forstner recuperation de la chaleur sur les installations frigorifiques

d'un complexe hôtelier de 400 chambresSITUATION INITIALE

Coûts annuels pour la préparation d'eau chaude sani-taire avec chauffage urbaine: 40.000,- euros

SYSTÈME FRIONIC POUR LA PRÉPARATION D'EAUCHAUDE SANITAIRE

env. 800 kWh/ jour de rejets de chaleur utilisés:Economies 20 400,- euros/an

Coûts d'investissement: 78.000,- eurosDurée d'amortissement:

Les émissions de CO2 peuvent être abaissées de146 tonnes par an.

Il y a quelque chose de schizoph-rénique dans le fait de dépenserde l'énergie pour produire dufroid, et de faire de même pourproduire de la chaleur. Pourquoine pas utiliser la chaleur perduedes installations frigorifiques pouren faire de l'eau chaude?

DI Hans Joachim KulsGérant FRIOHEAT GmbH

Un potentiel illimité

Neulandstr. 36, 6971 Hard, AutricheT +43-5574/8 42 11, F +43-5574/8 42 [email protected]

Votre partenaire pour les produits de Forstner Speichertechnik GmbH:

LOGIQUE - SIMPLE - MIEUX!

V10/2013

De l'eau chaude et du chauffagedisponibles gratuitement

En dépit du développement accéléré des énergiesrenouvelables en Europe, les émissions de CO2 necessent d'augmenter au niveau mondial!

Tandis que les énergies renouvelables font l'objet d'in-vestissements massifs, en Europe surtout, les émissions deCO2 augmentent à l'échelle planétaire. D'après une étude(2013) de A.T. Kearney, 20 % de polluants de plus qu'au-jourd'hui seront rejetés dans l'atmosphère d'ici 2035. Avecune part de 40%, la seule production d'électricité reste laprincipale source de pollution.

En parallèle, le volume des rejets de chaleur non exploitésprovenant des installations frigorifiques allemandes est es-timé à environ 15 milliards d'euros en 2012.

En exploitant le potentiel d'à peine 15% de ces in-stallations, on pourrait réaliser des économiesd'électricité de plusieurs millions et mettre jusqu'à

3 réacteurs nucléaires à l'arrêt!

Chauffons l'eau sanitaire et/ou l'eau de chauf-fage avec FRIONIC® ...

... pour ne plus jamais jeter de précieuses caloriespar la fenêtre!

78.000,- : 20.400,- = 3,8 ans

5002= 51% d'économies de coûts

Exemple

FRIONIC® - Récupération de la chaleur sur les installations frigorifiques

U T I L I S A T I O N D E S R E J E T S T H E R M I Q U E SD E S I N S T A L L A T I O N S F R I G O R I F I Q U E S :

FORSTNERRECUPERATIONDE LA CHALEURSUR LESINSTALLATIONSFRIGORIFIQUES


Offre étendue de produits surgelés au supermarché, réfrigérateurs pleins, boissons fraî-ches dans les boulangeries, chambres froides des boucheries, chambres d'hôtel et bureaux clima-tisés...

Le recours à la technique frigorifique estomniprésent et évident de nos jours, sibien que nous avons rarement consciencedu poids que pèse la production defroid dans la consommation énergétiquemondiale.

Avez-vous déjà réfléchi auxsommes que nous dépensonspour refroidir et climatiser??

EVAPORATEUR

COMPRESSEUR

CONDENSEUREXTÉRIEUR

L'énergie électrique esttransformée enénergie thermique

Fluide frigorigène gazeux Fluide frigorigène liquide

€500€500€500€500

€500€500€500€500

Fonctionnement d'une installation frigorifique:Les machines frigorifiques exploitent la propriété des flui-des frigorigènes, lesquels présentent des températuresd'ébullition et de condensation différentes en fonction dela pression. Un cycle thermodynamique fermé se metalors en marche, alimenté par de l'énergie externe.

Le fluide frigorigène s'évapore à basse pression etbasse température dans l'évaporateur. La chaleur néces-saire à l'évaporation est extraite du produit à réfrigérer(par ex. dans les réfrigérateurs, les chambres froides...).

Le fluide frigorigène gazeux à basse pression estaspiré par un compresseur et condensé à haute pression.Ce processus nécessite de l'électricité!

