Plan de l’intervention · 2011-07-12 · Outils d’évaluation d’impact environnemental en génie frigorifique Exemple de l’éco-conception en génie ... affirmer que «des

1

Eco-conception des installations frigorifiques

et outils d’évaluation de leur

impact environnemental

Eco-conception des installations frigorifiques

et outils d’évaluation de leur

impact environnemental

Mohammed Youbi-IdrissiChargé de Recherche, Cemagref

Module : Outils de la qualité et de la sécurité Nov. 2007 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

Exemples d’application d’ACV

Exercices

Discussions et questions


2

3



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 impactspour 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 ?

3

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

4

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 deuxcatégories permet d'avoir une démarche globale

d'éco-conception


8

Les méthodologies de conception

Elles consistent à améliorer la performance environnementale duproduit 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 critèresenvironnementaux bien définis à des étapes précises de son cycle devie

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


5

9

Les méthodologies d’analyse

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

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

« Approche du berceauApproche 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 (depuisl'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 depollutions d'une phase du cycle de vie vers une autre, ou d'uncompartiment à un autre


10

Démarche

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

Les substances toxiques, polluantes , … , 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


6

11

Démarche

250Ciment

300 à 500Papier-carton

500 à 1.600Plastiques (polyéthylène, polystyrène, PCV, PET...)

120Verre bouteille

400Verre plat

600 à 3.000 selon % de déchets d'aluAluminium à partir de minerai

300 à 850 selon % de ferraillesAcier

kg équivalent carbone par tonneproduite (valeurs européennes)

Matériau


3 à 22éolien

60 à 150photovoltaïque

1500 sans replantationbiomasse bois

4hydraulique

6nucléaire

430cycle combiné à gaz

800 à 1050 suivant technologiecharbon

Emissions de CO2 en g/ kWh électrique (analyse du cycle de vie)

12

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 »


7

13



ACV /ACV / LCALCA

«Compilation et évaluation des consommations d’énergie, des utilisationsde matières premières, et des rejets dans l’environnement, ainsi quel’évaluation de l’impact potentiel sur l’environnement associé à unproduit, ou à un procédé, ou à un service, sur la totalité de son cycle devie »

Acquisitionmatières 1ères

Transformation/ Transport

Fabricationdu produit

Transport/ Vente

Utilisation/Maintenance/Stockage

Fin de vie /recyclage

Énergie

Matières1ères

Émissions

Déchets liq.

Déchets sol.

Co-produits

Autres…

En

tré

es

so

rtie

s

14



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 desobjectifs

Inventaire du cyclede vie

Évaluation desimpacts

Interprétation,

Synthèse,

Recherche

d’amélioration

Les diffLes difféérentesrentes éétapes dtapes d’’une ACVune ACV

8

15



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

16



Applications deApplications de ll’’ACVACV

Évaluer les impacts environnementaux associés à un produit existantou nouveau

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

Comparer les impacts entre 2 produits/ processus ou plus

Limites deLimites 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, nidépendant du temps

Les processus considérés sont linéaires

9

17



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 del’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 exemplesd’inventaires

18

Etapes de l’ACV


Phase I : DPhase I : Dééfinition des objectifsfinition 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 frontièèresres

Caractéristiques temporelles et spatiales

Technologies assumées

Frontières du système étudié (exclusion éventuelle de certainesopérations)

Impacts environnementaux traités

Niveau de complexité

10

19

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 permettantd’avoir la même fonctionnalité

Déterminer, pour chaque produit, les flux de référencepermettant de remplir la fonctionnalité

20

Etapes de l’ACV


Phase II : Inventaire du cycle de viePhase 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

11

21

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 donnéescollectées

22

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 différentesalternatives

y préférer l’estimation, si c’est possible

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

12

23

Etapes de l’ACV


Phase III :Phase III : ÉÉvaluation des impactsvaluation des impacts

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

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

24

Etapes de l’ACV


Exemple : changement climatiqueExemple : 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 …

13

25

Etapes de l’ACV


26

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 unemême catégorie

14

27

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 catégoriepar un facteur de normalisation

Étapes optionnelles (à utiliser avec précaution)

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

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

28

Etapes de l’ACV


Les résultats de cette phase…

Profil environnemental

Profil pondéré

Profil normalisé

15

29

Etapes de l’ACV


Phase IV : InterprPhase IV : Interpréétationtation

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

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

L’étude est-elle consistante ?

L’étude réalisée est-elle en accord avec la définition desobjectifs ?

Dans le cas d’une comparaison, quelles sont les différencesdans le traitement des alternatives ?

Si des inconsistances sont trouvées…

L’étude est-elle complète ?

