Climatisation solaire sur une ZAC à Montpellier

Par Frédérick Cauvin - Directeur du Département Energie à la SERM

Pour mieux maîtriser les dépenses énergétiques, la Ville de Montpellier a confié à la SERM la création et le développement d’un réseau de chaleur et de froid.

Dans ce cadre, une installation de climatisation solaire a été réalisée sur le toit de l’immeuble l’Arche Jacques Coeur, desservant ce bâtiment ainsi que la résidence l’Amiral (quartier Jacques Coeur), soit plus de 11 000 m² de bureaux, 3 000 m² de commerce et 170 logements.

Une telle installation permet de réduire de 40 tonnes la production de CO2 par an, soit l’équivalent de 25 voitures roulant 10 000 km par an.

Liée à la centrale de chaleur et de froid déjà construite sur ce site, cette installation solaire thermique haute performance permet de produire, à partir du soleil, de la climatisation et de l’eau chaude sanitaire.

Installation implantée en toiture-terrasse d’un immeuble de bureaux

Les conditions climatiques méditerranéennes représentent un atout et une contrainte au confort dans les bâtiments aussi bien tertiaires que d’habitation. Le confort d’été est ainsi une problématique à laquelle est confrontée la région montpelliéraine et la Société d’équipement de la Région Montpelliéraine (SERM) travaille depuis plus de 15 ans sur des solutions innovantes, de préférence à base d’énergie renouvelables, pour répondre aux besoins de rafraîchissement de la ville. C’est ainsi qu’en 2012, elle a mis en place une solution de climatisation solaire visant à valider l’intérêt de cette solution avant de l’étendre à d’autres projets.

Le quartier l’Arche Jacques Coeur avec deux bâtiments d’utilisation mixte tertiaire (11000 m²) et habitation (10 800 m² - 167 logements) et commerces (3000 m²) avait besoin d’être climatisé. Un travail a été fait en amont pour développer des solutions passives pour le confort d’été (ventilation naturelle), mais depuis 10 ans, force est de constater que les températures estivales poussent les habitants à installer leur propre climatisation à détente directe.

La climatisation solaire est destinée à remplacer partiellement les solutions existantes pour la production d’eau chaude sanitaire et la climatisation de cet ensemble de bâtiments. Elle permettra d’introduire une part d'énergie renouvelable dans le mix énergétique de la microcentrale qui alimente ces îlots d'immeubles.

Cette opération s’inscrit dans le cadre du programme Emergence, initiative des professionnels du solaire, dont l’objectif est de favoriser le développement de projets de climatisation ou de chauffage solaire de qualité : les projets doivent répondre à une grille de critères sélective et intégrer un suivi rigoureux, moyennant quoi ils peuvent avoir accès à un soutien financier de l’Ademe.

Les critères techniques sont :
- la cohérence du projet : bâtiments cibles à faible consommation, énergie solaire utilisée pour le chauffage et pour la climatisation
- le niveau d’énergie utile calorifique (sur tout le territoire français) valorisé : 350 kWh/m².an au minimum
- l’efficacité frigorifique du système : COPélec supérieur à 5

Refroidisseurs adiabatiques

La climatisation est assurée par une machine à absorption à simple effet à Bromure de lithium, d’une puissance nominale de 35 kW fonctionnant à une température entre 70 et 95°C. Le cycle du fluide frigorigène est similaire à celui d’une climatisation électrique traditionnelle, à ceci près que la compression mécanique est remplacée par une « compression thermochimique » (plus précisément, une augmentation de la température et de la pression).

Source Tecsol

La chaleur est apportée à la machine à absorption par les capteurs solaires. L’évacuation de la chaleur produite par la climatisation est réalisée par un aérorefroidisseur adiabatique (efficacité plus grande qu’un système conventionnel impliquant des faibles consommations d’électricité et d’eau et non soumis à la réglementation anti-légionelles). Les frigories produites par le groupe à absorption empruntent le circuit d’eau glacée déjà présent dans les locaux, muni à ses extrémités de ventilo-convecteurs.

Schéma hydraulique de l'installation


Source Tecsol

Cliquez pour agrandir l'image

absorbeur à eau chaude

- COP électrique annuel prévu : 16,6 = ratio entre la production d'énergie thermique solaire (en climatisation et en production d'eau chaude sanitaire et la consommation d'énergie électrique des auxiliaires du système solaire.

- Productivité solaire : 554,8 kWh/m².an

- CO2 évité : 40 tonnes/an, soit l’équivalent de 25 voitures roulant 10 000 km/an (En comparaison avec une solution conventionnelle, groupe froid et chaudière gaz)

On notera qu'un climat sec et ensoleillé est largement favorable à cette technologie.

La climatisation solaire étant un système coûteux à l’investissement, des mesures pour réduire les besoins de froid doivent être envisagées en premier lieu.

Il doit y avoir de l’espace pour installer les capteurs solaires et un moyen d'évacuer la chaleur du circuit de refroidissement.

La surface nécessaire étant importante, un bâtiment de moins de 3 étages par exemple est favorable.

Pour que le taux de couverture des besoins par la climatisation solaire soit important, il faut que les besoins de climatisation aient lieu principalement entre 10h et 18h.

La technologie étant encore peu répandue, le coût d’investissement est très supérieur à celui d’un système classique. Il faut donc à la fois une capacité d’investissement et une motivation fortes du maître d’ouvrage.

Afin de garantir le bon fonctionnement de l’installation et son optimisation, le suivi de l’installation est nécessaire par un personnel compétent.

Les nouveaux projets de la SERM intègrent un système de production de froid par la mise en place de machines à absorption délocalisées dans les bâtiments ayant des besoins de froid (clinique, bureaux).
La chaleur nécessaire au fonctionnement des machines à absorption est issue d’énergies renouvelables à 85-95% :
- soit d’une usine de méthanisation
- soit d’une cogénération bois.

Par Frédérick Cauvin - Directeur du Département Energie à la SERM

SOURCES ET LIENS

• www.serm-montpellier.fr
  
• www.tecsol.fr
  
• www2.ademe.fr