Optimiser le froid industriel : comment maîtriser ce pôle énergivore ?
Agroalimentaire, cosmétique, pharmaceutique… Dans plusieurs secteurs, le pôle froid industriel est aussi crucial que coûteux. Dametis apporte des solutions pour réduire la facture tout en accroissant la performance du procédé industriel de production.
Nos experts, Sébastien Papouin, directeur technique et Yann Balem, chef de projet vous parlent de ce pôle énergivore
Le froid industriel, qu’est-ce que c’est ?
Climatisation, surgélation des produits, conservation à basse température… Le froid est un procédé industriel utilisé dans tous les secteurs.
« Refroidir un espace fermé consiste à retirer la chaleur pour la rejeter à l’extérieur », résume Sébastien Papouin, directeur technique énergie chez Dametis, lors d’une formation technique de la Dametis Academy. « On obtient ainsi un abaissement de la température ». Pour cela, on utilise un système thermodynamique constitué de plusieurs éléments : un compresseur, un détendeur, un condenseur et un évaporateur. Ces deux derniers sont des échangeurs de chaleur. On a une production de froid industriel quand l’évaporateur refroidit le bâtiment et de pompe à chaleur haute température quand le condenseur réchauffe le bâtiment. Cette installation peut être présente sous la forme d’un monobloc situé en extérieur, ou d’une salle des machines, en intérieur. Ce pôle froid industriel, si courant dans l’industrie, est aussi l’un des plus énergivores.
« La production de froid peut représenter pour certains secteurs jusqu’à 60 % de la consommation électrique d’un site », rappelle l’Agence de la transition écologique (Ademe), dans son guide La Maîtrise de l’énergie dans le froid industriel, paru en 2017. La hausse des prix de l’énergie, depuis 2022, et le réchauffement climatique accentuent cette part. Cependant, des solutions concrètes peuvent être apportées pour alléger la facture et vous aider à optimiser le froid industriel.
Quelques règles d’usage pour la gestion du froid industriel
Pour réduire sa consommation énergétique, il est impératif d’adopter certaines règles d’usage. Les composants d’une machine frigorifique sont calibrés pour des températures et pressions précises. Le pilotage de l’installation est donc un point essentiel. Si nous prenons pour exemple, une centrale pilotée par des consignes fixes, il est possible que celle-ci consomme davantage qu’elle ne le devrait, explique Yann Balem. Le pilotage de ce type d’installation peut s’avérer complexe, car pour être optimisé l’opérateur va devoir modifier régulièrement la consigne. Dans la pratique, on peut observer des installations qui modifient leur consigne tous les 3 mois. L’idéal serait d’avoir un système de consigne dynamique qui vient automatiquement optimiser la consommation de l’installation.
Enfin pour optimiser le froid industriel, une maintenance doit être opérée régulièrement : nettoyer les condenseurs et vérifier l’isolation thermique, purger les incondensables, etc.
Optimisation et investissement
Le cycle frigorifique peut être optimisé. Plusieurs valeurs doivent être observées pour cela : celles de la basse et de la haute pression, ainsi que les écarts de température au niveau du condenseur et de l’évaporateur. « Plus la basse pression est basse, plus on consomme », rappelle Sébastien Papouin. « Bien ajustée, on peut obtenir une optimisation de 2% sur les compresseurs ».
En outre pour optimiser le froid industriel, Dametis recommande d’utiliser des détendeurs électroniques auto-adaptatifs. Cet investissement permet d’ajuster le débit de fluide frigorigène dans l’évaporateur pour coller parfaitement aux besoins frigorifiques. De même, la mise en place de variation de vitesse sur les condenseurs à air permet d’avoir une régulation HP Flottante, et de générer une économie d’énergie allant jusqu’à 15%.
Autre réflexe à adopter : la régulation des pompes de distribution des fluides frigoporteurs. « En pilotant les pompes en fonction des besoins, on économise en moyenne 50% de la consommation des pompes », ajoute Sébastien Papouin.
Comment et pourquoi récupérer la chaleur ?
Il y a trois manières principales de récupérer la chaleur rejetée par une installation frigorifique :
- La première est de récupérer la chaleur sur la désurchauffe en sortie du compresseur. Lorsque le réfrigérant est comprimé par le compresseur, sa température augmente considérablement. La technologie la plus souvent utilisée est l’implantation d’un échangeur Gaz / Eau (appelé Désurchauffeur) qui permet de réchauffer de l’eau à haute température (jusqu’à 70°C). Le désurchauffeur permet de récupérer jusqu’à 10% de l’énergie totale rejetée par l’installation froid.
- La deuxième est de récupérer la chaleur sur la condensation du fluide frigorigène. La manière la plus simple est d’installer un échangeur Gaz / Eau qui permet de condenser le gaz et réchauffer de l’eau à moyenne température (de 30°C à 60°C suivant les caractéristiques de l’installation froid). L’avantage du condenseur est que l’on peut récupérer jusqu’à 100% de l’énergie totale rejetée par l’installation froid.
- La dernière manière est de récupérer la chaleur sur l’huile des compresseurs. En effet, le compresseur d’un système frigorifique génère de la chaleur en raison du frottement et du travail mécanique impliqués dans le processus de compression. Cette chaleur est généralement dissipée par l’huile du compresseur. La récupération sur huile compresseur permet de réchauffer de l’eau à haute température (jusqu’à 70°C). Cette technologie est très intéressante sur des compresseurs à vis où nous pouvons récupérer jusqu’à 10% de la puissance totale rejetée par l’installation froid.
Cette récupération de chaleur peut être utilisée dans une multitude de besoins et permettre de réduire les consommations gaz ou électrique de l’usine, « la chaleur est d’abord injectée dans les besoins process : production d’eau chaude sanitaire, chauffage de certaines briques process, chauffage des auxiliaires d’une chaufferie… », énumère Sébastien. Après coup, on peut chauffer les locaux et, s’il en reste, utiliser la chaleur pour des procédés innovants comme la production de froid ou d’électricité.
La récupération de chaleur contribue à améliorer l’efficacité énergétique globale du système de réfrigération en utilisant la chaleur qui serait autrement dissipée et donc non valorisée.
L’ensemble des procédés peut réduire les coûts de chauffage, améliorer les performances des installations et contribue fortement à des pratiques plus durables sur le plan environnemental.
On peut récupérer jusqu’à 100% de l’énergie rejetée par le groupe froid. La puissance rejetée est égale à la somme de la puissance froid et de la puissance électrique des compresseurs.
Une offre complète pour une installations frigorifique performante, à faible impact
Dametis réalise des projets allant de la conception à la réalisation finale. Ses experts ont la capacité de dimensionner l’installation froid au juste besoin du process pour optimiser votre gestion du froid industriel. Ainsi, Dametis avait par exemple accompagné des producteurs d’alginates en installant une nouvelle production froid et où 100% de la chaleur est valorisée dans le process.
Ensuite, Dametis s’occupe de la mise en place d’une smart regulation pour obtenir des consignes de fonctionnement constamment optimales au niveau de la basse pression, du fonctionnement des ventilateurs dans le condenseur et des pompes de distribution.
Ces optimisations peuvent s’identifier en un clin d’œil en utilisant le logiciel EMS MyDametis. Également, le logiciel détecte automatiquement les dérives pour maintenir la performance dans le temps.
Chaque solution est adaptée aux problématiques particulières des industriels, avec une amélioration continue des performances et une réduction des coûts systématique.
