Article

1 - PRINCIPALES CATÉGORIES DE SORBANTS SOLIDES

2 - COUPLES SORBANT-SORBAT

  • 2.1 - Couples sorbant-eau
  • 2.2 - Couples sorbant-ammoniac
  • 2.3 - Couples sorbants-alcools
  • 2.4 - Hydrures métalliques

3 - MACHINES THERMIQUES À SORPTION SOLIDE

4 - CYCLES HERMÉTIQUES À SORPTION SOLIDE

5 - CONCEPTION DE L’ADSORBEUR

6 - PRODUITS COMMERCIALISÉS

7 - CONCLUSION

  • 7.1 - Comparaison sorption solide/absorption liquide
  • 7.2 - Tendances et perspectives

Article de référence | Réf : BE9737 v1

Systèmes thermiques à sorption solide

Auteur(s) : Francis MEUNIER

Date de publication : 10 avr. 2016

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Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Les systèmes thermiques à sorption solide représentent une gamme de composants majeurs pour l’utilisation rationnelle de l’énergie. Ils ont d’ores et déjà trouvé plusieurs niches où ils sont bien développés: des roues dessicantes aux groupes refroidisseurs de liquide à sorption à faible température de régénération (adaptés notamment pour la climatisation solaire et les rejets thermiques).De plus, des produits innovants et très prometteurs émergent: stockage du froid dans le transport de produits thermosensibles ainsi que des pompes à chaleur intégrées dans des chaudières à gaz. Enfin, l’émergence de matériaux adsorbants ainsi que d’échangeurs, à surface enduite, innovants ouvre de nouvelles perspectives pour réduire le poids et le volume de ces systèmes et étendre ainsi leur marché.

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ABSTRACT

Solid sorption heat pumps

Solid sorption heat pumps represent a series of major components for the rational use of energy. They are now well-developed in several niches: from desiccant wheels to low regenerating temperature sorption chillers (suited to solar air conditioning and heat recovery). Promising innovative products are also emerging: cold storage transport for thermosensitive products and gas-fired adsorption heat pumps integrated into boilers. Lastly novel adsorbents and coated surface heat exchangers have appeared, opening the way to reducing the weight and volume of these systems and extending their market.

Auteur(s)

  • Francis MEUNIER : Professeur émérite au Conservatoire national des arts et métiers - Directeur honoraire de l’IFFI (Institut Français du Froid Industriel)

INTRODUCTION

Les systèmes à sorption solide appartiennent, comme les systèmes à absorption liquide, à la famille des systèmes trithermes à sorption. Il s’agit de thermotransformateurs qui, produisent du froid ou de la chaleur à partir de deux sources de chaleur : l’une à haute température et l’autre à température ambiante. Le cas des systèmes à sorption qui fournissent de la chaleur à la plus haute température n’est pas abordé dans cet article.

Dans les deux cas de production de froid ou de chaleur, la force motrice est la chaleur à haute température. Pour la production frigorifique, la somme de la chaleur provenant de la source chaude et du froid produit est rejetée à un puits de chaleur à température intermédiaire (air ambiant, sous-sol ou eau). En revanche, dans le cas de la pompe à chaleur, c’est la production de chaleur qui est valorisée avec un effet d’amplification puisque la chaleur utile est la somme de celle fournie par la source chaude et de celle provenant de la source gratuite de chaleur (air, sous-sol, rejet thermique, etc.). À noter que ces procédés sont également adaptés pour le stockage froid ou chaud.

Dans un contexte d’économie d’énergie et de lutte contre l’effet de serre, ces procédés à sorption solide connaissent un regain d’intérêt. En effet, ils permettent de valoriser la chaleur fatale et, par ailleurs, les fluides frigorigènes utilisés présentent un potentiel de réchauffement global GWP nul et ne contribuent donc pas directement à l’effet de serre.

Actuellement, ces systèmes suscitent de nombreuses actions de R&&&&D qui se traduisent par l’émergence de produits innovants dont certains devraient trouver un large marché dans un avenir proche. Les secteurs du bâtiment et des transports sont parmi ceux qui manifestent le plus d’intérêt.