Le fluide frigorigène surchauffé par l'action du com-presseur arrive en général dans un condenseur extérieur.Là, le fluide frigorigène se liquéfie et la chaleur de con-densation libérée (QC = 1,3 à 1,5 Q) est transférée à l'airextérieur.

Une soupape de décompression intervient pourabaisser la forte pression du fluide frigorigène, avant qu'ilne retourne vers l'évaporateur.

Une installation frigorifique produit ainsiplus de chaleur que de froid. La chaleur ré-siduelle non exploitée devient un déchet.

E X C L U S I V I T É F O R S T N E R :

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Systèmes classiques: les installations frigorifiques,

l'eau sanitaire et le chauffage ont besoin d'énergie

indépendamment les uns des autres!

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Accumulateur


dans les stations-services, offre de produits frais dans les restaurants, surgélation ultra rapide

De l'eau chaude et du chauffagedisponibles gratuitement!

Tout exploitant d'une installation de réfri-gération ou de climatisation profite désor-mais d'un moyen extrêmement efficacepour réaliser des économies d'énergie.Une installation frigorifique extrait, à grandrenfort d'énergie, la chaleur du produit àréfrigérer, laquelle est, en temps normal,inutilement rejetée dans l'atmosphère parle biais de condenseurs refroidis à l'air.Pour ne pas perdre cette chaleur, ni cellede la machine, Forstner Speichertechnik amis au point le système de récupérationde la chaleur FRIONIC®.

Les rejets thermiques gratuits sontdirectement utilisés pour chaufferl'eau sanitaire et l'eau de chauffage.

5002

En 2012, nous sommes déjà plus de 7milliards d'êtres humains sur terre. Sinous considérons la planète dans sonensemble, les ressources naturellessont limitées, contrairement à l'énergiedu soleil. La solution consiste à utiliserles énergies renouvelables et à mettreen œuvre intelligemment les systèmesde récupération de la chaleur.

Jürg Hagleitner, Président du groupe de travail fédéralsur la réfrigération et la climatisation

EVAPORATEUR

COMPRESSEUR

CONDENSEURINTÉGRÉ

AU SYSTÈMEFRIONIC®

CONDENSEUR EXTÉRIEUR(en cas d'offre de

chaleur excédentaire)

L'énergie électrique est transforméeen énergie thermique

Eausanitairedu réseau

€500€500€500€500

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FRIONIC® - les rejets thermiques

gratuits sont utilisés pour chauffer!

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Energie gratuite des groupes de froid -Utilisation des rejets thermiques de jour comme de nuit

Accumulateur dechaleur / chauffage

Condenseur /liquéfacteur

Échangeur poureau sanitaire

Système destratification

+ +


Accumulateur de chaleur / chauffage

On a besoin de froid 24 heures sur 24, mais pas de façoncontinue. Les pics de consommation alternent avec descreux de consommation, voire des phases de consom-mation nulle; il en va de même de la consommation dechaleur pour l'eau sanitaire ou le chauffage. Pour comblerces lacunes et rendre l'installation globale plus ho-mogène sur le plan hydraulique, on utilise un accumula-teur pour le chauffage. Contrairement aux systèmesd'échangeur de chaleur à plaques, celui-ci permet d'ex-ploiter efficacement les rejets thermiques avec diversniveaux de température (désurchauffe, condensation).

Il n'y a pas de correspondance absolue entrel'offre de chaleur et les besoins à couvrir - pourcombler ces écarts, on utilise un

accumulateur pour le chauffage.

Condenseur / liquéfacteur

Dans les installations frigorifiques, les rejets thermiquessont habituellement détruits via des condenseurs exté-rieurs refroidis par l'air. Pour exploiter cette chaleur dissi-pée, FRIONIC® intègre des condenseurs au sein de l'accu-mulateur pour le chauffage. Il s'agit d'échangeurs à tubeslisses ou tubes ondulés en acier inoxydable, qui sontconçus en fonction de la puissance du compresseur.

Lors de son parcours vers le condenseur extérieur,le fluide frigorigène circule à travers FRIONIC®, secondense dans un serpentin en acier inoxydable,

chauffant au passage l'accumulateur pour le chauffage,le tout sans nécessiter de pompes supplémentaires.

