WO2018044147A1 - Système de climatisation utilisant l'énergie thermique solaire - Google Patents

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WO2018044147A1
WO2018044147A1 PCT/MA2016/000029 MA2016000029W WO2018044147A1 WO 2018044147 A1 WO2018044147 A1 WO 2018044147A1 MA 2016000029 W MA2016000029 W MA 2016000029W WO 2018044147 A1 WO2018044147 A1 WO 2018044147A1
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WO
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circuit
compressor
heat
fluid
condenser
Prior art date
Application number
PCT/MA2016/000029
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English (en)
Inventor
Mohsine BOUYA
Azzeddine LAKNIZI
El Amine GUESSOUS
Original Assignee
Universite Internationale De Rabat
E-Energie
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
    • F25B27/005—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in compression type systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit

Definitions

  • Air conditioning is known to generate significant peaks that force the grid to produce or import large amounts of energy at above-average prices.
  • the compressor is the component that consumes the most electrical energy
  • our invention provides a means of reducing its consumption by offsetting the mechanical energy required to effect compression by thermal energy.
  • a solar thermal collector (5) with vacuum tubes is used.
  • the solar collector works with the thermosiphon principle to transfer the heated coolant it contains to a tank located above the tubes.
  • the normal cold cycle is modified by our invention. It is always a closed circuit containing a refrigerant.
  • the circuit is composed of a compressor (1) which increases the pressure of the fluid and forces it to flow to an exchanger located at the top of the tank (6) of the solar thermal collector. This exchanger allows a first transfer of heat from the heat transfer fluid from the reservoir to the refrigerant. By increasing the temperature of the latter, its pressure increases and compensates for the necessary mechanical energy of the compressor (1).
  • the fluid passes through an expansion vessel (7) to regulate the pressure if it is too high and avoid damaging the circuit.
  • the fluid is then conveyed to the condenser (2) which makes a second heat exchange by transferring the heat of the circuit to the outside.
  • An expander (3) then reduces the pressure of the fluid to then pass through an evaporator (4) which makes the third exchange by transferring the heat of the room to be cooled to the liquid.
  • the cycle continues thus by the compressor which sucks the fluid and reinjects it under pressure into the circuit.
  • the invention also contains a second circuit that makes it possible to take advantage of the thermal energy of the reservoir (6) of the sensor when it is cold and that the solar radiation is available.
  • This is a conventional circuit but inverted with the condenser located inside the room to be heated and the evaporator inside the tank.
  • This heating circuit is also closed containing a refrigerant.
  • the circuit is composed of a compressor (8) which increases the pressure of the fluid and forces it to flow to a condenser (2) which makes a first heat exchange by transferring the heat of the circuit to the interior of the part to be heated.
  • An expansion valve (9) then reduces the pressure of the fluid to then pass through an evaporator (10) which makes the second exchange by transferring the heat from the reservoir (6) to the liquid. The cycle thus continues through
  • Figure 1 shows a block diagram of the conventional cold circuit.
  • Figure 2 shows a block diagram of the cold circuit object of our invention.
  • Figure 3 shows a block diagram of the two circuits of cold and hot, objects of our invention.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Sustainable Energy (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Un système de climatisation qui utilise les effets combinés de la compression électrique et un apport thermique solaire pour générer un cycle de froid. L'énergie thermique est capturée à partir du rayonnement solaire grâce à des tubes sous vide. Ceci réduit les besoins énergétiques du compresseur et évite les pics de consommations en période de canicule. Cette climatisation utilise également un échange thermique pour générer de l'air chaud à partir du rayonnement solaire.

