Chaud / Froid

Quels sont les sujets traités par la technique thermique ?

La technique de chauffage dans le secteur du bâtiment comprend la production, le stockage et la distribution de chaleur pour le confort (chauffage et eau chaude sanitaire) ainsi que la chaleur industrielle. Les principales sources d'énergie pour la production de chaleur sont : le bois (bûches, pellets, copeaux de bois), la chaleur solaire, la chaleur récupérée, le chauffage urbain, le mazout, le gaz. Les pompes à chaleur utilisent comme source de chaleur : la chaleur ambiante, l'eau souterraine, l'eau du lac ou de la rivière ou la chaleur géothermique.

La cogénération (chaleur et électricité) permet de produire de l'électricité en utilisant simultanément la chaleur résiduelle. Le stockage de la chaleur de l'eau, de la glace et de la chaleur géothermique sont les principaux accumulateurs de chaleur. Les unités de stockage avec les matériaux à changement de phase (MCP) sont en cours de développement.

Quels sont les sujets traités par la technologie de la réfrigération ?

La technique du froid concerne les systèmes de production de froid pour le refroidissement de locaux ou de marchandises et pour les applications de congélation. Les machines frigorifiques sont des pompes à chaleur. Selon la gamme de capacité : évaporateur direct, refroidisseur compact, refroidisseur d'eau, refroidisseur sec ou humide. Les réfrigérants utilisés sont en constante évolution.

 

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Source: màd

Chauffer en hiver avec la chaleur de l’été

Utiliser la chaleur de l’été pour se chauffer en hiver, cela est possible techniquement, à l’aide de réservoirs de stockage thermique. Les chercheurs de l’Université des Sciences appliquées et des arts de Lucerne voulaient maintenant savoir comment réduire les coûts d’investissement en utilisant davantage le stockage thermique.

La chaleur est disponible en grande quantité – mais principalement en été, et d’autant plus que le climat change. Cependant, la demande de chaleur est nettement plus élevée en hiver. Est-il possible d’économiser la chaleur de l’été pour l’hiver et de maintenir ensuite nos maisons au chaud sans énergie fossile, créant ainsi un équilibre saisonnier? C’est possible. Cela nécessite des réservoirs de stockage qui peuvent conserver la chaleur disponible pendant des mois. De telles installations de stockage saisonnier sont déjà utilisées dans plusieurs immeubles d’habitation en Suisse. Dans le cadre du projet Optsais, l’Université des sciences appliquées de Lucerne a étudié les conditions dans lesquelles les installations de stockage saisonnier – en combinaison avec des capteurs solaires thermiques – peuvent être utilisées plus largement. L’Office fédéral suisse de l’énergie (OFEN) a soutenu le projet.

L’énergie n’est pas égale à l’électricité

Le stockage saisonnier de la chaleur a du sens car la moitié de la consommation d’énergie de la Suisse – voire plus de 80 % dans les ménages – est due à la chaleur. Les systèmes de stockage de la chaleur peuvent nous rapprocher de notre objectif de ne plus utiliser de combustibles fossiles d’ici à 2050. Le chef de projet, le Dr Willy Villasmil, de l’Institut de génie mécanique et énergétique de l’Université des sciences appliquées de Lucerne, en est convaincu: «Les systèmes de stockage de la chaleur saisonnière seront de plus en plus importants pour décarboniser le secteur du chauffage et contribuer à combler le déficit d’électricité en hiver.» Néanmoins, il observe que la plupart des gens ne pensent qu’à l’électricité et aux piles électriques comme dispositifs de stockage de l’énergie et non à la chaleur et au stockage de la chaleur lorsqu’ils entendent le mot-clé transformation du système énergétique et approvisionnement énergétique durable. Le stockage de la chaleur sur de longues périodes est encore accueilli avec scepticisme. «L’une des raisons en est le coût d’investissement relativement élevéet les besoins en espace, surtout lorsque l’unité de stockage est installée à l’intérieur d’un bâtiment», explique M. Villasmil.

L’eau en tant qu’accumulateur de chaleur

A l’aide d’un modèle de simulation informatique développé spécialement à cet effet, l’équipe de la Haute école spécialisée de Lucerne a joué avec différentes options dans les simulations. Ils voulaient savoir: Quelles sont les stratégies de contrôle à utiliser pour charger et décharger le stockage de manière optimale? Quel rapport entre la surface des capteurs solaires et le volume de stockage conduit aux coûts les plus bas? Comment les coûts d’investissement d’une unité de stockage de chaleur enterrée se comparent-ils à ceux d’une unité de stockage installée dans le bâtiment? Quels matériaux d’isolation alternatifs pourraient être utilisés pour économiser de l’espace et des coûts? Les chercheurs ont examiné des biens immobiliers dans deux lieux de référence:  à Zurich, avec ses prix immobiliers relativement élevés, et en dehors de Berne. Les deux bâtiments obtiennent 100 % de leur chaleur pour la fourniture de chauffage et d’eau chaude sanitaire grâce à descapteurs solaires; la chaleur est stockée à l’aide d’eau chauffée à 90 °C en été.

Une installation ultérieure nettement plus coûteuse

L’étude a montré qu’une stratégie de con­trôle dans laquelle les collecteurs ther­mi­ques ont un faible débit est la mieux adaptée pour charger le réservoir de stockage d’énergie thermique. Cela signifie que le liquide qui circule dans le collecteur peut être chauffé à des températures plus élevées. «Les réserves d’énergie dans la partie supérieure du réservoir, où règnent les températures les plus élevées, sont  cruciales pour ces réservoirs d’eau chaude. Elles sont essentielles pour répondre aux exigences d’hygiène pour la préparation de l’eau chaude sanitaire», explique W. Villasmil. La suite a été démontrée: l’installation d’un réservoir de stockage de chaleur saisonnier dans un nouveau bâtiment est nettement moins coûteuse qu’une mise à niveau ultérieure, qui implique des coûts de conversion. Si de nouveaux matériaux d’isolation sont utilisés à la place de la laine de verre traditionnelle, le réservoir de stockage nécessite moins de volume, ce qui réduit les coûts. Les systèmes d’aide à la modernisation sont particulièrement intéressants pour des accumulateurs de chaleur isolés sous vide, dont le principe de fonctionnement est une bouteille Thermos à double paroi. De tels réservoirs peuvent être enterrés près du bâtiment sans occuper de place  habitable. De cette façon, un peu plus de chaleur est perdue sans être utilisée, mais les coûts peuvent être maintenus à un niveau plus bas. «Les technologies de stockage de la chaleur nécessaire pour le redressement énergétique sont déjà disponibles aujourd’hui. Leur mise en œuvre est une question de volonté», dit-il. Le Dr Elimar Frank, responsable à l’OFEN du programme «Chaleur solaire et stocka­ge de la chaleur», en est persuadé: « Pour réduire massivement les émissions de CO2 du parc immobilier suisse d’ici à 2050, il faudrait chaque année, entre 2020 et 2050, remplacer jusqu’à 30 000 systèmes de chauffage fossiles par des systèmes de chauffage utilisant des énergies renouvelables. Des systèmes de chauffage solaire optimisés avec stockage saisonnier de la chaleur peuvent contribuer à atteindre les objectifs. C’est pourquoi l’OFEN soutient les projets de recherche qui présentent des résultats d’avenir dans ce domaine.