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Sous-refroidissementL’eau sanitaire froide vient refroidir en plus le fluidefrigorigène - ce qui améliore la capacité frigorifique

DésurchauffeTempérature de l'eau > 60°Cidéale pour le chauffage de l'eau sanitaire

CondensationLe fluide frigorigène se liquéfie (changement d'état)Température de l'eau 40°C - 50°Cidéale pour l'appoint de chauffage

Fluide frigorigène gazeux

Fluide frigorigène liquide

Faire des économies d'énergieA la pointe de l'innovation

Que renferme unaccumulateur FRIONIC®?

Accumulateur de chaleur / chauffage+ Condenseur+ Échangeur pour eau sanitaire+ Système de stratification+ Isolation optimale————————————————= Centrale de récupération de la chaleur

?+ =


La préparation hygiénique de l'eau sanitaires'effectue dans un tube ondulé en acier inoxy-dable intégré / chauffe-eau hygiénique.

L'eau froide circule de bas en haut à travers le tube on-dulé en forme d'hélice placé dans l'accumulateur et ab-sorbe au passage la chaleur de l'accumulateur. Ce faisant,les zones de température les plus froides dans l'accumu-lateur chauffage sont également exploitées pour lechauffage de l'eau sanitaire, laquelle est disponible enquantité suffisante, y compris lorsque l'accumulateurn'est que partiellement chargé. L'accumu-lateur pour le chauffage sert ainside „batterie“.

Pourquoi ce principe de production instantanée?Pluspetit volumed'eauquedans les chauffe-eau classiquesLa capacité (45 - 80 litres) relativement réduit par rapportà la grande surface d'échange est renouvelé plusieursfois par jour. Les bactéries de légionellose, dangereusespour la santé, n'ont ainsi aucune chance de se multiplier.De grands débits de soutirage d'eau chaude ne nécessi-tant pas de longues périodes de rechargeChaque prélèvement d'eau sanitaire entraîne une stratifi-cation au sein de l'accumulateur et permet le dégage-ment de chaleur par les condenseurs

Pourquoi de l'acier inoxydable (V4A) 1.4571?C'est obligatoire (d'après la fiche de travail W 551 de laDVGW)pour une préparation hygiénique de l'eau sanitaireCoefficient de dilatation élevé (moins d'entartrage)

Pourquoi un tube ondulé?Plus grande surface d'échange thermique qu'avec destubes lissesEpaisseur de matière plus fine - pour un transfert ther-mique (valeur k) multiplié par 1,2La forme de l'onde favorise un écoulement turbulentet améliore le transfert thermique

Une eau chaude sanitaire instantanée?Présence d'un raccord pour circulateur d'après la fichede travailW 551 de la DVGW si nécessaire

Échangeur pour eau sanitaire: de l'eau sanitaire hygiénique toujours chaude

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Eau sanitaire froidedu rèseau

UTILISATION:

Eau sanitaire Chauffage Cycle frigorifique

Fluide frigorigène liquide(cycle frigorifique)

Eau sanitaire

chauffage

SOURCES DE CHALEUR:Utilisation des rejets thermiques des installations

frigorifiques (récupération de la chaleur)

en option:

Si besoin, recharge avec desgénérateurs de chaleur classiques

et / ou

Eau sanitairechaude

Eau sanitairefroide du réseau

Échangeur poureau sanitaire

Rapportée à la consommation finaled'énergie en Allemagne, la part de latechnique frigorifique est estimée à14% des besoins électriques (étudeVDMA 5/2011).Cette part grimpe même à 40-60%s'agissant des installations de réfrigé-ration des supermarchés.

sans se priver


Pour exploiter judicieusement un accumulateur, il fautmain-tenir plusieurs zones avec des niveaux de température dif-férents: une zone d'eau chaude sanitaire garantie tout enhaut dans l'accumulateur et une zone dédiée au chauffageau milieu et dans la partie basse de l'accumulateur.

Des filtres thermohydrauliques brevetés sont in-tégrés pour assurer une stratification précisedes zones de température dans l'accumulateur

pour le chauffage. Plus les zones sont séparées avec pré-cision dans l'accumulateur, plus le système fonctionneefficacement sur le plan énergétique.

Pourquoi une stratification dans l'accumulateur de chauffage?Seul un transfert de chaleur stratifiée aumoyen d'un condenseur directement inté-gré permet d'exploiter immédiatement lesparties à haute et basse température (dé-surchauffe/condensation) provenant desrejets thermiques des groupes de froid.Si nécessaire, il est possible d'intégrer unsystème de backup sans que cela ne nuiseà la récupération de la chaleur.La régulation des entrées et sorties dechaleur se fait de façon précise etméthodique.

