Un système de pompe à chaleur photovoltaïque pour la production d’eau douce, de froid et d’eau chaude

D’après pv magazine international.

Des chercheurs de l’Institut national de technologie B. R. Ambedkar de Jalandhar, en Inde, ont mis au point un nouveau système reposant sur un cycle d’humidification-déshumidification et de réfrigération par compression de vapeur (HDH-VCR) et sur une pompe à chaleur alimentée par un système photovoltaïque. Le système est destiné à la production d’eau douce dessalée, de refroidissement et d’eau chaude.

Les scientifiques ont expliqué que le système proposé utilise les énergies de refroidissement et de chauffage du réfrigérateur intégré et de la pompe à chaleur pour son fonctionnement. « L’installation a également la capacité de générer de l’air frais ou de l’air chaud en fonction de la saison », ont-ils expliqué. « Le refroidissement de l’évaporateur d’une pompe à chaleur est utilisé pour la déshumidification finale de l’air. »

Ce système se compose d’un système photovoltaïque, d’une pompe à chaleur, de ventilateurs, de préchauffeurs d’air, d’humidificateurs, de déshumidificateurs, de réchauffeurs d’air, de chauffe-eau solaires et de pompes de circulation d’eau. Le fluide utilisé dans le VCR est le R410A. « La centrale solaire photovoltaïque alimente le ventilateur, le compresseur de vapeur et les pompes. Les condenseurs de refroidissement de l’eau (pompes à chaleur) et les CES fournissent de l’eau chaude aux humidificateurs, aux préchauffeurs d’air et aux systèmes de préchauffage de l’air », expliquent les chercheurs.

Afin de produire de l’air frais, ainsi que de l’eau fraîche et chauffée, le système utilise le cycle HDH-VCR. Le cycle HDH est généralement utilisé pour contrôler les niveaux d’humidité dans le flux d’air, en humidifiant d’abord l’air, puis en éliminant l’humidité excédentaire. Le cycle VCR est un processus dans lequel un réfrigérant change d’état entre le liquide et la vapeur pour absorber la chaleur et refroidir l’air.

« Les caractéristiques uniques de l’installation sont la disposition de tous les composants d’humidification-déshumidification en deux étapes dans une tour verticale, et la facilité d’écoulement des fluides dans le conduit », expliquent les universitaires. « La conception du processus peut être utilisée dans les secteurs résidentiel et industriel. »

Ils ont testé le système à l’aide d’une série de simulations théoriques et d’un prototype testé en conditions réelles. Ils ont constaté que le système est capable de générer jusqu’à 5,5 litres par heure (LPH) d’eau fraîche, jusqu’à 6,8 kW d’effet de refroidissement et jusqu’à 4,2 ratios de performance énergétique (EPR) pour un débit d’air de 1 000 m3/h. L’EPR est le rapport entre l’énergie primaire du produit et l’énergie de ses sous-produits.

« L’utilisation des effets frigorifiques et du rejet de chaleur d’une pompe à chaleur améliore le coefficient de performance (COP) du système », ont déclaré les scientifiques, sans fournir de chiffres précis.

Ils ont présenté le système dans l’étude « Experimental and simulation studies on heat pump integration two stage desalination and cooling system » (études expérimentales et de simulation de l’intégration d’une pompe à chaleur dans un système de dessalement et de refroidissement à deux étages), publiée dans Energy Nexus.