Eco-conception des installation frigorifiques et outils d’évaluation de …myoubi212.free.fr/Eco-conception_AgroM.pdf · 2006-12-17 · Exemple de l’éco-conception en génie

Eco-conception des installation frigorifiques et outils d’évaluation de leurimpact environnemental

Eco-conception des installation frigorifiques et outils d’évaluation de leurimpact environnemental

Mohammed Youbi-IdrissiChargé de Recherche, Cemagref

Module : Outils de la qualité et de la sécurité 06 Nov. 2006 1

2

Plan de l’intervention

Introduction à l’éco-conception

Analyse du cycle de vie :principes

Etapes de l’ACV

Outils d’évaluation d’impact environnemental en génie frigorifique

Exemple de l’éco-conception en génie frigorifique

Exemple d’application d’ACV

Exercices

Discussions et questions


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Tout procédé ou produit a des impacts sur l’environnement et ce, notamment, au niveau de cinq étapes principales du cycle de vie, liées àdes acteurs différents

La conception des produits se doit d’intégrer aujourd’hui ces impacts pour les minimiser, notamment sur sept axes majeurs :

4



� Leur production nécessite des matières premières, de l’énergie, de l’eau…

� Certains peuvent consommer, notamment lors de leur phase d’utilisation,

d’autres matières premières (fluides de process, …), de l’énergie, de l’eau…

� D’autres étapes peuvent également être influentes (opérations de nettoyage,

de maintenance…) avec les risques de pollutions que comportent les produits

mis en œuvre, leurs effluents ou leurs déchets

� Après leur utilisation, les produits et emballages génèrent d’autres émissions

polluantes, notamment lors de leur élimination

� Les produits abandonnés polluent (les métaux lourds peuvent se diffuser dans

les sols et perturber les éco-systèmes)…

Pourquoi les produits ontPourquoi les produits ont--ils des impacts sur lils des impacts sur l’’environnement ?environnement ?

5


Définition :

L’éco-conception ou éco-design consiste à intégrer la dimension

environnementale dès la conception des produits (services ou process)


� L'attention n'est plus focalisée exclusivement sur un site mais sur un produit

en s'intéressant aux différents stades de son cycle de vie. L'objectif étant

de réduire son impact, l'intervention le plus en amont possible lors de son

élaboration s'avère être la méthode la plus efficace en terme de résultats et

de coûts

� L'amélioration de la performance environnementale ne saurait se faire au

détriment des performances techniques attendues

� De manière générale, un accroissement des performances techniques est

observé suite à la démarche d'éco-conception

6


Intérêt de l’éco-conception

1. Respect de l’environnement

2. Respect de la réglementation

3. Facteur d’innovation

4. Répondre aux attentes des clients


Elle peut aider les entreprises à repositionner leur stratégie en y associant

l'environnement. C'est une opportunité pour développer une nouvelle offre

qui peut s'avérer être un avantage concurrentiel au vu des demandes

naissantes du marché

Concevoir des produits fonctionnels, économes, durables, sûrs, c'est

affirmer que " des produits de qualité sont aussi de qualité

environnementale

Il est essentiel de connaître la réglementation en vigueur mais il est

également souhaitable de pouvoir l’anticiper

7

Eco-conception : approches & méthodes

� L’éco-conception recouvre plusieurs approches que l’on peut regrouper en deux catégories :

1. les méthodologies d’analyse

2. les méthodologie de conception

Le couplage entre les approches de ces deux catégories permet d'avoir une démarche globale

d'éco-conception


8

Les méthodologies de conception

Elles consistent à améliorer la performance environnementale du produit par rapport à une ou plusieurs étapes de son cycle de vie (sans transfert de pollutions) Elles visent à rendre compatible le produit avec des critères environnementaux bien définis à des étapes précises de son cycle de vie

� Méthodologies en vue d'optimiser le produit par rapport aux aspects

« fabrication » : choix des matériaux et des technologies mis en œuvre

pour la matérialisation de l'objet

� Méthodologies en vue d'optimiser le produit par rapport à son utilisation

ou sa fin de vie. On trouve sous ce registre des concepts tels que

« démontabilité », « recyclabilité », « remise à niveau »,

« réutilisation », « facilité de maintenance », « éco-efficacité »

