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Objet

L'objectif est de mettre au point des climatiseurs à adsorption qui soient suffisamment compacts, efficaces et puissants pour être attractifs commercialement. Les procédés étudiés ici sont des cycles à récupération de masse et de chaleur, dits à <<température uniforme>>. Les efforts ont porté sur la mise au point de nouveaux composites adsorbants [1][2] présentant d'excellentes propriétés de transfert thermique. Ces matériaux ont été intégrés dans une installation expérimentale mise au point dans le cadre d'une collaboration avec Gaz de France.

Description

L'installation expérimentale fonctionne selon un cycle quadritherme à récupération de masse et de chaleur [3]. Les outils développés fournissent des éclairages différents et des analyses complémentaires. Au regard du premier principe de la thermodynamique, les bilans de chaleur mesurent le coefficient de performance et les puissances spécifiques du prototype expérimental sans toutefois diagnostiquer de manière exhaustive l'origine des écarts à la théorie. A cette fin, le calcul des productions d'entropie souligne les irréversibilités dues aux différences de niveaux de température entre les sources de chaleur et les composants du système [4]. Enfin, le modèle mis au point décrit en fonction du temps les évolutions de température et de pression des différents composants de la machine. Son apport principal est de prendre en compte et de quantifier à la fois les résistances aux transferts de masse et de chaleur. [5]

Résultats et perspectives

Les performances des adsorbeurs utilisant des composites consolidés sont nettement améliorées par rapport à celles de la génération précédente utilisant la technologie des lits fixes granulaires. A condition opératoire égale, la puissance massique a été améliorée d'un facteur 10 (260 W/kg), la puissance volumique a été multipliée par 6. Le COP atteint 0.68 à température d'évaporateur égale à 25C. Cependant, à une température d'évaporateur proche de 5C, les performances sont pénalisées. Le modèle montre que les écarts sont dus à la trop faible perméabilité effective du matériau. Un nouveau matériau [6] mis au point, et actuellement testé (cf. page de présentation de S. Szarzynski et M. Pons), présente des performances remarquables tant du point de vue du transfert thermique que du transfert de masse. Sa mise en uvre permettrait de lever les résistances au transfert de masse à basse température d'évaporation et d'extraire des puissances de l'ordre de 600W/kg avec des COP proches de 0.65. Par ailleurs, dans le cadre d'une étude supportée par l'ADEME et le programme ECODEV du CNRS, des expériences sont en cours pour tester des mélanges de fluides à pression de fonctionnement proche de la pression atmosphérique.

Références

[1] F. Poyelle : Thèse de l'Université de Paris XI Orsay, 17-12-1996.
[2] Patent SNEA-LCL WO 91/15292
[3] F. Poyelle et al. : ASHRAE winter congress, Atlanta, USA, 1996.
[4] F. Poyelle, et al : <<Equivalent Carnot Cycles Analysis of adsorptive cooling experiments>> Submitted 
[5] J.J. Guilleminot, F. Poyelle, F.Meunier : ASHRAE winter congress, San Francisco, USA, janv. 1998
[6] Patent SNEA-LCL, WO 96/ 12762

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