Etude de pompes à chaleur à absorption multi-fonctions pour les sous-stations de réseaux de chaleur

Ce travail de thèse étudie l'opportunité d'intégrer des pompes à chaleur à absorption (PàCs) dans les sous-stations des réseaux de chauffage (RdC). L’enjeu est de contribuer à la meilleure efficacité énergétique des RdC et d’y permettre une meilleure intégration des énergies renouvelables. Trois modes de fonctionnement de la PàCs sont proposés pour répondre aux besoins des bâtiments tout au long de l'année à partir de la chaleur du RdC, en :- augmentant localement la température disponible du RdC pour couvrir les besoins de chaleur à haute température des bâtiments, à partir d’un RdC à basse température par exemple ;- rafraichissant les bâtiments à partir de la chaleur du RdC, en été par exemple ;- améliorant le transfert de chaleur entre le RdC et le bâtiment.Pour comparer les performances atteintes avec plusieurs couples absorbant/réfrigérant, un modèle en régime permanent a été développé pour simuler la PàCs dans des conditions de fonctionnement typiques des sous-stations de RdC, pour les trois modes de fonctionnement considérés. Ce modèle a permis d’identifier le couple NH3/LiNO3 comme couple le plus pertinent. Puis, un modèle dynamique a été développé pour simuler le système lors de variations de conditions de fonctionnement. Un prototype expérimental d’une puissance froid de 3 kW, utilisant le couple NH3/LiNO3, a été dimensionné, construit et testé pour valider la faisabilité du concept, quantifier ses performances et valider le modèle numérique. Suite à cette validation, le modèle a été utilisé pour étudier la pertinence de l’utilisation de PàCs en sous-station de RdC pour répondre aux besoins de chaleur et de froid des bâtiments et ainsi améliorer les performances du RdC et favoriser l’intégration de nouvelles sources d’énergie renouvelable à basse température.