� Méthodologies en vue d'optimiser le produit par rapport à la

préservation des ressources naturelles. Les concepts qui se rattachent

à cette approche sont : « l'éco-efficacité », l'utilisation de matériaux

recyclés


9

Les méthodologies d’analyse

Elles ont pour objectif d'identifier et d'évaluer les impacts sur l'environnement dus au produit en tant que tel

Il est fréquent de voir dans la littérature des expressions telles que :

� « Approche du berceau Approche du berceau àà la tombela tombe » pour illustrer l'approche

cycle de vie

� « Approche multicritApproche multicritèèrere » pour préciser qu'on s'intéresse à

l'ensemble des compartiments environnementaux : ressources, rejets,

transformation des milieux naturels et du cadre de vie

Le système est analysé sur l'ensemble de son cycle de vie (depuis l'extraction des matières premières jusqu'à l'élimination du produit) et relativement aux différents compartiments de l'environnement (eau, air, sols, déchets, bruits, énergie, matières premières...).

L'intérêt d'une telle approche est d'éviter les transferts de pollutions d'une phase du cycle de vie vers une autre, ou d'un compartiment à un autre


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Démarche

Les six recommandations pour lLes six recommandations pour l’é’écoco--conception dconception d’’un produit :un produit :

Les substances toxiques, tu éviteras

La consommation d'énergie et de ressource dans les phase de production, de transport et d’utilisation, tu économiseras

Pour les matériaux de qualité technique et environnementale, tu opteras

A l’adaptation et l’évolution du produit, tu réfléchiras

Au recyclage des matières en fin de vie du produit, tu penseras

Les performances techniques à travers la certification, les labels, les manuels, … tu communiqueras


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Analyse du Cycle de Vie : ACV

Introduction / HistoriqueIntroduction / Historique

Années 60 : Premières études (énergétiques)

Années 70 : Pb des ressources et des produits (REPA : Ressource and Environmental Profile Analysis)

Fin des années 80 : mouvements environnementaux croissants mais aussi crise du Koweit � besoin d’outils d’analyse environnementale…

But : couvrir toute la vie d’une machine� approche « cradle to grave »


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ACV / ACV / LCA LCA «Compilation et évaluation des consommations d’énergie, des utilisations de matières premières, et des rejets dans l’environnement, ainsi que l’évaluation de l’impact potentiel sur l’environnement associé à un produit, ou à un procédé, ou à un service, sur la totalité de son cycle de vie »

Acquisition matières 1ères

Transformation / Transport

Fabrication du produit

Transport / Vente

Utilisation/Maintenance/Stockage

Fin de vie / recyclage

Énergie

Matières 1ères

Émissions

Déchets liq.

Déchets sol.

Co-produits

Autres…

Ent

rées

sort

ies

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Quelle mQuelle mééthode ?thode ?

� Rassembler un inventaire de tous les flux entrant ou sortant

� Évaluer les impacts environnementaux potentiels associés à ces entrées et

sorties

� Interpréter les résultats

Définition des objectifs

Inventaire du cycle de vie

Évaluation des impacts

Interprétation,

Synthèse,

Recherche

d’amélioration

Les diffLes difféérentes rentes éétapes dtapes d’’une ACVune ACV

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Comment conduire lComment conduire l’é’étude ?tude ?

Découper le processus global en processus élémentaires

Flux "économiques"

Entréesproduits, énergie, service…

Sortiesproduits, énergie, service…

Flux environnementaux

Ressourcesmatières 1ères, occupation de surface…

Rejetsémissions gazeuses, liquides, bruits…

Processusélémentaire

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Applications de Applications de ll’’ACVACV� Évaluer les impacts environnementaux associés à un produit existant

ou nouveau

� Quantifier les rejets dans l’air, l’eau, le sol à chaque stade d’un processus ou de la vie d’un produit

� Comparer les impacts entre 2 produits/ processus ou plus

Limites de Limites de ll’’ACVACV� Problème de l’obtention des données

� Qualité variable des données

� Demande du temps et des ressources

� L’ACV n’est qu’un outil d’aide à la décision parmi d’autres (économiques p.ex)

