PROJET
Cool and Comfort 73 – mai 2017
Climatiseurs d’armoires électriques au CO2 pour des produits de boulangerie surgelés
Le site Vandemoortele de Seneffe produit des donuts surgelés.
Pour le refroidissement des armoires électriques, réseau DTC et Engie Axima ont proposé des climatiseurs au CO2.
Le fonctionnement d’une boucle thermodynamique au CO2 permet de recourir à un échangeur tubulaire, et donc de s’affranchir d’ailettes et de se passer de filtre.
De gauche à droite : Frédéric Rosiello (project engineer Service & Maintenance, BU Refrigeration, West Wallonia, Engie Axima), Paul-Henri Allard (manager maintenance & projects, Vandemoortele) et Etienne de Montigny (directeur Réseau DTC).
Les anciens climatiseurs au R134a sont appelés à être remplacés à terme.
La société Réseau DTC située à Froyennes importe, entre autres, les climatiseurs d’armoires électriques au CO2 du fabricant japonais Sanden. Avec ces climatiseurs au CO2, le distributeur Réseau DTC et la société d’installation Engie Axima ont trouvé la solution idéale pour refroidir les armoires électriques du site Vandemoortele de Seneffe qui produit des donuts surgelés, et dont les exigences en termes de refroidissement industriel sont très spécifiques.
Depuis 1997, la société DTC fournit des solutions techniques innovantes et écologiques pour répondre aux divers besoins de confort thermique et de refroidissement pour les secteurs résidentiels, commercial et industriel. La stratégie de Réseau DTC reste identique depuis son lancement : se positionner comme une pionnière dans son domaine d’activité.
Dans le cadre de cette politique, réseau DTC importe les produits de la société Sanden, qui conçoit des systèmes munis de la technologie CO2. La société a récemment mis sur pied une nouvelle entité en France, Sanden Environnemental Solutions, qui développe des applications au CO2, dans la réfrigération commerciale de petite puissance et la production d’ECS. Elle répond aussi aux demandes particulières dans diverses applications commerciales et industrielles.
Pour le projet qui nous concerne, Réseau DTC et la société d’installation Engie Axima ont choisi les climatiseurs d’armoires électriques sans filtre et sans maintenance de Sanden. Le fabricant propose ici une solution innovante en matière de gestion thermique des composants électriques dans des applications industrielles. Ses refroidisseurs d’armoires sont en effet les seuls au monde à utiliser la technologie CO2.
Engie Axima, filiale de Houdeng-Goegnies, possède une expérience de plusieurs décennies dans l’HVAC, la réfrigération et la protection incendie, qu’il s’agisse de petites ou de grandes installations. Les spécialistes d’Engie Axima proposent toujours des solutions sur mesure à leur clientèle, qui sont à la fois efficaces, fiables et économes en énergie. Ils interviennent à tous les niveaux : de la création à la réalisation, en passant par la maintenance et la gestion. Engie Axima s’est spécialisée depuis plusieurs années dans l’utilisation des fluides naturels (NH3 et CO2) pour les installations de réfrigération.
Vandemoortele Boulangerie : des exigences spécifiques
Le site Vandemoortele de Seneffe fait partie du groupe du même nom, qui comprend notamment la division Vandemoortele Bakery qui commercialise des produits de boulangerie surgelés de la marque (pistolets, baguettes, viennoiseries, pâtisserie, donuts…). Tous les produits sont préparés à base d’ingrédients et de matières premières de qualité, en faisant appel aux technologies les plus modernes. Le site de Seneffe, dans lequel ont été installés les climatiseurs au CO2, produit plus spécifiquement des donuts. Il tourne six jours sur sept et 24h/24. Il emploie 170 personnes à temps plein et quelque 350 collaborateurs en comptant les intérimaires. L’usine produit 34.200 pièces par heure. Les produits de boulangerie qui sont fabriqués ici sont des produits à la fois variés et complexes à réaliser.
La production du site se déroule sur une ligne répartie en cinq zones aux exigences spécifiques : la zone boulangerie (plus fraîche et farineuse), la zone chambre de pousse (tempérée), la zone friteuse (plus chaude et huileuse), la zone décoration (plus froide) et enfin la zone emballage. Les deuxième et troisième zones sont soumises à des contraintes plus fortes : c’est précisément là où on a placé des climatiseurs d’armoires électriques au CO2. Plus précisément un climatiseur de 1.100 W dans la chambre de pousse et deux autres dans la zone friteuse (un de 1.100 W et un de 1.500 W).
