Search

Situé dans l'Océan Indien près de Madagascar, l'île de La Réunion présente un contexte énergétique particulier dans la mesure où elle est une Zone Non Interconnectée (ZNI) et l'équilibre production - consommation se fait donc à l'échelle de l'île. Le mix énergétique est très carboné (680 g$\unit{CO_2}$/kWh) car il est constitué à 64\% d'énergies fossiles (fioul, charbon) et à 36\% d'énergies renouvelables. Le secteur du bâtiment représente environ 80\% de la consommation électrique de l'île dont la moitié pour la climatisation, qui est un des postes les plus énergivores de l'île. Face à ce constat, un projet visant à réduire la consommation électrique des systèmes de climatisation individuels sur l'île est mené par EDF et l'ADEME en partenariat avec le laboratoire PIMENT de l'Université de La Réunion. L'objectif est de déterminer les modèles les plus vertueux pour les valoriser sur le marché réunionnais. Afin de mener à bien ce projet, les tests sont réalisés sur un banc d'essai constitué de deux enceintes mitoyennes contrôlées en température et en humidité. La première simule les besoins thermiques du bâtiment, l'autre les conditions climatiques extérieures réunionnaises et le système étudié est installé à l'interface de ces dernières. En premier lieu, ce papier présente le banc de test : l'instrumentation, les appareils de mesures et de contrôles, ainsi que les résultats expérimentaux pour un modèle de climatiseur 7000 BTU/h de classe énergétique A+++. Afin d'en étudier les performances, nous avons retenu principalement deux indicateurs : la consommation électrique et le coefficient EER (Energy Efficiency Ratio). L'étude évalue, explique et quantifie l'influence de 4 conditions de fonctionnement sur ces indicateurs : le pourcentage de la charge nominale de la climatisation (100\%, 74\%, 47\%, 21\%), la température extérieure (35$^{\circ}$C, 30$^{\circ}$C, 25$^{\circ}$C, 20$^{\circ}$C), la température intérieure (de 21$^{\circ}$C à 28$^{\circ}$C avec un pas de 1$^{\circ}$C) et l'hygrométrie intérieure (avec ou sans apport de chaleur latente). Un autre indicateur pertinent est le SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) qui permet d'associer une classe énergétique au climatiseur. D'après la norme NF EN 14825, il est calculé grâce aux tests à charges partielles en pondérant les EER obtenus expérimentalement avec le nombre d'heures d'utilisation de la climatisation pour une température extérieure associée. L'analyse du climat Réunionnais montre des différences notables entre les heures d'utilisation données par la norme et celles rencontrées localement. A l'image du calcul du SCOP pour les pompes à chaleur qui tient compte de l'hétérogénéité des climats européens, nous choisissons de distinguer l'usage d'un climatiseur en résidentiel ou en tertiaire. Pour qualifier la performance de ces derniers et afin de se rapprocher des conditions réelles de fonctionnement, nous interagissons avec le climatiseur uniquement en imposant la température de consigne via la télécommande. Les résultats obtenus montrent que l'EER passe par un maximum pour un taux de charge compris entre 50\% et 100\% et que le SEER local s'éloigne de celui calculé selon la norme. Enfin, à température de consigne identique, on note une modification des performances obtenues lorsque le climatiseur fonctionne avec une forte humidité intérieure.

Du fait de son caractère insulaire, le contexte énergétique de l'île de La Réunion est très particulier. L'île se situe dans l'Océan Indien près de Madagascar et doit produire toute l'électricité qu'elle consomme puisqu'elle n'est pas connectée au réseau électrique continental. Ses moyens de production d'électricité en 2017 sont en grande majorité issue du charbon (38\%) et du fioul (30\%). La part des énergies renouvelables atteint environ 32\% avec 14\% d'hydraulique, 9\% de bagasse (le résidu de la canne à sucre) et 9\% d'autres énergies renouvelables (photovoltaïque, éolien et biogaz). Ces moyens de production électrique très carbonés entraînent un dégagement de $\unit{CO_2}$ d'environ 820 g/kWh électrique produit ce qui est 10 fois plus qu'en France métropolitaine. De plus, à La Réunion, le secteur du bâtiment représente 85\% de la demande en électricité et la climatisation 50 \% de la consommation du bâtiment. Par conséquent, les systèmes de climatisation représentent une part importante de la consommation électrique de l'île et ont un impact important sur l'environnement. C'est dans ce contexte énergétique que le laboratoire PIMENT de l'Université de La Réunion a lancé, en partenariat avec EDF Réunion et l'ADEME, un projet visant à caractériser les performances des systèmes de climatisation individuels en climat tropical. En effet, les performances des climatisations disponibles sur le marché réunionnais sont établies pour des climats tempérés et peuvent varier sensiblement avec l'augmentation de la température d'air extérieure. Pour mener à bien ce projet, un banc expérimental a été mis en place afin de reproduire à la fois les conditions climatiques de La Réunion et le besoin d'un bâtiment. Il comporte deux enceintes d'environ 30 \si{\cubic m} contrôlées en température en humidité relative par plusieurs systèmes. La climatisation à tester est installée à l'interface de ces deux enceintes contrôlées et est soumise à la fois à plusieurs niveaux de températures extérieures (25, 30 et 35$^{\circ}$C) et différentes charges dans le bâtiment (1 kW, 1,5 kW, 2 kW et 2,5 kW). L'objectif est de déterminer les performances des climatisations disponibles à La Réunion en faisant varier ces deux paramètres (température extérieure et charge du bâtiment) afin d'identifier les systèmes les plus efficaces et favoriser leur émergence sur le marché réunionnais. Ce papier présente dans un premier temps le banc de test et ses différents systèmes énergétiques, son instrumentation et sa régulation. Les résultats expérimentaux sont ensuite exposés et analysés pour quatre modèles de climatiseur : un 7000 BTU/h en A+++, deux 9000 BTU/h en A++ et un 9000 BTU/h sans étiquette énergétique (modèle vétuste d'une dizaine d'année). L'imposition des charges thermiques du bâtiment permet en particulier de faire fonctionner les groupes à charge partielle et de comparer l'évolution du EER (Energy Efficiency Ratio) selon les cas, par la mesure de la puissance électrique absorbée par le climatiseur et la puissance frigorifique délivrée par l'évaporateur.