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Les lauréats de l'appel à projets « Climatisation du futur »

Mis à jour le 22/03/2018

Quinze projets de recherche ont été déposés dans l’appel à projets de recherche « Climatisation du futur », et sept retenus pour financement, révélant une certaine maturité sur des solutions alternatives.

Les lauréats peuvent être classés en deux catégories : les projets explorant de nouveaux fluides plus respectueux de l’environnement et les dispositifs passifs, ne nécessitant pas de fluides frigorifiques.

Les systèmes explorant de nouveaux fluides frigorigènes

Quatre projets se fondent sur l’amélioration des systèmes thermodynamiques basés sur des Pompes à chaleurs (PAC).
Le Projet SthG Clim, coordonné par Carbonne ingénierie, n’est pas terminé. Il propose de minimiser les consommations électriques du chauffage, de l’eau chaude sanitaire et du rafraîchissement de bâtiments équipés de PAC sur boucle d’eau et utilisant des réfrigérants naturels. La boucle d’eau est un réseau de chaleur basse température permettant les transferts et le stockage d’énergie, pour lisser ou annuler le recours à la PAC sur une ou plusieurs journées.
 

Deux autres projets de recherche ont misé sur le propane. Le premier, TFP Propane, coordonné par la société ETT, a permis de mettre au point un prototype de PAC capable de produire de la chaleur et du froid. De fait, il permet une récupération d’énergie importante lors des fonctionnements simultanés. L’appareil est équipé d’un échangeur d’équilibrage utilisant l’air extérieur comme vecteur pour s’adapter aux variations des besoins du bâtiment.
 

Le second, PV-COOLING, cherche, en plus, l’autonomie énergétique pour répondre aux besoins des zones du monde où le réseau de distribution public présente des faiblesses notoires. Comme le couplage de production d’énergie photovoltaïque avec une unité thermodynamique se heurte à la difficulté de la variabilité de la ressource solaire, une partie du projet a étudié la possibilité d’un stockage électrique sous forme de batterie. Un banc démonstrateur pilote de l’ensemble des composants du système « au réel » de climatisation/chauffage a été installé dans les locaux d’Atisys près de Toulon et a montré sa réelle capacité à produire du froid à partir d’une source d’énergie renouvelable depuis l’été 2017.


Enfin, le projet BHF propose d’adapter une chaudière thermodynamique réversible de la société Boostheat, coordinateur du projet, à la production de froid en utilisant du CO2 comme fluide frigorigène. Ce fluide a un effet de serre environ deux mille fois inférieur aux HFC. Il permet d’anticiper les normes européennes tout en s’appuyant sur des composants largement éprouvés. Le dispositif se compose d’un compresseur thermique innovant et optimisé, chauffé par un brûleur au gaz naturel et alimentant une pompe à chaleur au CO2. Ce produit, facile à installer et à maintenir, vise le marché de la rénovation en tertiaire. Boostheat étudie maintenant la possibilité de proposer du froid efficace dans leur gamme de chaudières thermodynamiques.

La clim sans fluide c’est possible !

Trois autres projets misent sur des dispositifs passifs, sans recours à un fluide. Ces systèmes ont recours à différents modes de régulation thermique en jouant sur les flux d’air et l’évaporation d’eau (cf. encadré).
 

Le projet ADIABRICS utilise ces trois modes de rafraîchissement simultanément (convection, rayonnement et évaporation) dans un système semi-ouvert demandant peu d’entretien. Les principaux composants sont un réservoir d’eau dans un endroit frais, un réservoir évaporateur poreux en terre cuite en extérieur et un échangeur de chaleur. Chauffage et rafraîchissement de l’eau se font par l’intermédiaire de la terre cuite poreuse, mais d’autres systèmes pourront être testés ultérieurement.

Ce principe présente un bilan énergétique et environnemental très positif qui a été vérifié sur un prototype. Le démonstrateur Adiabrics développe une puissance continue de rafraîchissement comprise entre 500 et 2000 W, ce qui se traduit par un COP de 10 vu que la seule consommation est celle du circulateur de 45 W. Ce système reste toutefois cher : en effet le surcoût estimé pour le client final est de l’ordre de 7000 € pour une maison neuve, déjà équipée d’un plancher chauffant, ce qui met Adiabrics en concurrence défavorable avec des solutions de free-cooling ou de puits canadien à eau.

Le projet OPTIDEC, présenté dans l’interview ci-après, vise à mettre sur le marché une solution de rafraîchissement par dessiccation et évaporation (DEC). Aujourd’hui les freins identifiés à sa commercialisation sont le coût d’installation par rapport à la puissance frigorifique générée et la régulation complexe des composants selon les conditions extérieures et les attentes formulées. Le projet a permis de donner un dimensionnement de chacun des équipements d’une centrale de traitement d’air sur tout le territoire français en considérant 3 climats différents (tempéré, méditerranéen et côtier). L’entreprise OSMOSE va proposer une gamme de produits permettant de réduire les coûts de la solution et garantir un temps de retour de l’ordre de 5 à 6 ans.

 

Enfin RENEWCLIM propose, sur le même principe qu’OPTIDEC, un système innovant basé sur le principe du rafraîchissement adiabatique et dessiccation (augmentant ou diminuant l’humidité de l’air en fonction des besoins) dans une centrale de traitement de l’air. Sur le démonstrateur du projet (salle de répétition de l’orchestre de l’opéra de Nice), la source chaude nécessaire au fonctionnement du système est du solaire thermique. Le projet a permis la mise au point et l’optimisation d’un prototype qui a donné satisfaction, tant sur le plan du confort que de la performance (utilisation du solaire comme principale énergie). La société SUSTAIN’AIR est aujourd’hui prête à lancer une gamme de produits sur le marché.
 

Sortir de l’expérimentation pour conquérir les marchés !

En conclusion, l’appel à proposition « Climatisation du futur » a permis de souligner l’état de maturation des technologies de rupture utilisant d’autres gaz frigorifiques, propane ou CO2 moins impactants sur le climat et l’environnement, ou se passant de fluides par des dispositifs adiabatiques. S’il existe quelques démonstrateurs, les expériences sont à multiplier à la fois pour optimiser les systèmes, dépasser le stade de l’expérimentation et arriver à des modèles d’affaires permettant des pénétrations massives du marché.

Contact
Anne Lefranc

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