� L’ACV ne permet pas d’analyser des phénomènes locaux, ni dépendant du temps

� Les processus considérés sont linéaires

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Les normes ISOLes normes ISO

� 1989 : Travaux précurseurs de la SETAC(Society of Environmental Toxicology and Chemistry)

� Série ISO 14000 : Problématiques environnementales� Série ISO 14040 : ACV

� Normes traitant des aspects techniques et organisationnels de l’ACV

� ISO 14040 (1997) : Principes et cadre de travail

� ISO 14041 (1998) : Définition des objectifs et Inventaire

� ISO 14042 (2000) : Analyse des impacts

� ISO 14043 (2000) : Interprétation

� TR 14049 (1999) : Rapport technique présentant des exemples d’inventaires

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Etapes de l’ACV


Phase I : DPhase I : Dééfinition des objectifs finition des objectifs

But : Donner le cadre et le contexte de l’étude

Etape I.1 : objectifs de lEtape I.1 : objectifs de l’é’étudetude

� Informations générales

� Raisons ayant conduit à cette étude

Etape I.2 : DEtape I.2 : Dééfinition des frontifinition des frontièères res

� Caractéristiques temporelles et spatiales

� Technologies assumées

� Frontières du système étudié (exclusion éventuelle de certaines opérations)

� Impacts environnementaux traités

� Niveau de complexité

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Etapes de l’ACV


Etape I.3 : Flux de rEtape I.3 : Flux de rééfféérencerence

� Identifier et décrire la « fonctionnalité » attendue

� Définir l’unité fonctionnelle

� Éventuellement sélectionner d’autres produits permettant d’avoir la même fonctionnalité

� Déterminer, pour chaque produit, les flux de référence permettant de remplir la fonctionnalité

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Etapes de l’ACV


Phase II : Inventaire du cycle de vie Phase II : Inventaire du cycle de vie

But : Quantifier les différents flux

� Cut-off et allocation

� Complexité du diagramme

Etape II.1 : REtape II.1 : Rééalisation du diagramme de fluxalisation du diagramme de flux

20

Etapes de l’ACV


Etape II.2 : Rassemblement des donnEtape II.2 : Rassemblement des donnééeses

� Se définir une « qualité attendue »

� Définir des catégories de données

� Décrire chaque processus unitaire à l’aide des données collectées

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Etapes de l’ACV


Etape II.3 : Etape II.3 : CutCut--off et estimation des donnoff et estimation des donnééeses

� pour des processus identiques dans le cas de différentes alternatives

� y préférer l’estimation, si c’est possible

Etape II.4 : Calcul et rEtape II.4 : Calcul et réésultats de lsultats de l’’inventaireinventaire

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Etapes de l’ACV


Phase III : Phase III : ÉÉvaluation des impactsvaluation des impacts

But : Évaluer en terme d’impacts, les résultats de l’inve ntaire

� Choix d’une technique d’évaluation

� orientée vers les problèmes ("mid-point approach")

� orientée vers les dommages ("end-point approach")

� Eco-indicateurs

� Sélection des catégories d’impact

dans le cas d’une approche orientée problèmes

Etape III.1 : Choix des indicateursEtape III.1 : Choix des indicateurs

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Etapes de l’ACV


Exemple : changement climatique Exemple : changement climatique

� Indicateur de l’effet de serre [kg-CO2eq]

� à partir des résultats de l’inventaire, c.a.d. des émissions de

GES [kg]

� facteurs de caractérisation issus d’un modèle (IPCC) : GWP

(à l’horizon de 100 ans) pour les différents GES [kg-

CO2eq/kg-émis]

� autres facteurs (ou méthodes) de caractérisation : GWP20 ,

GWP500 …

24

Etapes de l’ACV


25

Etapes de l’ACV


Etape III.2 : CaractEtape III.2 : Caractéérisation des impactsrisation des impacts

� Classification des impacts (Qualitatif)

� Attribution d’un impact à plusieurs catégories

� Les flux non évalués

� Évaluation des indicateurs (Quantitatif)

� Quantifier en un seul terme les impacts des flux rattachés à une même catégorie

