Etude de la performance d’un système de refroidissement solaire au sud de l’Algéri

Abstract

Dans cette étude, une simulation d'un système de climatisation pour une petite chambre a été réalisée, en tenant compte des différents scénario de refroidissement par absorption afin d’évaluer les performances du système à travers une analyse dynamique et économique. Le système proposé utilise un collecteur solaire cylindro-parabolique associé à un réservoir de stockage et une machine de refroidissement à absorption, conçu pour climatiser une chambre de 36 m3 à Adrar, Algérie. L'objectif de l'étude est d'identifier le scénario optimal en se basant sur des indicateurs de température, la quantité de chaleur et de coefficient de performance du système. Un programme informatique a été développé en utilisant la méthode des équations caractéristiques et la méthode des différences finie pour analyser le comportement du système avec différentes concentrations de nano-fluide et une isolation thermique de la chambre. Les résultats de la simulation montrent que l'utilisation des nano-fluide et l’isolation permet d'obtenir des meilleures performances en utilisant des nanoparticules de cuivre à une concentration de 4 %, un collecteur solaire de 9 m², un réservoir de stockage de 0.30 m³ et une isolation en polystyrène d'une épaisseur de 0.05 m. Le système peut fonctionne pendant 9 heures, en maintenant une température intérieure de 27°C avec une charge de refroidissement maximale de 3 kW. L'analyse économique estime un coût d'investissement de 4 535.40 $ (609 557.76 DZD), une valeur actuelle nette de 3 370.40 $ (456 318.456 DZD) et une économie cumulée de 7 358 $ (991 784.82 DZD) sur 20 ans, avec une période de retour sur investissement de 12 ans et 3 mois

In this study, a simulation of an air conditioning system for a small room was conducted, considering different absorption cooling scenarios to evaluate system performance through dynamic and economic analysis. The proposed system utilizes a parabolic trough solar collector combined with a storage tank and an absorption cooling machine, designed to air condition a room of size 36 m3 in Adrar, Algeria. The study aims to determine the optimal scenario based on temperature, heat amount, and system performance indicators. A computer program was developed using characteristic equations method and finite difference method to analyze the system’s behavior with different nanoparticle concentrations and thermal insulation. The simulation results indicate that the best performance is achieved by enhancing the system with nanoparticles and room thermal insulation, specifically using copper nanoparticles at a 4% concentration, a 9 m² solar collector, a 0.30 m³ storage tank, and 0.05 m thick polystyrene insulation. This configuration allows the system to operate for 9 hours while maintaining an indoor temperature of 27°C with a peak cooling load of 3 kW. The economic analysis estimates an investment cost of 4535.40$ (609 557.76 DZD), a net present value of 3370.40$ (456 318.456 DZD), and cumulative savings of 7358 $ over 20 years, with a payback period of 12 years and 3 months