TECHNIQUE
Cool and Comfort 77 – mai 2018

Notice pour l’optimisation des installations frigorifiques (partie 2)

Qu’est-ce que cela coûte et qu’est-ce que cela peut rapporter ?

La VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) est l’Association allemande des établissements de construction mécanique. Elle regroupe environ 3 200 entreprises de divers secteurs dont HVAC. L’association publie notamment un certain nombre de notices sur des sujets liés à l’énergie. En trois parties, nous publions dans Cool & Comfort un article qui est basé sur une brochure d’information pour l’utilisation économe en énergie d’installations frigorifiques. Dans la partie 2, nous indiquons les mesures 2, 3 et 4.

Mesure 2 : utilisation optimale de la chaleur résiduelle

En utilisant la chaleur résiduelle d’une installation frigorifique d’une installation, il est possible de fournir une contribution intéressante pour diminuer les coûts de l’énergie pour le chauffage, l’eau chaude sanitaire ou la chaleur de transformation. Pour être judicieuse sur le plan économique, l’installation frigorifique doit fonctionner en même temps que la récupération de chaleur. Or, ceci n’a pas toujours lieu dans la pratique : la chaleur résiduelle n’est pas utilisée optimalement ou entraîne des frais imprévus.

Maintenir les températures aussi basses que possible

Plus le régime de température de la récupération de chaleur est bas, plus la température de condenseur est basse et plus l’installation est donc efficace. Par conséquent, il faut vérifier à quelles températures la récupération de chaleur peut fonctionner et régler celle-ci aussi bas que possible.

Le frigoriste doit donc opter pour la température de condenseur la plus basse possible, selon le fonctionnement de la récupération de chaleur. Avant d’augmenter éventuellement la température du condenseur, il faut aussi vérifier si l’émission de chaleur en régime frigorifique n’est pas suffisante pour l’application à laquelle la récupération de chaleur sert.

Dans les périodes sans utilisation de chaleur résiduelle, ne pas augmenter la température de condenseur.

Veiller à ce que la température de condenseur soit uniquement augmentée si une récupération de chaleur est réellement nécessaire. Si aucune chaleur résiduelle n’est utilisée, il faut éviter des températures de condenseur élevées dans l’installation.

Conseil supplémentaire : vérifier si un rattrapage avec récupération de chaleur est possible.

Si la chaleur résiduelle d’une installation frigorifique n’est pas utilisée, on peut vérifier si cela est encore judicieux. La condition de base est qu’il y ait une demande de chaleur dans l’environnement immédiat. Ceci peut aller pour le chauffage, la production d’eau chaude sanitaire ou le préchauffage (par exemple dans les boucheries ou les cuisines communautaires). D’autres possibilités sont le chauffage des accès, la chaleur de transformation (par exemple les blanchisseries) ou des applications similaires.

Si une demande de chaleur similaire est présente, la procédure s’énonce comme suit :

• vérifier s’il existe encore des sources de chaleur résiduelle au voisinage de l’installation frigorifique (systèmes d’air comprimé, chaleur de transformation provenant de fours ou de processus de fusion…)

• vérifier quelle source de chaleur peut fournir de la chaleur résiduelle lorsqu’il y a également une demande de celle-ci, et laquelle correspond le mieux à la température demandée.

• calculer, pour cette variante, les coûts de l’installation supplémentaire

Important

Si l’installation frigorifique doit tourner à une température de condenseur plus élevée en raison de la récupération de chaleur, cela entraîne une consommation d’énergie supplémentaire de 3,5 % par degré d’augmentation de température. La chaleur résiduelle n’est pas gratuite dans ce cas. Outre le coût de l’installation pour la récupération de chaleur, il faut aussi compter avec des frais de fonctionnement plus élevés pour l’installation frigorifique.

Mesure 3 : optimaliser le dégivrage électrique

Lorsque l’installation frigorifique compte trop de cycles de dégel, du courant est consommé inutilement. Si l’installation dégivre trop peu, l’évaporateur ou le refroidisseur d’air gèle, ce qui a une incidence négative sur le transfert de chaleur et le rendement baisse. Un réglage correct de la procédure de dégivrage ou un rattrapage avec un système commandé par la demande fait nettement baisser la consommation d’électricité pour le dégivrage et le refroidissement.

La règle empirique est la suivante : une installation frigorifique ne peut jamais dégivrer plus de deux fois par jour. Il est toutefois possible que dans des milieux très humides (par exemple si les portes sont souvent ouvertes), les dégivrages soient plus nombreux. Dans ces cas, un système commandé par la demande est indiqué.

Idéalement, les évaporateurs/refroidisseurs d’air ne sont pas placés au-dessus des ouvertures de porte. L’air plus chaud entre en effet par l’ouverture de porte, ce qui entraîne la précipitation de l’humidité sur les lamelles, et sa congélation dans des conditions favorables. En raison de l’aspiration de l’évaporateur/du refroidisseur d’air au-dessus de la porte, il faudra encore amener un supplément d’humidité à l’échangeur de chaleur.

Le capteur de dégivrage est-il correctement placé ?

