Efficacite energetique de la climatisation avec alimentation photovoltaique eolienne

La complexité croissante de l’approvisionnement énergétique est un thème de plus en plus présent sur la scène médiatique [W1]. Les sources d’énergies les plus utilisées dans le monde telles que l’énergie nucléaire ou les combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz) devraient tôt ou tard s’épuiser [W2]. Comme Madagascar qui est un pays tributaire des combustibles fossiles, il subit aussi l’instabilité des prix du pétrole. De plus, ces combustibles fossiles participent à l’émission des gaz à effet de serre notamment le CO2 qui sont l’une des principales causes du réchauffement climatique [1].

Deux solutions sont proposées pour ce problème énergétique. La première est de trouver de nouvelles sources d’énergie ou plus exactement exploiter des énergies renouvelables [W1]. C’est un moyen de répondre aux besoins en énergie tout en préservant l’environnement [1]. Pourtant, certaines énergies renouvelables électriques ont effectivement une production variable, discontinue et non programmable, car elles sont dépendantes des conditions météorologiques et du cycle jour/nuit [W3]. Pour la seconde solution qui est d’augmenter l’efficacité énergétique, elle s’appuie généralement sur l’optimisation des consommations, mais elle possède aussi des obstacles à surmonter. Dans le cas des bâtiments, les appareils électriques sont de gros consommateurs d’énergies, comme l’utilisation des systèmes de climatisation qui devient un incontournable pour notre confort et notre santé [W4].

INTRODUCTION SUR LE PROJET

Présentation du projet

La mention Science et Ingénierie des Matériaux est une des mentions à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA) Vontovorona. Dans son programme d’amélioration continue, un projet de construction d’un hall matériaux climatisé est en cours d’étude.

Le hall sera implanté à proximité des polyvalents P1, P2, P3 de l’ESPA, et construit sur un terrain de 150 [m²].

Ce bâtiment comprend un étage. Le rez de chaussée est divisé en trois (3) zones dont une salle de réception, un cyber et une salle de réunion. La mezzanine comprend cinq (5) bureaux, et d’une salle de bibliothèque.

Objectifs de l’étude

La mention Science et Ingénierie des Matériaux, soucieuse d’assurer le confort thermique dans ses locaux pour le bien-être de ses étudiants et des professeurs, a montré son intention de mettre en place un système de climatisation pour son bâtiment. Il existe différents types de climatiseurs, mais la question est d’une part, de savoir quel type possède une efficacité énergétique plus élevée. Et d’autre part, de connaître quel système d’alimentation en énergie renouvelable est convenable pour ce site. La réponse à ces questions permettra de répondre à l’objectif de cette étude qui est la participation sur la résolution du problème énergétique mondial, en se basant sur l’efficacité énergétique et l’énergie renouvelable.

Généralités sur les moyens de production de froid

La production du froid qui consiste à absorber la chaleur contenue dans un milieu peut être obtenue suivant plusieurs modes. De même, les applications du froid sont très variées. Le principe réside toujours en un transfert de chaleur, à partir du système à refroidir et vers l’environnement.

Les machines utilisant ce principe peuvent être regroupées en deux grandes familles :

– Les machines à absorption :
Au lieu du compresseur ce système utilise une source de chaleur pour faire tourner le cycle et pomper la chaleur.
– Les machines à compression :
Ce système est constitué de quatre éléments principaux : le compresseur, le condenseur, le détendeur et l’évaporateur. Pour produire du froid, un fluide nommé fluide frigorigène ou réfrigérant circule à travers ces quatre éléments et subit un changement d’état, de température et de pression.

Climatisation

La climatisation ou le conditionnement d’air a pour but principal le maintien dans une ambiance des conditions qui contribuent au confort de l’individu dans les bureaux, les salles de classe, les magasins, les hôtels, etc. Elle est nécessaire dans certains procédés de fabrication comme dans les industries électroniques, usines pharmaceutiques, usines de traitement de poissons, brasseries, etc.

Circuits frigorifiques

Une machine frigorifique comprendra deux zones frigorifiques en fonction de la pression .
• Le circuit Basse Pression BP: incluant la sortie du détendeur, l’évaporateur et l’entrée du motocompresseur ;
• Le circuit Haute Pression HP: Il comprend la conduite de refoulement du compresseur, le condenseur, la bouteille accumulatrice de liquide HP, la conduite de liquide HP, l’entrée du détendeur et les équipements annexes de ces matériels.

La circulation du fluide est assurée par le motocompresseur. Il l’aspire à l’état gazeux, le comprime en absorbant un certain travail et le refoule. Le fluide sera à haute température et à haute pression à la sortie du compresseur. Le condenseur va alors le liquéfier par refroidissement, et libèrera ainsi des calories à pression et température constantes. Le détendeur se chargera de réduire fortement la pression du fluide liquide, jusqu’à sa pression de vaporisation.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I : BASES THEORIQUES ET METHODOLOGIE
Chapitre I: INTRODUCTION SUR LE PROJET
I.1 Présentation du projet
I.2 Notion sur la production du froid
I.3 Notion sur les énergies renouvelables
Chapitre II: METHODOLOGIE
II.1 Capacité du bâtiment
II.2 Bilan frigorifique
II.3 Méthodologie de dimensionnement du système d’énergie renouvelable
II.4 Evaluation des coûts d’exploitation et impacts environnementaux
PARTIE II : RESULTATS ET DISCUSSIONS
Chapitre III: RESULTATS
III.1 Conditions de base
III.2 Résultats du bilan thermique
III.3 Résultats du dimensionnement du système d’énergie renouvelable
III.4 Estimation des coûts d’investissement et d’exploitation et impacts environnementaux
Chapitre IV: DISCUSSIONS ET SUGGESTIONS
IV.1 Systèmes de climatisation
IV.2 Coût d’investissement et d’exploitation des systèmes de climatisation
IV.3 Synthèse des avantages et inconvénients du système photovoltaïque et éolien
IV.4 Impacts environnementaux
IV.5 Recommandation et perspective
CONCLUSION

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