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Etapes de l’ACV


Etape III.3 : Evaluation globale des impactsEtape III.3 : Evaluation globale des impacts

� Normalisation

Calculer un profil normalisé en divisant chaque catégorie par un facteur de normalisation

� Étapes optionnelles (à utiliser avec précaution)

Classement/Regroupement : Réunir plusieurs catégories d’impact, les classer…

Pondération : Dans le but d’obtenir un unique indicateur…

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Etapes de l’ACV


Les résultats de cette phase…

Profil environnemental

Profil pondéré

Profil normalisé

28

Etapes de l’ACV


Phase IV : InterprPhase IV : Interpréétation tation

But : Prendre du recul par rapport à l’évaluation des impacts

Etape Etape IV.1IV.1 : Consistance et Repr: Consistance et Repréésentativitsentativitéé

� L’étude est-elle consistante ?� L’étude réalisée est-elle en accord avec la définition des

objectifs ?� Dans le cas d’une comparaison, quelles sont les différences

dans le traitement des alternatives ?� Si des inconsistances sont trouvées…

� L’étude est-elle complète ?� En demandant l’avis d’experts, en comparant avec des

études déjà réalisées� Dans le cas d’une comparaison, bien faire attention aux

allocations et aux Cut-off

29

Etapes de l’ACV


Etape IV.2 : Analyse des contributionsEtape IV.2 : Analyse des contributions

� Contribution :� des processus,� des flux

� Au niveau :� de l’inventaire,� du profil environnemental,� du profil environnemental normalisé,� du profil pondéré

� Sous la forme :� de tableaux,� de graphes

30

Etapes de l’ACV


31

Etapes de l’ACV


Etape IV.3 : Analyse Etape IV.3 : Analyse PerturbativePerturbative

� Analyse par perturbations� Effet de petites variations sur le résultat final pour tous les

flux : environnementaux, mais aussi économiques� Méthode :

� Faire varier successivement chaque flux de 1%� Regarder l’effet relatif sur les résultats (de l’inventaire, du

profil environnemental, du profil environnemental normalisé, du profil pondéré)

� Le rapport des deux donne le facteur de perturbation

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Etapes de l’ACV


Etape IV.3 : Conclusions et recommandations Etape IV.3 : Conclusions et recommandations

� Résumer les points essentiels

� Conclure sur l’étude en rapport avec la définition des objectifs et les résultats trouvés

� Utiliser les analyses de la phase IV pour commenter pertinemment les résultats

� Souligner les limites de l’étude

� Dans le cas d’une comparaison, donner la signification et la portée des différences dans les résultats

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Etapes de l’ACV


Conclusion sur lConclusion sur l’’ACV ACV

� Démarche scientifique, outil puissant

� Permet d’appréhender :� un nombre important d’indicateurs,� sur toute la vie d’un produit

� Dans la démarche :� il est nécessaire de faire des suppositions mais…� il est aussi essentiel de les justifier

34

Outils d’évaluation d’impact en G.F.

61

2

3

4

5

1

234

56

P

h1

234

56

P

h1

234

56

P

h

Cycle réel

Qo

Qk

WFrigorigène

Consommables :�Electricité�Frigorigène et lubrifiant

W

QCOP o=


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� Fluides naturelsNH3, HC, CO2

� CFC : ChloroFluoroCarburesMolécules très stables, destructrices d’ozone (ODP élevé), premier frigorigène synthétique

� HCFC : HydroChloroFluoroCarburesMolécules moins stables que CFC, destructrices d’ozone (ODP faible), fluides de transition

� HFC : Hydrofluorocarbures ODP = 0, fluides de substitution

CFC/HCFC/HFC participent CFC/HCFC/HFC participent àà ll’’effet de serreeffet de serreSoumis Soumis àà des contraintes rdes contraintes rééglementairesglementaires

Types de frigorigTypes de frigorigèènes nes

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RRééglementation des frigorigglementation des frigorigèène en Europe ne en Europe

� Protocole de Montréal (1988) : Suppression des fluides ayant une action sur l’ozone stratosphérique (CFC, HCFC)

