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CONCLUSION GENERALE

Les objectifs de ce travail étaient de faire l’étude d’un réfrigérateur solaire à adsorption à usage ménager utilisant le couple frigorifique : Gel de silice/Eau ; concevoir pour le climat tropical humide, cas de la ville de Bujumbura, un prototype optimal de ce réfrigérateur de façon à pouvoir être construit localement par des matériaux et technologies disponibles dans la sous-région des grands lacs africains ; et simuler le fonctionnement de ce prototype afin d’apprécier son comportement suivant les différentes périodes de l’année.

Des modèles mathématiques permettant l’étude thermodynamique du réfrigérateur, son optimisation et sa simulation ont étés établis, une comparaison entre les trois couples les plus utilisés dans la réfrigération par adsorption a été faite afin de justifier le choix du couple utilisé. En fin, nous avons élaboré un devis estimatif pour la fabrication du prototype de ce réfrigérateur. Des programmes de calcul ont étés développés dans Matlab pour la résolution numérique des modèles mathématiques établis. 

A partir des résultats obtenus, nous tirons les conclusions suivantes :

  • le couple Gel de silice/Eau est mieux indiqué pour les applications de réfrigération à de températures n’allant pas en dessous de 0°C où il devient inutilisable. Ce couple répond mieux aux contraintes environnementales, techniques et de sécurité ;
  • la quantité d’eau adsorbée par le gel de silice augmente avec la température d’évaporation, mais pour la plus part des cas, cette température est dictée par les besoins d’utilisation du réfrigérateur. Par contre, cette quantité diminue avec la température d’adsorption, il est donc recommandé de réduire au minimum possible cette température ;
  • l’augmentation de la température de condensation diminue la quantité d’eau cyclée, par conséquent diminue la production de froid, cependant la température de génération a un effet inverse ;
  • le coefficient de performance croit avec la température de génération mais connait un maximum à une certaine valeur de cette température (autour 150°C) et commence la décroissance. Il est donc important de déterminer toujours la valeur de la température de génération donnant un coefficient de performance maximal ;
  • le matériau de construction de l’absorbeur joue aussi sur le coefficient de performance de la machine, l’aluminium donne le meilleur résultat, suivi du cuivre et l’acier. Toute fois le facteur économique et la soudabilité de matériau doivent aussi être pris en compte pour le choix. Notre choix a été porté sur l’acier ;
  • pour les conditions de service de la ville de Bujumbura, et pour un capteur-absorbeur de 1m2 de surface utile, la masse du Gel de silice optimale est de 10,6 kg. Une surface indicative d’ordre de 7 m2 est aussi nécessaire pour le condenseur classique à air telle que conçu dans le cadre de ce travail. Une épaisseur d’isolant en polyuréthane de 25 cm est nécessaire pour la conservation de 5kg de glace pendant 3 jours dans le bahut ;
  • le type de réfrigérateur conçu dans ce travail peut fonctionner pour toutes les périodes de l’année, il connait cependant des performances élevées pendant la saison sèche (Juin-Août). Cette période connait moins de pluies et des taux d’ensoleillement élevés ;
  • pour une journée normale, le réacteur atteint la température de génération avant 14 heures. Il est donc avantageux de maximiser le captage de rayonnement solaire de l’avant midi. La production frigorifique journalière moyenne est de 2936,9 kJ, soit l’équivalant énergétique permettant d’abaisser de 20°C la température d’une masse d’eau de 35 kg ;
  • la fabrication d’un prototype de ce réfrigérateur demanderait un coût d’ordre de 1000USD, ce prix peut être réduit en cas d’une production en série.

Les machines frigorifiques à adsorption permettent de couvrir les besoins frigorifiques sur une large plage de température. Elles ont de nombreux avantages (simplicité, fiabilité, utilisation de diverses sources d’énergie, etc.) mais souffrent encore, en comparaison avec les systèmes à compression, d’une efficacité énergétique faible. Ainsi il serait très illusoire et prétentieux de penser avoir épuisé l’intégralité de cette recherche. Toute autre contribution visant à améliorer ce présent travail sera d’une importance capitale. A titre d’exemple :

  • les machines à adsorption solaire sont simples du point de vue technologique mais présentent quelques défaillances liées à leurs performances, du fait de l’intermittence du cycle de base d’une part et de la chaleur sensible dépensée pendant le chauffage, d’autre part. Pour pallier à ces inconvénients, des procédés utilisant généralement deux adsorbeurs travaillants en alternance peuvent être proposés et étudiés ;
  • en générale, le coefficient de performance est fonction non seulement des températures de fonctionnement dans l’adsorbeur et ses propriétés, mais aussi des rendements de l’évaporateur et du condenseur. De ce fait, des modèles décrivant le processus de transfert de chaleur dans ces deux organes, peuvent être étudiés pour élucider l'influence sur l’efficacité de la machine à adsorption ;
  • l’optimisation du réacteur solaire et de la machine frigorifique solaire à adsorption effectuée dans ce travail n’est qu’une optimisation énergétique. L’étude d’une optimisation économique, doit être réalisée en parallèle et tenir compte de tous les frais de montage ainsi que du coût des matières premières ;
  • la réaction exothermique du phénomène d’adsorption rejette une grande quantité de chaleur à des températures supérieures à la température ambiante ; aussi dès le début de la phase de refroidissement, l’énergie solaire n’est plus utile au réfrigérateur. Une étude envisageant la récupération de la somme de ces énergies pour le chauffage de l’eau sanitaire par exemple peut être menée. Ce qui améliorerait considérablement le coefficient de performance de l’ensemble.

Bref, toutes les propositions formulées peuvent être prises comme perspectives d’avenir pour accomplir et améliorer l’étude présentée dans ce mémoire. Nous encourageons  à cet effet une étude expérimentale complémentaire.   

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