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RÉSUMÉ
Cet article montre l'indispensabilité et la diversité des applications du froid, de la climatisation et des pompes à chaleur ainsi que les niveaux de températures correspondants allant de +120°C à -273°C (zéro absolu). Sont abordées les différentes technologies et les problématiques actuelles liées à l'environnement ainsi que les réponses et les développements en cours.
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Paul RIVET : Directeur AF CONSULTING (conseil et formation) - Administrateur AFF (Association Française du Froid) - Vice-président de la commission de l'IIF (Institut International du Froid)
INTRODUCTION
Généralement, on évoque le domaine du froid mais en fait il s'agit de trois domaines utilisant la même technologie et qui sont :
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le froid ou « refrigeration » en anglais couvrant tant le domaine des températures moyennes dites positives entre 0 oC et + 15 oC, que celui des basses températures entre – 10 oC à – 100 oC et des très basses températures au-dessous de – 150 oC vers le zéro absolu – 273 oC ;
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le conditionnement d'air de confort ou industriel dont les températures courantes d'applications varient de + 15 oC à + 30 oC. Dans ces applications, la température n'est pas la seule grandeur contrôlée ; cela peut être aussi, l'hygrométrie, la filtration, la qualité bactériologique etc. ;
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les pompes à chaleur domestiques, collectives ou industrielles, dans lesquelles à partir d'une source de chaleur (si possible gratuite), on élève le niveau de température pour utilisation entre + 45 oC et + 120 oC.
Dans la quasi-totalité des systèmes, la technologie de production de froid – plutôt d'extraction de chaleur – ainsi que celle de production de chaleur, consistent à utiliser un cycle de compression de fluides spécifiques appelés frigorigènes, synthétiques ou naturels (cf. [BE 9 730] Théorie des machines frigorifiques).
D'autres technologies, évoquées plus bas sont utilisables, d'autres en cours d'expérimentation. La technologie de compression présente aujourd'hui un rendement maximal, des coûts d'investissements et d'exploitation compétitifs.
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8. Développements en cours
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Utilisation de l'ammoniac pour des petits et moyens systèmes avec l'emploi de petits compresseurs compacts et hermétiques (figure 10) et réalisation d'unités compactes à faible charge de frigorigène.
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Utilisation du CO2 :
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en cascade associé à l'ammoniac ;
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en pompe à chaleur haute température et préparateurs d'eau chaude sanitaire (ECS) ;
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en systèmes compacts transcritiques (figure 11).
On compte aujourd'hui plus de 1 500 installations de supermarchés en CO2 transcritique essentiellement en Europe mais le développement est mondial (USA, Brésil, Australie, Japon...). Ces supermarchés cherchent prioritairement à réduire leur empreinte carbone. En effet, les équipements utilisaient un HFC R 404A dont le GWP était très élevé (voisin de 4 000), la charge était importante (de quelques centaines de kilos à plusieurs tonnes en hypermarchés) et le taux de fuites de 15 à 25 % par an. En employant le CO2 (GWP = 1) dans l'aire de vente, l'empreinte carbone peut être réduite de 60 à 80 %.
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Utilisation de nouveaux échangeurs notamment avec des microcanaux pour réduire les charges de frigorigène.
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Réfrigération indirecte, sur les grandes installations centralisées pour permettre des réductions importantes de charge. Utilisation de fluides naturels y compris ceux qui sont inflammables ou toxiques en monoblocs extérieurs. Étant donné l'impact négatif de l'utilisation de frigoporteurs sur la consommation électrique (écart de température supplémentaire et énergie de pompage), une attention particulière doit être portée à la conception de ces systèmes, afin d'optimiser leurs performances.
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Économie d'énergie, en utilisant une variation de vitesse, une pression HP flottante, des compresseurs et moteurs à haut rendement et à aimants permanents (figure 12), une analyse prédictive des besoins et une gestion de la production.
Différentes études sur les magasins de vente aux États-Unis, sur les entrepôts frigorifiques en Angleterre, sur des sites agroalimentaires en France...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - 100 ans au service du développement du froid et ses applications. - AFF (2008).
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(2) - Le livre Blanc sur les Fluides Frigorigènes. - AFF.
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(3) - Guide technique pour le refroidissement indirect. - AFF.
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(4) - Guide des bonnes pratiques pour installations à l'ammoniac. - AFF.
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(5) - Chaîne du froid du médicamen. - AFF.
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(6) - 100 ans d'innovation dans le Froid. - AFF.
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(7) - Indirect Refrigeration systems.Université de Tampere Froid Industriel. - DUNOD.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Pôle Cristal 10 octobre 2013 à Dinan
Congrès International du Froid organisé par l'IIF tous les 4 ans : dernier à Prague 2011 et prochain Yokohama 2015
Colloques et conférences thématiques de l'IIF : par exemple, conférences Gustav Lorentzen sur les fluides naturels,...
Cold Chain Forum 23 et 24 octobre à Paris
Salon Chillventa à Nuremberg tous les deux ans
Salon Mostra Convegno à Milan tous les deux ans
Colloques AFF lors des salons Interclima et IPA à Paris
HAUT DE PAGE
Règlement Européen 842/2006/CE (dit F Gaz) relatif à des gaz à effet de serre fluorés
Directive 2006/40/CE du parlement européen et du conseil du 17 mai 2006 concernant les émissions provenant des systèmes de climatisation des véhicules à moteur et modifiant la directive 70/156/CEE du Conseil
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