Étude et conception de systèmes à efficacité énergétique améliorée fonctionnant au CO2 comme fluide frigorigène

Study and design of systems with improved energy efficiency operating with CO2 as refrigerant

• Auteur / Autrice : Elias Bou Lawz Ksayer
• Direction : Denis Clodic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Propriétés thermiques

Dioxyde de carbone

Fluides

Vapeur, Technique de la

Résumé

L'accroissement des émissions de gaz à effet de serre a amené l'Union Européenne à établir des politiques de réduction des émissions de ces gaz. Pour ce qui concerne la climatisation automobile, l'Union Européene a décidé d'arrêter l'utilisation des fluides frigorigènes dont le GWP supérieur à 150 pour les nouvelles plate-formes à partir de 2011, et progressivement pour l'ensemble des véhicules neufs à partir de 2017. Le CO2 est un fluide candidat pour remplacer les fluides à GWP élevé. Les propriétés thermodynamiques du CO2 impliquent un cycle frigorifique trans-critique à basses performances énergétiques pour une température de puits supérieure à 31°C. La haute pression peut être optimisée afin de maximiser le COP du système. L’analyse exergétique du cycle montre que les principales pertes de performances proviennent de la détente isenthalpique et de la compression. Le cycle de réfrigération à éjecteur diphasique se présente comme une solution qui réduit ces pertes. Un modèle 1D a été élaboré pour caractériser le fonctionnement de l’éjecteur et dimensionner des éjecteurs afin de les tester sur un banc d’essais. Des essais comparatifs ont été menés sur des cycles de réfrigération à CO2 avec et sans éjecteur. Les principaux résultats des essais sont : quatre stratégies de contrôle expérimentalement vérifiées pour réguler la haute pression et la température d’évaporation via le détendeur électronique et la vanne de contrôle externe du compresseur ; la validation du modèle de la tuyère convergente ; la validation du modèle 1D en testant 18 éjecteurs différents. Le modèle 1D développé a montré que l’éjecteur améliore jusqu’à 12% les performances énergétiques du cycle au CO2.