Frigo solaire pour la conservation de vaccins

1. Frigo solaire pour la conservation de vaccins

2. Description du projet Objectif Développement d’un prototype de frigo solaire destiné à la conservation devaccins Projet de coopération au développement en collaboration avec l’Université de Ouagadougou (UO) au Burkina Faso

3. Etapes du projet Etude préliminaire Conception et dimensionnement Achat des matériaux Construction à l’ULB Evaluation du prototype Reconstruction au Burkina Faso Outild’enseignement et reproduction

4. Cahier des charges • Contraintes • Production de 5 kg de glace • 3 jours d’autonomie en absence de soleil • Volume maximum : 2m³ • Frigo transportable • Isolation de la chambre froide: panneaux sous vide • Quantité de vaccins (choléra, polio, méningite) : 2/3 kg • Couples frigorifiques : silicagel/eau ou ammoniac/eau

5. Etapes du projet Etude préliminaire Conception et dimensionnement Achat des matériaux Construction à l’ULB Evaluation du prototype Reconstruction au Burkina Faso Outild’enseignement et reproduction

6. Principe de fonctionnement Choix du couple de l’absorbeur de chaleur simple 54€/kg complexe 28€/2,5l Machine frigorifique à adsorption

7. Principe de fonctionnement Choix de l’absorbeur de chaleur Tubes en acier Absorbeur plan

8. Principe de fonctionnement Cycle frigorifique à adsorption Chauffage (7h-10h)‏ 1 • Rayonnement solaire • augmentation de température dans le capteur • But : atteindre la température de désorption Objectif : eau des bacs  glace

9. Principe de fonctionnement Cycle frigorifique à adsorption Désorption (10h-16h)‏ 2 • Eau fixée sur le silicagel se désorbe phase vapeur • Circulation de cette vapeur d’eau • Condensation  phase liquide évaporateur vide Bacs d’eau remplis

10. Principe de fonctionnement Cycle frigorifique à adsorption Volet ouvert Refroidissement (16h-19h)‏ 3 • Eau est stockée et se refroidie dans la tuyauterie • 19h : ouverture de la vanne Évaporateur : eau liquide du cycle eau liquide des bacs

11. Principe de fonctionnement Cycle frigorifique à adsorption Volet ouvert Adsorption (19h-7h)‏ 4 • Diminution de la température extérieure • évaporation de l’eau du cycle • congélation de l’eau dans les bacs  refroidissement du volume utile  adsorption de l’eau du cycle  formation d’un cycle en 24h

12. Etapes du projet Etude préliminaire Conception et dimensionnement Achat des matériaux Construction à l’ULB Evaluation du prototype Reconstruction au Burkina Faso Outild’enseignement et reproduction

13. Etude théorique • Quantitéd’eaudans le cycle Énergie pour former 5 kg de glace : masse d’eauévaporée :

14. Etude théorique Quantité de silicagel • Hypo : adsorption d’eau par le silicagel = 38% Msilicagel min =2,8kg • Épaisseur min de l’absorbeur = 2-3 cm • Coefficient de sécurité Choix : Msilicagel = 7 kg épaisseur = 2,2 cm

15. Etude théorique • Bilanénergétique du capteur • But : estimer la surface du capteurtelleque tdésorption total < tensoleillement par jour • tdésorption total = tchauffe + tdésorption Chauffe Désorption

16. Etude théorique • Calcul de tchauffe oùMtot = Meau + Msilicagel + Macier siTdésorption = 340 K (67 °C) et surface = 0,95*0,95 m² tchauffe = 50 min • Bilan énergétique du capteur

17. Etude théorique • Bilanénergétique du capteur • Calcul de tdésorption: Et Si Tdésorption = 340 K (67 °C) et surface = 0,95*0,95 m² tdésorption= 7h30 • tdésorption total = 8h20

18. Etude théorique • Calculthermique • But : estimer les épaisseursd’isolant pour conserver la glace • Outil : Femlab • Méthode : calcul de flux de chaleur au travers du bahut Puissance pour conserver 5kg pendant 3 jours = puissance de fonte P = meauLfusion / t épaisseursd’isolant = 30 cm

19. Etapes du projet Etude préliminaire Conception et dimensionnement Achat des matériaux Construction à l’ULB Evaluation du prototype Reconstruction au Burkina Faso Outild’enseignement et reproduction