� Protocole de Kyoto : Réglementation d’utilisation des fluides ayants une action sur l’effet de serre (HFC)- Ratifié par l’UE en 2002, entré en vigueur en février 2005

après la signature de la Russie - Les états de l’union doivent réduire collectivement leurs

émissions de GES de 8% entre 2008 et 2012- Moyens pour atteindre les objectifs de ce protocole : efficacité

énergétique, développement des sources d’énergie renouvelable, promotion de formes d’agriculture durable, collaboration et échange d’expérience et d’information, …

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RRééglementation des frigorigglementation des frigorigèène en Europe ne en Europe

� Directive Européenne F-gaz (17/05/2006) :- S’appliquera au 4/07/2007 à tous les GES contenus dans les équipements de froid, climatisation, pompes à chaleur, …- L’étanchéité des équipements doit être contrôlée selon une fréquence définie (chaque 3 mois pour les installations contenants >300 kg)- Des mesures de récupération des fluides résiduels doivent être mises en places - Les opérations de maintenance et de contrôle doivent se faire par du personnel qualifié et certifié- A partir du 1/01/2011, les nouveaux types de véhicules équipés de climatisation dont le GWP>150 ne peuvent pas obtenir « CE »- A partir du 01/01/2007, les véhicules neufs équipés de climatisation dont le GWP>150 ne peuvent pas obtenir « CE »

38



Substituts des CFC Substituts des CFC

39



GWP : GWP : Global Warming PotentialGlobal Warming Potential(Potentiel de r(Potentiel de rééchauffement planchauffement planéétaire) taire)

Il caractérise la participation d’un frigorigène à l’effet de serre. Il est calculé pour une durée déterminée ( 20 , 100 ,500 ans...), par rapport

au CO2 auquel on attribue un GWP = 1

<1HCR600a

4 300HFCR143a

120HFCR152a

1 300HFCR134a

1 500HCFCR22

8 100CFCR12

GWP100ans (téq. CO2)TypeFluide

40



Total Equivalent Warming Impact approach : TEWITotal Equivalent Warming Impact approach : TEWI

Il characterise l’impact d’une installation frigorifique sur l’effet de serre� Impact direct : fuites du frigorigènes� Impact indirect : CO2 rejeté lors de la production d’électricité

41



A

E

r

n

f

M

GWP100 Global Warming Potential of refrigerant

Masse de fluide frigorigène

taux de fuite annuel

Nombre d’années de service

facteur de récupération de fluide en fin de vie

Consommation électrique

Emission de CO2 par 1 kWh consommé

( )( ) AEnMrMnfGWPTEWI 1 100 +−+=direct indirect

42


Valeur moyenne de la quantité de frigorigène émise courant une année, liée à l’utilisation de l’installation � Installation neuve : 5%� Installation existante


Taux de fuite annuelTaux de fuite annuel

5%5%10%Amélioration espérée

7%7%15%Amélioration moyenne

10%15%22%Pratiques habituelles

Climatisation fixe

Froid industriel

Froid commercial

Scénario

43



Emission de CO2/kWhEmission de CO2/kWh

0.84Danemark 0.29Belgique

0.98Grèce0.48Espagne

1.08Luxembourg0.59Italie

0.5Moyenne UE0.6Allemagne

0.7Irlande0.24Finlande

0.64Portugal0.2Autriche

0.64Pays-Bas0.1France

0.64Royaume Uni0.04Suède

kg CO 2/kWhPayskg CO 2/kWhPays

Il dépend du mode de production de l’électricité

44

Eco-conception en G.F.


Dans les applications de la réfrigération et du conditionnement d’air, une démarche éco-conception doit permettre la réduction de l’impact environnemental du système frigorifique complet

Axes d’amélioration

� Confinement du frigorigène

� Réduction de la charge

� Réduction de la consommation en électricité

� Choix des matériaux pour les composants

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Confinement du frigorigConfinement du frigorigèène : un devoirne : un devoir

Sources des fuites :� Manipulation (opération de maintenance ou en fin de vie des

installations)� Qualité des composants

46



RRééduction de la chargeduction de la chargeCompresseur

0.67%

Evaporateur 18.67%

Bouteille liquide 33.33%

Condenseur 26.00%

Conduite liquide 21.33%

Condenseur 39%

Conduite liquide 32%

Evaporateur 28%

Compresseur 1%

Où se trouve le fluide ?

