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Principe


L’une des applications immédiates du procédé simple effet impliquant la fonction stockage est l’utilisation de l’énergie solaire à un niveau permettant la décomposition d’un solide pour produire du froid à Tb. La phase haute pression correspond au fonctionnement diurne : la décomposition du réactif produit le gaz qui se condense à Tcond > T0 à un niveau supérieur à la température ambiante. La phase basse pression a lieu la nuit : l’évaporation du gaz condensé permet la production de froid et la régénération du réactif : la chaleur exothermique produite par la synthèse du réactif est évacuée à un niveau supérieur à celui de l’ambiance T0.

3. SYSTÈMES À ABSORPTION

Peu d'appareils ménagers fonctionnent sur le principe de l'absorption. Dans de tels dispositifs, une solution aqueuse concentrée d'ammoniac est chauffée par une flamme de gaz dans un récipient appelé générateur, d'où l'ammoniac gazeux s'échappe pour passer dans un condenseur. L'ammoniac est liquéfié par ce condenseur, puis est amené dans un évaporateur, comme dans un système à compression. À la sortie de l'évaporateur, l'ammoniac devenu gazeux est réabsorbé dans la solution diluée et partiellement refroidie issue du générateur, pour former, à nouveau, une solution concentrée. Cette réabsorption s'effectue dans un récipient, l'absorbeur, d'où le liquide enrichi est transporté vers le générateur pour achever le cycle.

La réfrigération par absorption est de plus en plus utilisée dans les appareils nécessitant des températures de 7 °C à 10 °C. Dans cette plage de températures, on peut utiliser l'eau comme réfrigérant, en association avec une solution aqueuse d'un sel, généralement le bromure de lithium, servant d'absorbant. Le système fonctionne sous un vide poussé : la pression dans l'évaporateur est de seulement 1 kPa (la pression atmosphérique s'élève à 100 kPa) ; le générateur et le condenseur fonctionnent sous une pression d'environ 10 kPa. L'eau a une température beaucoup plus basse dans l'évaporateur, car la pression y est très faible. La vapeur refroidie est absorbée dans la solution concentrée de sel, puis est véhiculée vers le générateur où, à température élevée, l'eau en excès est portée à l'ébullition pour augmenter sa concentration en sel. Après avoir été refroidie, cette solution est amenée vers l'absorbeur pour achever le cycle.

réfrigération, procédé servant à abaisser la température dans un espace donné et permettant de maintenir des produits à une température suffisamment basse pour les conserver. Le froid stoppe la croissance bactérienne et ralentit les réactions chimiques indésirables.

Jadis, on utilisait déjà la glace naturelle ou artificielle pour la réfrigération. Peu avant la Première Guerre mondiale, les réfrigérateurs électriques apparurent, optimisant l'action de la glace. Cette dernière doit son efficacité à sa capacité calorifique élevée : 333,1 kJ/kg. La présence de sels en solution dans l'eau abaisse sa température de fusion de plusieurs degrés. Les denrées alimentaires maintenues à cette température, ou légèrement au-dessus, ont une durée de vie accrue.

Le dioxyde de carbone solide est également utilisé comme réfrigérant. Il n'a pas de phase liquide à pression atmosphérique normale : il passe directement de la phase solide à la phase gazeuse à - 78,5 °C (sublimation). Le dioxyde de carbone est utilisé comme réfrigérant lors de sa sublimation.

La réfrigération mécanique est effectuée par circulation d'un réfrigérant dans un système fermé, dans lequel il s'évapore, puis se condense, cela dans le cadre d'un cycle continu. Si aucune fuite ne se produit, le réfrigérant est efficace pendant toute la durée de vie du système. Pour maintenir la température de réfrigération, il est nécessaire de fournir constamment de l'énergie et d'extraire la chaleur perdue. Les deux principaux types de réfrigérateur électrique sont le système à compression, utilisé par les appareils ménagers et par la plupart des systèmes de climatisation, et le système à absorption, employé dans les petites unités de climatisation généralement destinées au camping.

2. SYSTÈMES À COMPRESSION


Fonctionnement d'un réfrigérateur

Les systèmes à compression utilisent quatre éléments pour le cycle de réfrigération : le compresseur, le condenseur, la soupape d'expansion et l'évaporateur. Le réfrigérant liquide se vaporise dans l'évaporateur en absorbant la chaleur des produits ou de l'espace à refroidir. La vapeur est ensuite amenée vers un compresseur à moteur, où elle est portée à une pression élevée, ce qui augmente sa température (voir Thermodynamique). Le gaz surchauffé sous pression se condense alors dans un condenseur refroidi à l'air ou à l'eau. Du condenseur, le liquide passe par une soupape d'expansion pour diminuer sa pression et sa température. Le réfrigérant retrouve alors la température qu'il avait dans l'évaporateur.

Chaque réfrigérant possède une température spécifique d'ébullition associée à une pression. Ainsi, le contrôle de la pression dans l'évaporateur permet d'obtenir la température souhaitée. L'un des réfrigérants les plus communément utilisés depuis de nombreuses années est le dichlorodifluorométhane, ou Réfrigérant - 12. Ce chlorofluorocarbone (CFC) se vaporise vers - 6,5 °C sous une pression de 246 kPa, puis, après compression jusqu'à 909 kPa, il se condense à environ 38 °C.

Dans les petits réfrigérateurs domestiques utilisés pour conserver les aliments, la chaleur du condenseur est évacuée dans la pièce qui contient le réfrigérateur. La chaleur des condenseurs des climatiseurs doit être évacuée vers l'extérieur ou absorbé par de l'eau de refroidissement.

Dans un système de réfrigération domestique, l'évaporateur, appelé freezer, est toujours placé dans un endroit isolé thermiquement. Dans certains cas, cet endroit correspond à l'enceinte du réfrigérateur. Pour maintenir l'enceinte dans les limites souhaitées de température, le moteur du compresseur est commandé par un thermostat.

1. PRÉSENTATION

solaire, énergie, énergie produite par le Soleil à la suite de réactions de fusion thermonucléaire, source de la plupart des énergies disponibles sur Terre et exploitable pour la production d'électricité.

L’énergie solaire se propage dans l'espace sous la forme de « grains », ou quanta d'énergie, les photons ; elle est sans cesse renouvelée.