20. Frigo solaire • 2 parties principales • Capteursolaire • Bahut

21. Capteur solaire Volet d’aération vitre polyuréthane absorbeur

22. Capteur solaire L’absorbeur de chaleur renferme le silicagel Choix des matériaux : absorbeur en acier profiléstriangulaires en grillage inox Dimensions : surface de 0,95m*0,95m épaisseur de 2,6cm

23. Capteur solaire • Le boîtier structure contenantl’absorbeur  conserve la chaleur Choix des matériaux : aluminium Dimensions : plaque du fond : 1,14m * 1,14m hauteur du boîtier : 17,5 cm

24. Capteur solaire La vitre  création d’un effet de serre Choix des matériaux : verre Dimensions : 1,12m*1,12m

25. Capteur solaire L’isolant empêche les pertesthermiqueversl’extérieur recouvre les paroislatéralesinternes et le fond du boîtier Choix des matériaux : polyuréthane Dimensions : épaisseur = 10 cm

26. Capteur solaire Le volet aération du capteur solaire en fin de journée charnières volet Choix des matériaux : bois

27. Bahut • Evaporateur & bacs d'eau Bahut extérieur & porte • Bahut intérieur

28. Bahut Structure extérieure  protègel'ensemble et soutient le capteur  respecte la contrainted'encombrement et calculthermique Choix du matériau : aluminium Dimensions : bahut : 100x100x70 cm³ porte : 30x100x100 cm³‏ Ajout des roulettes, charnières et loquets

29. Bahut • Structure intérieure • Renferme le volume utile • Support pour l’évaporateur • et les bacs • Espacedisponible pour • 3kg de vaccins • Respectecontrainte • thermique • Dimensions : 40x40x40cm³ Choixdu matériau : Aluminium

30. Bahut • Structure intérieure

31. Bahut Isolant • Isolethermiquement le volume utile • Supporte la structure du bahutintérieur • rigide Choix du matériau : polyuréthane Dimensions : 30cm

32. Bahut

33. Bahut • Evaporateur • L’eau s’évapore en retirant de la chaleur de l’enceinte frigorifique • Source de froid • Maximise échange de chaleur et surface d’évaportion Choix du matériau : Acier Dimensions : 40x40x5 cm³

34. Bahut Evaporateur Construction : • Soudure = opérationcomplexe • Limitation du nombre de soudures • Développée de la tôle • Pliageavantsoudure

35. Bahut

36. Bahut • Bacs d’eau • Deux réservoirs contenant de la glace pour pouvoir régler la temperature à l’intérieur de l’enceinte • Surface d’échange maximale avec l’évaporateur • Ensemble contient 5L d’eau Choix du matériau : Acier Dimensions : 20x40x4cm³

37. Connexion bahut-capteur • Tuyaux • Connectentbahut, capteur et condenseur • Etanchéitéassurée par des brasures • Choix de matériau : • cuivre • Autresélements : • Condenseur • Serpentin (stockage de l'eau)‏ • Vanne à l'entrée du bahut • Raccourci avec vanne

38. Connexion bahut-capteur Serpentin Vannes Condenseur

39. Etapes du projet Etude préliminaire Conception et dimensionnement Achat des matériaux Construction à l’ULB Evaluation du prototype Reconstruction au Burkina Faso Outild’enseignement et reproduction

40. Evaluation et tests Tests prévus : • Isolation : temps pour que 5kg de glace fondentdans le frigo • Capteur: temps necessaire pour atteindre la T° de désorption • Tuyauterie: vérifierl'étanchéité en mettantsouspression • Contenu utile : vérificationque la température du frigo se situedansunegamme de 2 à 8°C (vaccins) • Ensemble : test complet (avec chauffageartificiel du capteur)‏

41. Conclusion Contraintes respectées?

42. Conclusion Démarche de l'ingénieur : • Analyse théorique du problème • Solution pratique, compromis • Gestion de groupe : nécessiteune implication de chacun et unebonne organisation • Dialogue avec techniciens et personnesressources • Action concrète pour le développement

43. Etapes du projet Etude préliminaire Conception et dimensionnement Achat des matériaux Construction à l’ULB Evaluation du prototype Reconstruction au Burkina Faso Outild’enseignement et reproduction

44. Départ au Burkina Faso Prochaineétape : Ouagadougou • Billets d'avionsréservés • Vaccination Sur place : • Construction d'un 2ème prototype • Test et validation en condition réelle • Expérience unique, rencontred'uneautre culture, ...

45. Merci pour votre attention!