0.8 à 4 kg de fluide par kW

frigorifique

47



RRééduction de la chargeduction de la charge(Travaux de (Travaux de H.MacchiH.Macchi et D. et D. LeducqLeducq, 2000, 2000--2005)2005)

� Réduire la masse, c’est réduire les diamètres hydrauliques des tuyaux et des échangeurs (15% du problème)

�Utilisation des mini-canaux (Dh = 0.5 à 3 mm)

�Compromis entre réduction du volume et augmentation des pertes de charge

� Mais réduire le TEWI, c’est aussi (et surtout) réduire les consommations énergétiques (85% du problème)

48



RRééduction de la chargeduction de la charge(Travaux de (Travaux de H.MacchiH.Macchi et D. et D. LeducqLeducq, 2000, 2000--2005)2005)

Problématique scientifique:

� Les lois de transfert et de pertes de charges, sont-elles transposables à ces faibles diamètres hydrauliques ?

� Est-il possible de maîtriser (modéliser) les probables problèmes de distribution de fluide ?

� Existe-t-il un optimum pour la fonction

TEWI = Σf(Dhcomposant)

(compromis perte de charge / consommation énergétique)

49



� Deux installations en parallèle� même chambre froide (47 m3)� même fluide (R404A)� même puissance frigorifique

• 4 kW à -20°C� Installation classique

• Mise en place par un intervenantextérieur

� Prototype à charge réduite

� Comparaison� Charge en frigorigène� Performances énergétiques� Impact sur l’effet de serre (TEWI)

Toiture

Condenseurà air

MurMachinefrigorifique

Plafonddu couloir

Cellule 7

Plancheren bois

Plateau

Frigorifère2 évaporateurs à air

2 condenseurs à air

2 groupes frigorifiquesen //

PrincipePrincipe

50



Toiture

Condenseurà air

MurMachinefrigorifique

Plafonddu couloir

Cellule 7

Plancheren bois

Plateau

FrigorifèreEvaporateur à air

Condenseur à airGroupe frigorifique

Installation classiqueInstallation classique

51



Installation compacte (innovInstallation compacte (innovéée)e)

diamètre 6mm

52



Résultats sur la masse

0,191,4Ratio de charge

(kg/kW froid)

0,737,093TOTAL

0,33Bouteille

accumulatrice

0,0070,013Compresseur

0,1051,225Conduite de liquide

0,21,225Evaporateur

0,121,63Condenseur

Prototype à mini-canaux

Installation classique

réduction de 90%

53



Résultats sur le COP

1

1,2

1,4

1,6

1,8

-30 -25 -20 -15

Température d'évaporation [°C]

CO

Pg

lob

al

Installation classique

Prototype

Amélioration de 10%

54



Résultats sur le TEWI

0

20 000

40 000

60 000

80 000

100 000

120 000

140 000

160 000

Tewi indirectTewi direct

-20 -15

-10 -5température de cellule (°C)

TE

WI g

loba

l (kg

CO

2)

Machine classique

prototype mini-canaux

-66% dont -20% sur l'indirect -90% sur le direct

55



RRééduction de la charge : autres techniqueduction de la charge : autres technique

� Utilisation d’une ligne liquide intégrée (les 2 conduites nécessaires à une installation classique remplacées par 1 conduite à D réduit coaxiale)

condenseur à mini-canaux

Ligne Liquide Intégrée

Conduite de vapeur diamètre 22 mm

Isolant thermique

Conduite de liquide diamètre 4mm

� Production du froid indirect via des boucles secondaires de fluide frigoporteur (eau glycolée, coulis de glace, CO2, …)

56



EfficacitEfficacitéé éénergnergéétique : quelques mesurestique : quelques mesures

� Raisonner en terme du COP saisonnier� Réduire les fluctuations de température d’évaporation et de

condensation� Intensifier les échanges thermiques dans les composants

échangeurs� Améliorer les rendements de compresseurs, ventilateurs, …� Réduire les irréversibilités � Valoriser les pertes thermiques� …

−=

ok

oex TT

TCOP η

57

Exemple d’application d’AVC en G.F.