Si des nids de glace se forment à la surface des lamelles ou sur les courbes de raccordement, le capteur de dégivrage est peut-être mal placé ou calibré. Il signale alors trop tôt que l’évaporateur/le refroidisseur d’air est déjà dégivré. Augmenter la limitation de température de la position de dégivrage ne sert alors à rien et entraîne une formation de vapeur augmentée. Dans ce cas, le frigoriste doit intervenir.

Dégivrer au-dessus de 4 °C dans des locaux avec circulation d’air

Si la température dans le local est supérieure à 4 °C, un dégivrage électrique est généralement superflu. Le mieux est alors de vérifier si une circulation d’air habituelle peut suffire.

En cas de modernisation, vérifier les alternatives

Lors du remplacement d’un évaporateur/refroidisseur d’air, il faut contrôler les alternatives qui sont possibles, par exemple l’utilisation de réfrigérant ou de chaleur résiduelle.

Réglage correct du thermostat de dégivrage par le spécialiste

L’objectif est de trouver la température de dégivrage minimale pour laquelle il n’y a plus de formation de glace sur l’échangeur de chaleur. Comme spécialiste, il faut connaître les étapes correctes pour ce faire, selon le fonctionnement du processus de dégivrage. Les paramètres sont le départ du cycle de dégivrage (réglage par horloge, commande à la demande…), la durée (commande à la demande, limitation de température, limitation du temps), enclenchement sur le régime froid (zone morte pour le refroidissement et le fonctionnement du ventilateur).

Souvent, il est judicieux de remplacer le réglage du dégivrage

Les installations plus anciennes dégivrent l’évaporateur selon un schéma d’horloge fixe, que de la glace se soit réellement formée ou non. En cas de modernisation, il faut vérifier si un système commandé à la demande est possible. Si l’installation comprend différents évaporateurs, ceux-ci ne peuvent pas être dégivrés tous en même temps. Le réglage doit être également en mesure de tenir compte des prix du courant actuels.

Variantes pour dégivrage commandé à la demande

Variante A : somme de la durée de fonctionnement de l’installation frigorifique

La commande totalise le temps de fonctionnement de l’évaporateur/du refroidisseur d’air et démarre lorsque le nombre total d’heures a atteint une certaine valeur limite.

Variante B : dégivrage au moment le plus favorable sur le plan énergétique

Si le fonctionnement de l’évaporateur/du refroidisseur d’air est diminué en raison de la formation de glace, le dégivrage commence. Le réglage arrête le dégivrage sur la période optimale.

Ces mesures, si elles sont exécutées correctement, peuvent déjà être récupérées sur un an.

Mesure 4 : optimalisation du réglage du froid

Un compresseur démarre-t-il et s’arrête-t-il plus de six fois par heure ? De petits locaux réfrigérés différents entraînent-ils que le compresseur doive démarrer souvent ? Ce mode d’utilisation diminue la durée de vie du compresseur et augmente la consommation d’énergie. Comme règle de base, les paramètres de fonctionnement du compresseur doivent être sélectionnés en fonction des performances de l’évaporateur.

Réglage des valeurs limites

Vérifier le réglage si l’installation fait la navette. Tant qu’il n’y a pas de demande initiale, de petits locaux réfrigérés séparés ne pourront pas être en mesure d’enclencher la totalité de l’installation frigorifique. La durée de fonctionnement minimale du compresseur (comme indiquée par le fabriquant) doit être respectée.

En raison d’une modification de la commande dans l’armoire électrique, le réglage de la puissance peut être réglé de manière à ce que le compresseur ne démarre que si une puissance frigorifique minimale définie est demandée.

Ces mesures, si elles sont exécutées dans les règles, peuvent déjà être récupérées sur un an.

Rattrapage d’un réglage avec limitation démarrage-arrêt

En cas de modernisation du réglage, on fera bien de vérifier aussi si le nombre de cycles de démarrage-arrêt peut être limité. Cela protège le compresseur et assure une consommation de courant inférieure ainsi qu’un fonctionnement plus efficace.

Ces mesures, si elles sont exécutées dans les règles, peuvent déjà être récupérées sur un an.

Compresseur avec convertisseur de fréquence

Si le compresseur doit être remplacé, une version avec convertisseur de fréquence intégré peut augmenter le rendement de l’installation. Le convertisseur de fréquence adapte la puissance du compresseur aux besoins et évite que la température d’évaporation s’écarte de la valeur de réglage. Grâce à un convertisseur de fréquence jusque 60 Hz, il est possible de donner des dimensions inférieures au compresseur. Pour des installations avec plusieurs compresseurs, il suffit d’équiper un seul compresseur avec un convertisseur de fréquence.

Ces mesures, si elles sont exécutées dans les règles peuvent déjà être récupérées sur un an. À cet effet, il faut toutefois tenir compte des variations du nombre de tours total.

Dans Cool & Comfort 78, nous expliquerons les règles 5 (optimalisation de la commande de ventilateur), 6 (réglage du refroidissement confort) et 7 (soupape de détente).

Par le Dr Karin Jahn (VDMA)