Pourquoi des filtres thermohydrauliques?Le tirage incontrôlé d'eau de chauffage par les pompes dans

l'accumulateur conduirait au mélangedes couches de température à l'in-térieur. Les filtres thermohydrau-liques permettent de stabiliser lecomportement dynamique despompes de façon à ne garder queles processus thermiques dansl'accumulateur. Les zones de tem-pérature existantes sont ainsi pré-

servées lors de la décharge.

La recharge peut aussi s'effectuer en op-tion avec des générateurs de chaleur clas-siques via les filtres thermohydrauliques.

Utilisation de la surchauffePour une évacuation ciblée de la chaleurde désurchauffe ou dans le cas d'installa-tions avec de grandes puissances dechauffage et un véritable préchauffage del'eau sanitaire, la chaleur est prélevéesans turbulence tout en haut de l'accu-mulateur via un filtre.

Système de stratification brevetée pour la gestion de la chaleur

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Un exemple...Avec le système FRIONIC®, l’associa-tion de charcutier à Vorarlberg peutéconomiser 60% de gaz par an, demême que 20% d'électricité si l'on tientcompte des autres améliorations ap-portées à l'installation frigorifique.L'installation a été distinguée en 2010par le trophée Energy Globe Vorarlberg.

L'énergie du rayon frais - l'autreUn système éprouvé et

FRIONIC® exploite les rejets thermiques de l'installation frigorifique des chambres froides au sein de l’associationde charcutier à Vorarlberg; des échangeurs coaxiaux extérieurs permettent d'exploiter la chaleur résiduelle.

Zone de préparationde l'eau sanitaire

Zone de charge et dedécharge pour géné-rateur de chaleur etcircuit de chauffage


Isolation en mousse rigide NEXT

Seule une bonne isolation est à même d'optimiser lesperformances d'un accumulateur. Le principe est le sui-vant: plus l'isolation est de qualité, mieux c'est. Plus elle estadaptée avec précision, plus elle est efficace. Correctementajustée, l'isolation empêche l'effet de cheminée et diminueles pertes de chaleur.

NEXT IMR - les avantages en brefMeilleur coefficient d'isolation à l'échelle de l'UEpour un minimum d'encombrementEconomies potentielles supplémentaires de l'installa-tion globale grâce à la réduction des pertes dechaleur. L'accumulateur doit être rechargé moins sou-vent, d'où des économies d'énergie et de coûts.Montage simple et rapideUn allié à vie, y compris pour destempératures d'accumulateurélevées (la mousse souple,par ex., devient poreuse aufil du temps)Ecologique jusqu'au bout -toutes les pièces sont recy-clables individuellement

Standard & sur-mesure

Desmodèles de base de diverses taillessont proposés pour couvrir les profilsd'exigences les plus fréquents:

FRIONIC 056-BE:Accumulateur de 560 litres etpuissance de condenseur de 22 kW

FRIONIC 080-BE:Accumulateur de 820 litres etpuissance de condenseur de 33 kW

Sur demande, nous pouvons chiffrer et fabriquer des ac-cumulateurs FRIONIC® dans d'autres dimensions (de 560 à60.000 litres) au cas par cas en fonction de l'installationspécifique du client.

La puissance et la durée de fonctionnement des installa-tions frigorifiques à intégrer jouent un rôle essentiel dansle dimensionnement, au même titre que les besoinsprévisionnels en chaleur et en eau chaude sanitaire. A cetégard, il faut aussi tenir compte des schémas hydrau-liques et de la régulation.

Fabrication d'un système FRIONIC® de 49.750 litres commecentrale à énergie pour une entreprise industrielle

Exploitationdesrejetsdechaleurpourchauffer l'eausanitairedushopdelastation-service,durestaurantetde lastationdelavage

Activités scolaireset internat: pompeàchaleuraveccondensa-tion directe dans FRIONIC®pour l'eau sanitaire et le chauffage

Système à rainure et languette coniquepour un assemblage étanche de la coque isolante

générateur de chaleurrécompensé

Documents

forstner recuperation de la chaleur sur les installations frigorifiques