Objectif

S’appuyer sur les résultats de l’ACV pour

répondre à une question récurrente :

Quelle technologie de froid est bénéfique

pour l’environnement ?

Refroidissement direct ou indirect ?

ObjectifObjectif

S’appuyer sur les résultats de l’ACV pour

répondre à une question récurrente :

Quelle technologie de froid est bénéfique

pour l’environnement ?

Refroidissement direct ou indirect ?

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Eau ou air

Eau ou air

condenseur

évaporateur

Eau ou air

Eau ou air

condenseur

Fluide médium- Eau,- CO2 diphasique- Mélange eau/Nh3- Coulis de glace

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Eau ou air

Eau ou air

condenseur

évaporateur

Eau ou air

Eau ou air

condenseur

Fluide médium- Eau,- CO2 diphasique- Mélange eau/Nh3- Coulis de glace

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� Avantages :*Technologie simple*Savoir faire acquis *Économe en énergie ???*Moins coûteux à établir

� Inconvénients :*Choix limité du type de frigorigène*Hétérogénéité de la température de surface d’échange (et du produit à refroidir) *Givrage irrégulier *Grande quantité de frigorigène*Taux de fuite élevé

Froid directFroid direct

61



Froid indirectFroid indirect

� Avantages :*Simplification de la distribution de froid à de nombreux postes utilisateurs, à partir d’une machine frigorifique unique*Salle des machines isolée (sécurité, moins de bruit, maintenance)*Choix large du frigorigène *Réduction du volume du circuit frigorifique et de la charge en frigorigène*La machine étant plus compacte, les conduites sont plus courtes et les pertes de charge diminuent*Meilleur confinement du frigorigène*Meilleure efficacité des échangeurs *Givrage plus uniforme

62



Froid indirectFroid indirect� Inconvénients :

*Abaissement de la température de vaporisation : il y a deux écarts à prendre en compte et

*Rendement thermodynamique « théorique » plus réduit

*Augmentation de la consommation énergétique via les pompes

*Coût total de l’installation plus élevé (circuit frigoporteur, réservoirs, isolations, pompes)

*Encombrement souvent accru

*Possibilité de difficultés dans le choix du frigoporteur acceptable

*Certains frigopoteurs sont encore en étude : manque de données

{ }fpair TT − { }frfp TT −

63



Compte tenu des différences profondes de structure entre le

système direct et indirect, les éléments de comparaison ne

peuvent porter que sur le maintien en température des

produits, les température d’air de soufflage, les températures

d’évaporation, les consommations énergétiques et les

performances environnementales.

Compte tenu des différences profondes de structure entre le

système direct et indirect, les éléments de comparaison ne

peuvent porter que sur le maintien en température des

produits, les température d’air de soufflage, les températures

d’évaporation, les consommations énergétiques et les

performances environnementales.

Analyse de cycle de vie : outil de comparaison et de décisionAnalyse de cycle de vie : outil de comparaison et de décision

64



Etape 1 : DEtape 1 : Dééfinition de lfinition de l’’objectifobjectifComparer deux d'installations de distribution de froid direct et indirect produisant

chacune 150 kW à -6°C et 450 kW à 3°C en France et en Allemagne.

Comparer deux d'installations de distribution de froid direct et indirect produisant

chacune 150 kW à -6°C et 450 kW à 3°C en France et en Allemagne.

air

air

Tch = -6°C

Tch = +3°C

kWQ 4500=

kWQ 1500=

T0 = -14°C

-10°C

-7°C -3°C

-6°C

T0 = -28°C

-25°C

-21°C

Tk = +3°C

air

airTch = +3°C

kWQ 4500= T0 = -10°C

air

airTch = -6°C

kWQ 1500= T0 = -25°C

65



Etape 2 : REtape 2 : Rééalisation de lalisation de l’’inventaireinventaireHypothèsesHypothèses

