SOCIETE FRANCAISE DE THERMIQUE
Groupe « Thermodynamique » Journée thématique organisée par Romuald Rullière
(CETHIL, Villeurbanne) et Nolwenn Le Pierrès (LOCIE, Le Bourget du Lac)
Vendredi 7 février 2014
à Espace Hamelin, 17 rue Hamelin, Paris 16 (métro Boissière ou Ièna)
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Problématiques Scientifiques et Techniques dans les Procédés Frigorifiques et Thermiques à Sorption
Afin de répondre aux nouvelles contraintes environnementales et à une demande croissante de la population en matière de confort thermique (dans le bâtiment, dans les transports, …), la technologie des systèmes de conditionnement d’air est amenée à évoluer. Les systèmes à ab- et ad- sorption apparaissent comme une alternative prometteuse. En effet, les fluides frigorigènes utilisés sont neutres vis-à-vis de la couche d’ozone et leur impact sur le réchauffement climatique est faible. De plus, ces systèmes peuvent utiliser efficacement des sources d’énergie thermique renouvelable telles que l’énergie solaire ou récupérer et valoriser de la chaleur perdue. Les procédés de stockage de chaleur par sorption devront permettre de stocker cette chaleur efficacement sur des durées de stockage importantes, jusqu’à la saison entière. Le développement commercial des procédés à sorption dans le futur pourrait permettre d’augmenter la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique européen et réduire notre dépendance aux énergies fossiles. Outre l’impact économique et stratégique, l’utilisation rationnelle des ressources se traduira par une diminution des émissions de CO2. Il parait indispensable d’avoir aujourd’hui des outils performants à chaque étape du développement d’une machine à sorption : pour la conception et le dimensionnement (considérant compacité et coût d’investissement), pour la prédiction et l’évaluation des performances et pour l’élaboration de stratégies de contrôle. Un axe d’analyse peut être basé sur une approche thermodynamique, et en particulier exergétique, à la fois au niveau des composants du système et pour son optimisation globale. De plus, la compréhension et l’optimisation de ces systèmes requièrent des connaissances approfondies notamment sur les phénomènes couplés de changement de phase et de transferts de chaleur et de masse et sur le comportement hydrodynamique des écoulements. Le choix du couple de sorption est également un point important puisqu’il détermine les performances du système et les conditions de fonctionnement. Toutefois, ce choix peut engendrer des contraintes tels que le niveau de pression, la compatibilité fluide/paroi ou encore la cristallisation de la solution absorbante.
Présentations :
Conference plénière: Energy Conversion by Sorption Processes: Fundamental Options and Challenges
Felix Ziegler, Technische Universität Berlin, Berlin, Germany
Fundamental thermodynamic reasoning allows us to propose the following theses:
1. It is very probable that solution equilibria and vapour pressure curves of new fluids will not result in drastically better COPs as we are near the reversible limit today. So the goal in the search for new working fluids is to circumvent drawbacks.
2. The transport properties impact on heat and mass transfer and therefore on power density, as well as on design of components and auxiliary energy demand. Their role is more important than usually quoted.
3. The wealth of optional cycles is yet unexplored and may bring forth new fields of application.
Conference plénière: Thermally driven adsorption heat pumps: recent advancements and future technical challenges
Giovanni Restuccia, Istituto di Tecnologie Avanzate per l’Energia “Nicola Giordano”, CNR, Messina, Italy.
Nowadays, adsorption heat pumps represent an attractive alternative to conventional electrically driven systems for a wide range of applications such as waste heat recovery, heat pumping for building heating, solar air conditioning, automotive air conditioning.
Various small size closed-cycle adsorption prototypes have been developed during the past years, thus demonstrating the feasibility of this technology. Recently, some German companies started a production of small-size adsorption machines for cooling or heat pumping purposes. Specifically, market-ready silica gel/water and zeolite/water chillers (cooling capacity 10-18 kW) are offered by SortTech and InvenSor. Additionally, gas-fired zeolite/water heat pumps (up to 15 kW) have been developed by Viessmann and Vailant.
Notwithstanding the significant progress, there is still room for improvement, especially in terms of cost reduction and power density enhancement. With this aim, a solid R&D activity is being carried out worldwide covering all levels of technological development.
Regarding the materials line of work, efforts are focused on the selection of the optimal sorption pair depending on the final application and on the development of novel adsorbent materials with advanced sorption properties. As for components, the main issues being assessed are heat and mass transfer intensification through the adsorbent-heat exchanger (AdHex) unit, the design of compact system components, with specific emphasis on the evaporator. Finally, concerning the whole system, research activity should be aimed at defining the optimal control strategy and thermal management to guarantee high performance in terms of primary energy consumption per kWh cooling/heating power, and an optimal system integration ensuring high primary energy saving.
Stockage thermochimique de la chaleur par l'ad/absorption d'eau sur des matériaux solides ou des solutions liquides,
Amira Jabbari-Hichri et Emeline Lefebvre, IRCELYON CNRS, Villeurbanne (présentation confidentielle non jointe)
Utilisation d’un modèle adimensionnel pour la conception d’adsorbeurs performants
Marc Clausse, LGP2ES, ESIEE, Paris
Absorbeurs à films ruisselants: expérimentations et modélisations
Benoit Stutz, LOCIE, Université de Savoie, Le Bourget du Lac
Ebullition basse pression dans les évaporateurs de machines à sorption
Florine Giraud, CETHIL, Université de Lyon I, Villeurbanne
Bref historique du froid solaire
Michel Pons, LIMSI, CNRS, Paris
Présentation de la plateforme ENERBAT
Najeh Ghilen, LERMAB, Université de Lorraine, Vandoeuvre-lès-Nancy
Stockage thermique par procédé thermochimique solide/gaz. Exemple du stockage intersaisonnier pour l'habitat,
Nathalie Mazet, PROMES, CNRS, Perpignan
Climatisation par absorption par film ruisselant pour véhicule automobile
E. Boudard, PSA Peugeot Citroën, Vélizy