La climatisation à partir de chaleur à basse température (rejets thermiques, énergie solaire, etc.) constitue, pour l’instant, l’un des points les plus forts de ces systèmes. Leur avantage par rapport aux systèmes à absorption liquide est de pouvoir opérer à des températures de source chaude plus faibles, ce qui est précieux pour la climatisation à partir de chaleur fatale. S’agissant de chaleur gratuite, la faiblesse du coefficient de performance COP ne représente pas un obstacle rédhibitoire. En revanche, le poids, le volume et le coût constituent à l’heure actuelle des handicaps qui freinent le développement de ces systèmes.

Des recherches récentes sur des matériaux adsorbants innovants (notamment les réseaux organo-métalliques MOF) ouvrent des perspectives nouvelles pour obtenir des équipements, plus performants, moins lourds et moins chers. Si ces développements aboutissent, nul doute que le marché de ces systèmes va s’amplifier dans les bâtiments zéro énergie ou à énergie positive ainsi que dans le transport.

Dans cet article, les différents systèmes à sorption solide sont analysés et leur fonctionnement ainsi que leurs performances sont discutés. Ce sont surtout les systèmes hermétiques qui sont mentionnés ; néanmoins, les cycles ouverts de climatisation ou déshumidification sont également abordés. Les principaux produits commercialisés ainsi que leurs performances annoncées sont présentés. Enfin, les efforts de R&&&&D ainsi que les perspectives qu’ils ouvrent sont brièvement exposés.

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KEYWORDS

chillers   |   thermal storage   |   adsorption   |   thermochemical systems

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be9737


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FÉREY (G.), MELLOT-DRAZNIEKS (C.), SERRE (C.), MILLANGE (F.), DUTOUR (J.), SURBLÉ (S.), MARGIOLAKI (I.) -   A chromium téréphtalate-based solid with unusually large pore volumes and surface area.  -  Science 309, p. 2040-2042 (2005).

  • (2) - YU ARISTOV (I.), TOKAREV (M.M.), CACCIOLA (G.), RESTUCCIA (G.) -   Selective water sorbents for multiple applications, CaCl2 confined in mesopores of silica gel : sorption properties.  -  React. Kinet. Catal. Lett., 59, p. 325-333 (1996).

  • (3) - GRENIER (Ph.), GUILLEMINOT (J.J.), MEUNIER (F.), PONS (M.) -   Solar powered solid adsorption cold store.  -  J. Sol. Energy Eng., 110, p. 192-197 (1988).

  • (4) - BOUBAKRI (A.), GUILLEMINOT (J.J.), MEUNIER (F.) -   Adsorptive solar powered ice maker : experiments and model.  -  Sol. Energy, 69, p. 249-263 (2000).

  • (5) - RESTUCCIA (G.) -   Thermally driven adsorption heat pumps : recent advancements and future technical challenges.  -  SFT 7/02/2014, Paris.

  • ...

1 Annuaire

HAUT DE PAGE

1.1 Fournisseurs (liste non exhaustive)

Coldinnov (Stockage de froid pour le transport) http://www.coldinnov.com/

Coldway (Stockage de froid pour le transport) http://www.coldway.com/

Seibu Giken (Roue dessicante) http://www.cbk.fr/savoir-faire/la-solution-cbk/

Dessica (Roue dessicante) http://www.dessica.fr/location.html

Munters (Roue dessicante) https://www.munters.com/

Mayekawa-Mycom (GRL à adsorption) http://www.mayekawa.ca

Eco-Max (GRL à adsorption) http://www.ppiway.com/brands-solutions/eco-max/

GBU (GRL à adsorption) http://www.gbunet.de

HIJC-Greenchiller (GRL à adsorption) http://www.greenchiller.biz/

Invensor (GRL à adsorption) http://www.invensor.com/

MOFFApps (Utilisation des MOF en production du froid) http://mofapps.com/

NET-NUS-VEG (GRL à adsorption) http://www.net-sa.eu

Sortech (GRL à adsorption) http://www.sortech.de

Vaillant (Pompe à chaleur...

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