10% de la Puissance frigo-Travail des pompes

25% / an25% / anTaux de fuite

Alcali (eau/NH3)Eau glycolée

-Frigoporteur

R404AR404AFluide frigorigène

7j /j 7 et 16 heures / j7j /j 7 et 16 heures / jFonctionnement

15 ans15 ansDurée de vie

Froid indirectFroid direct

Matières premières considérées : - Acier (canalisations, échangeurs, compresseurs)- Aluminium (ailettes des batteries)- Cuivres (tubes des batteries, compresseurs)- Huile synthétique (compresseurs)

66



Inventaire du système directInventaire du système direct Electricité Fluide frigorigène Lubrifiants Acier Aluminium Cuivre

Caractéristiques kW kg dm 3 kg kg kg

Condenseur 1 Fournisseur ALFALAVAL : AL-AC606/6 Condenseur à air : batteries à ailettes

2 unités de 300 kW chacune 48 221 - 524 712 1384

Bouteille 1 Volume interne : 450 dm3 Taux de remplissage : 60%

- 268 - 55 - -

Compresseur 1 Fournisseur BITZER : 6F.2Y

Compresseur à pistons ouverts 5 unités de 30,7 kW chacune

153.5 - 24 1200 - -

Evaporateur 1 Fournisseur ALFALAVAL : CGL6-S Echangeur à air : batteries à ailettes

165 unités de 2,8 kW chacune 4 49 - 396 76 1508

Canalisations liquides 1000 m de canalisation - 25 - - - 420

Condenseur 2 Fournisseur ALFALAVAL : ACCS303 Condenseur à air : batteries à ailettes

2 unités de 110 kW chacune 16 117 - 244 284 690

Bouteille 2 Volume interne : 150 dm3 Taux de remplissage : 60%

- 90 - 32 - -

Compresseur 2 Fournisseur BITZER : 6G.2Y

Compresseur à pistons ouverts 4 unités de 19 kW chacune

76 - 19 912 - -

Evaporateur 2 Fournisseur ALFALAVAL : CGL6-S Echangeur à air : batteries à ailettes

40 unités de 2,8 kW chacune 1 12 - 96 37 347

Canalisations liquides 1000 m de canalisation - 25 - - - 420

Total 298.5 807 43 3459 1109 4769

67



Inventaire du système indirectInventaire du système indirect

68



� Choix des indicateurs

*Changement climatique : quantité totale de CO2 émise pour chaque système (IPCC GWP 100a)

*Épuisement des ressources naturelles

*Qualité de l’écosystème

*Santé humaine

� Outils

Base de données de SIMAPRO 6

Etape 3 : Evaluation des impactsEtape 3 : Evaluation des impacts

Eco Indicateur 99 E/V2.1

69



Electricité

Frigorigène

Froid direct en France

70



Electricité

Frigorigène

Froid direct en Allemagne

71



Electricité

Frigorigène

Froid indirect en France

72



73



74



75



Tenant compte des hypothèses que nous avons considéré :

L’utilisation du refroidissement indirect indirect est

bénéfique aussi bien qu’en France qu’en

Allemagne mais avec des proportions différentes

LL’’ utilisation du refroidissement indirect indirect est utilisation du refroidissement indirect indirect est

bbéénnééfique aussi bien qufique aussi bien qu’’ en France quen France qu’’ en en

Allemagne mais avec des proportions diffAllemagne mais avec des proportions difféérentesrentes

1. Les émissions de CO2 sont réduites d’un tiers en Allemagne alors qu’elles sont divisées par 3 en France

2. Les ressources naturelles sont économisées d’environ 65% en Allemagne et de 80% en France

3. Les émissions influant sur la santé humaine sont réduites de 17% en Allemagne et de 40% en France

76



Contraintes rencontrées lors de la réalisation de l’étude ACV :

� Acquisition des données auprès des fournisseurs

� Durée relativement longue pour la réalisation de l’inventaire

� Difficulté de généraliser à partir d’une étude de cas

� Difficulté d’interprétation des résultats

� Sensibilisation des professionnels/partenaires à l’importance

des renseignements supplémentaires obtenus par l’ACV

Documents

Eco-conception des installation frigorifiques et outils d’évaluation de …myoubi212.free.fr/Eco-conception_AgroM.pdf · 2006-12-17 · Exemple de l’éco-conception en génie