Description

Système de climatisation utilisant l'énergie thermique solaire
Description
Il s'agit d'un arrangement d'appareils constituant un système de climatisation. En particulier, cet arrangement intègre un capteur solaire.
Les systèmes de climatisation conventionnelles utilisent un cycle de froid semblable à celui du réfrigérateur. Il s'agit d'un circuit fermé contenant un fluide frigorigène. Le circuit est composé d'un compresseur (1) qui augmente la pression du fluide et force sa circulation vers un condenseur (2) qui fait un premier échange thermique en transférant la chaleur du circuit vers l'extérieur. Un détendeur (3) vient ensuite réduire la pression du fluide pour passer ensuite par un évaporateur (4) qui fait le deuxième échange en transférant la chaleur de la pièce à refroidir vers le liquide. Le cycle continue ainsi par le compresseur qui aspire le fluide et le réinjecte sous pression dans le circuit.
Il est connu que la climatisation pose de grands problèmes lors des périodes de grandes chaleurs. En effet, lorsqu'elle est utilisée à grande échelle, elle contribue à l'augmentation globale de la demande énergétique d'un côté. En même temps, la demande de la
climatisation est connue pour générer des pics importants qui obligent le réseau de produire ou d'importer de grandes quantités d'énergie à des prix supérieurs à la normale.
Le compresseur étant le composant qui consomme largement le plus d'énergie électrique, notre invention offre un moyen de réduire sa consommation en compensant l'énergie mécanique nécessaire pour effectuer la compression par un énergie thermique. Pour cela, un capteur solaire thermique (5) à tubes sous vide est utilisé. Le capteur solaire fonctionne avec le principe de thermosiphon pour transférer le liquide caloporteur chauffé qu'il contient vers un réservoir situé au-dessus des tubes.
Le cycle normal de froid est modifié par notre invention. Il s'agit toujours d'un circuit fermé contenant un fluide frigorigène. Le circuit est composé d'un compresseur (1) qui augmente la pression du fluide et force sa circulation vers un échangeur situé en haut du réservoir (6) du capteur solaire thermique. Cet échangeur permet un premier transfert de la chaleur depuis le liquide caloporteur du réservoir vers le fluide frigorigène. En augmentant la température de ce dernier, sa pression augmente et compense l'énergie mécanique nécessaire du compresseur (1). Le fluide passe par une vase d'expansion (7) pour réguler la pression si elle est trop haute et éviter d'endommager le circuit. Le fluide est ensuite acheminé vers le condenseur (2) qui fait un deuxième échange thermique en transférant la chaleur du circuit vers l'extérieur. Un détendeur (3) vient ensuite réduire la pression du fluide pour passer ensuite par un évaporateur (4) qui fait le troisième échange en transférant la chaleur de la pièce à refroidir vers le liquide. Le cycle continue ainsi par le compresseur qui aspire le fluide et le réinjecte sous pression dans le circuit.
L'invention contient également un deuxième circuit qui permet de tirer parti de l'énergie thermique du réservoir (6) du capteur lorsqu'il fait froid et que le rayonnement solaire est disponible. Il s'agit d'un circuit conventionnel mais inversé avec le condenseur situé à l'intérieur de la pièce à chauffer et l'évaporateur à l'intérieur du réservoir.
Ce circuit de chaud est également fermé contenant un fluide frigorigène. Le circuit est composé d'un compresseur (8) qui augmente la pression du fluide et force sa circulation vers un condenseur (2) qui fait un premier échange thermique en transférant la chaleur du circuit vers l'intérieur de la pièce à chauffer. Un détendeur (9) vient ensuite réduire la pression du fluide pour passer ensuite par un évaporateur (10) qui fait le deuxième échange en transférant la chaleur du réservoir (6) vers le liquide. Le cycle continue ainsi par le
compresseur qui aspire le fluide et le réinjecte sous pression dans le circuit.
La figure 1 montre un schéma synoptique du circuit de froid conventionnel.
La figure 2 montre un schéma synoptique du circuit de froid objet de notre invention.
La figure 3 montre un schéma synoptique des deux circuits de froid et de chaud, objets de notre invention.

Claims

Revendications
1. Un système de climatisation caractérisé par deux circuits fermés de fluide frigorigène, le premier reliant un compresseur (1) à un échangeur situé en haut du réservoir (6) d'un capteur solaire thermique. Celui-ci est relié à une vase d'expansion (7) reliée à son tour à un condenseur (2). Un détendeur (9) relie le condenseur (2) à un évaporateur (4). Ce dernier ferme le circuit en étant relié au compresseur (1).
2. Un système de climatisation selon la revendication 1 caractérisé par un deuxième circuit fermé de fluide frigorigène reliant un compresseur (8) à un condenseur (2). Un détendeur (9) relie le condenseur (2) à un évaporateur (10) situé dans le réservoir (6) du capteur solaire thermique. Ce dernier ferme le circuit en étant relié au compresseur (8).
3. Un procédé de climatisation caractérisé par deux circuits de froid et de chaud où le fluide frigorigène du premier circuit passe par le compresseur (1) qui augmente sa pression et force sa circulation vers un échangeur situé en haut du réservoir (6) du capteur solaire thermique. Cet échangeur fait un premier transfert de la chaleur depuis le liquide
caloporteur du réservoir vers le fluide frigorigène. Le fluide passe par une vase d'expansion (7). Il est ensuite acheminé vers le condenseur (2) qui fait un deuxième échange thermique en transférant la chaleur du circuit vers l'extérieur. Un détendeur (3) vient ensuite réduire la pression du fluide pour passer ensuite par un évaporateur (4) qui fait le troisième échange en transférant la chaleur de la pièce à refroidir vers le liquide. Le cycle continue ainsi par le compresseur qui aspire le fluide et le réinjecte sous pression dans le circuit.
4. Un procédé de climatisation selon la revendication 3 caractérisé par un deuxième circuit de chaud où le compresseur (8) augmente la pression du fluide et force sa circulation vers un condenseur (2) qui fait un premier échange thermique en transférant la chaleur du circuit vers l'intérieur de la pièce à chauffer. Un détendeur (9) vient ensuite réduire la pression du fluide pour passer ensuite par un évaporateur (10) qui fait le deuxième échange en transférant la chaleur du réservoir (6) vers le liquide. Le cycle continue ainsi par le compresseur qui aspire le fluide et le réinjecte sous pression dans le circuit.
PCT/MA2016/000029 2016-09-05 2016-12-23 Système de climatisation utilisant l'énergie thermique solaire WO2018044147A1 (fr)

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