y a pas de température de consigne, mais le système solaire évite une montée en température des millions de bouteilles de vin pendant leur maturation. Les bureaux du CSTB ne sont utilisés que pendant la journée et s'il y a du soleil, ils seront climatisés. C'est normalement suffisant. Cependant, le système solaire sera probablement incapable de maintenir une température confortable pendant quelques jours de grande canicule chaque année.  

- Les fluides frigorigènes employés sont totalement inoffensifs, à la différence des fluides de type HCFC utilisés dans les systèmes conventionnels.

- Les sources de bruit le plus importantes (moteur et compresseur) sont totalement supprimées. 

- Et l’absence de pièces mécaniques en mouvement conduit en conséquence à une durée de vie nettement plus longue que les groupes de réfrigération clas

L'évaporation de la vapeur d'eau dans l'air sec réduit la température et augmente l'humidité de l'air.


La rafraîchissement par évaporation en climat aride, avec des jarres d'eau poreuses ou des tissus humides suspendus dans les courants d'air, est le plus ancien système adopté par l'homme pour assurer le confort en période chaude. .


Dans le climat européen, le taux d'humidité de l'air est généralement trop important et il faut d'abord déshumidifier l'air avant de le refroidir par évaporation.


La technique de climatisation par dessiccation/évaporation utilise une roue contenant un gel de silice comme déshumidificateur. Le gel absorbe la vapeur d'eau et assèche l'air et ensuite, il est régénéré (desséché) par chauffage, afin d'être disponible à nouveau.


Comme les besoins de climatisation correspondent aux périodes de fort ensoleillement, l'énergie solaire peut servir comme source de chaleur pour la déshumidification du gel absorbant.