Le souci premier de Vandemoortele est la fiabilité des installations, car si quelque chose tombe en panne sur la ligne, c’est tous les produits de la ligne qu’il faut jeter à la poubelle ; et précisément, les pannes de composants électroniques des armoires électriques, et donc les arrêts dans la production, étaient fréquents. La zone boulangerie, par exemple, avec sa température située aux alentours de 18°C, n’a pas besoin de refroidissement ; une simple ventilation d’air extérieur pulsé dans les armoires suffit. Par contre, dans la chambre de pousse où il faut réguler la température, le taux d’humidité et le temps de passage, l’efficacité et la fiabilité des installations sont capitales. Et dans la zone des friteuses, où l’air est très chaud et huileux, les contraintes sont encore plus fortes, et les soucis de fiabilité potentiels plus fréquents. Les armoires électriques n’étaient pas ventilées ni refroidies par des climatiseurs aux HFC vu les contraintes particulières de l’air ambiant de ces zones de production.
Pour remédier à cela, Engie Axima et Réseau DTC ont proposé la solution des climatiseurs d’armoires électriques au CO2 : des systèmes à la fois efficaces, fiables et écologiques. Les tableaux électriques subissent une contrainte de température ; leurs composants électroniques sont d’une part victimes de cette chaleur, et ils produisent d’autre part eux-mêmes de la chaleur. Pour les refroidir et donc assurer leur fiabilité et prolonger leur durée de vie, les climatiseurs d’armoires électriques au CO2 de Sanden représentent la solution adéquate. Les caractéristiques de la boucle au CO2 ont permis de concevoir un type d’échangeur qui ne subit pas les contraintes de l’environnement industriel (atmosphère poussiéreuse, farineuse ou huileuse). Même dans ces conditions défavorables, le climatiseur au CO2 peut en effet délivrer toute sa puissance dans des plages de 20 à 50°c et 10 à 85% HR.
Par rapport à un système à réfrigérant HFC de type R134a, la boucle CO2 se caractérise par un grand ΔT pour libérer la chaleur du « condenseur/gas cooler » (le CO2 sort du compresseur à des températures et pressions très élevées), ce qui permet de fonctionner avec une surface d’échange moins grande, et de recourir dès lors à un échangeur tubulaire, sans ailette. Le fonctionnement d’une boucle thermodynamique au CO2 permet donc de s’affranchir d’ailettes et de se passer de filtre pour éviter le colmatage de l’échangeur. Ce qui présente de nombreux avantages : réduction du coût de maintenance, pas de risque de baisse de performance et d’augmentation de la consommation, pas de risque de corrosion des ailettes, pas de baisse de qualité de l’air intérieur…
Ces climatiseurs délivrent une puissance parfaitement adaptée aux besoins. Alors qu’en technologie HFC, la puissance frigorifique est très variable en fonction des température ambiantes dans l’armoire et dans le local, cette même puissance frigorifique se révèle très stable en technologie CO2. Ces appareils ont par ailleurs subi des tests de durabilité, avec projection de paraffine et de poussière. Les résultats sont plus que positifs : les pertes de performances sont limitées à 12%, et la fonction principale de refroidissement est maintenue. Les autres avantages de cette technologie sont une réduction de la consommation électrique, une compacité de l’appareil (boucle thermodynamique compacte et surdimensionnement inutile) et enfin une longévité accrue. Il n’y a effectivement pas de dégradation du condenseur et pas de destruction du réfrigérant en fin de vie. De plus, le taux de compression est faible, et les surfaces de frottement sont réduites. La puissance frigorifique restant stable, enfin, limite les cycles courts.
Il faut enfin ajouter qu’auparavant, Engie Axima et Vandemoortele avait déjà opté pour le fluide naturel NH3, qui se révèle écologique, économique et adapté à des applications telles que le grand congélateur et le tunnel de surgélation (puissance de 400 kW à -40°C d’évaporation) du site de Seneffe.
Par Michel Hanoulle