En demandant l’avis d’experts, en comparant avec desétudes déjà réalisées

Dans le cas d’une comparaison, bien faire attention auxallocations et aux Cut-off

30

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

16

31

Etapes de l’ACV


32

Etapes de l’ACV


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

Analyse par perturbations

Effet de petites variations sur le résultat final pour tous lesflux : environnementaux, mais aussi économiques

Méthode :

Faire varier successivement chaque flux de 1%

Regarder l’effet relatif sur les résultats (de l’inventaire, duprofil environnemental, du profil environnemental normalisé,du profil pondéré)

Le rapport des deux donne le facteur de perturbation

17

33

Etapes de l’ACV


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

Résumer les points essentiels

Conclure sur l’étude en rapport avec la définition desobjectifs et les résultats trouvés

Utiliser les analyses de la phase IV pour commenterpertinemment les résultats

Souligner les limites de l’étude

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

34

Etapes de l’ACV


Conclusion sur lConclusion sur l’’ACVACV

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

18

35

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 :ElectricitéFrigorigène et lubrifiant

W

QCOP o


36



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 : HydrofluorocarburesODP = 0, fluides de substitution

CFC/HCFC/HFC participentCFC/HCFC/HFC participent àà ll’’effet de serreeffet de serreSoumisSoumis àà des contraintes rdes contraintes rééglementairesglementaires

Types de frigorigTypes de frigorigèènesnes

19

37



RRééglementation des frigorigglementation des frigorigèène en Europene en Europe

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

Protocole de Kyoto : Réglementation d’utilisation des fluidesayants une action sur l’effet de serre (HFC)

- Ratifié par l’UE en 2002, entré en vigueur en février 2005après la signature de la Russie

- Les états de l’union doivent réduire collectivement leursémissions de GES de 8% entre 2008 et 2012

- Moyens pour atteindre les objectifs de ce protocole : efficacitéénergétique, développement des sources d’énergierenouvelable, promotion de formes d’agriculture durable,collaboration et échange d’expérience et d’information, …

38



RRééglementation des frigorigglementation des frigorigèènes en Europenes en Europe

Directive Européenne F-gaz (17/05/2006) :

- Elle est rentrée en vigueur depuis 4/07/2007 et s’applique àtous les GES contenus dans les équipements frigorifiques

- L’étanchéité des équipements doit être contrôlée selon unefréquence définie (chaque 3 mois pour les installationscontenants >300 kg)

- Des mesures de récupération des fluides résiduels doiventêtre mises en places

- Les opérations de maintenance et de contrôle doivent se fairepar du personnel qualifié et certifié

- A partir du 1/01/2011, les nouveaux types de véhiculeséquipés de climatisation dont le GWP>150 ne peuvent pasobtenir « CE »

- A partir du 01/01/2007, les véhicules neufs équipés declimatisation dont le GWP>150 ne peuvent pas obtenir « CE »

20

39



Substituts des CFCSubstituts des CFC

40



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 estcalculé 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

21

41



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

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

42



A

E

r

n

f

M

GWP100Global 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 1100 direct indirect

22

43


Valeur moyenne de la quantité de frigorigène émise courantune année, liée à l’utilisation de l’installation

Installation neuve : 5%

Installation existante


Taux de fuite annuelTaux de fuite annuel

5%5%10%Améliorationespérée

7%7%15%Améliorationmoyenne

10%15%22%Pratiqueshabituelles

Climatisationfixe

Froidindustriel

Froidcommercial

Scénario

44



Emission de CO2/kWhEmission de CO2/kWh

0.84Danemark0.29Belgique

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 CO2/kWhPayskg CO2/kWhPays

Il dépend du mode de production de l’électricité

23

45

Eco-conception en G.F.


Dans les applications de la réfrigération et du conditionnementd’air, une démarche éco-conception doit permettre laréduction de l’impact environnemental du système frigorifiquecomplet

Axes d’amélioration

Confinement du frigorigène

Réduction de la charge

Réduction de la consommation en électricité

Choix des matériaux pour les composants

46



Confinement du frigorigConfinement du frigorigèène : un devoirne : un devoir

Sources des fuites :

Manipulation (opération de maintenance ou en fin de vie desinstallations)

Qualité des composants

24

47



RRééduction de la chargeduction de la chargeCompresseur

0.67%

Evaporateur18.67%

Bouteilleliquide33.33%

Condenseur26.00%

Conduiteliquide21.33%

Condenseur39%

Conduiteliquide 32%

Evaporateur28%

Compresseur1%

Où se trouve lefluide ?

0.8 à 4 kgde fluidepar kW

frigorifique

48



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 diamètreshydrauliques des tuyaux et des échangeurs (15% duproblème)

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

Compromis entre réduction du volume et augmentation despertes de charge

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

25

49



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-ellestransposables à ces faibles diamètres hydrauliques ?

Est-il possible de maîtriser (modéliser) les probablesproblèmes de distribution de fluide ?

Existe-t-il un optimum pour la fonction

TEWI = f(Dhcomposant)

(compromis perte de charge / consommation énergétique)

50



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

26

51



Toiture

Condenseurà air

MurMachinefrigorifique

Plafonddu couloir

Cellule 7

Plancheren bois

Plateau

FrigorifèreEvaporateur à air

Condenseur à air

Groupe frigorifique

Installation classiqueInstallation classique

52



Installation compacte (innovInstallation compacte (innovéée)e)

diamètre 6mm

27

53



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

Installationclassique

réduction de 90%

54



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%

28

55



Résultats sur le TEWI

0

20 000

40 000

60 000

80 000

100 000

120 000

140 000

160 000

Tewi indirect

Tewi direct

-20-15

-10-5température de cellule (°C)

TE

WI

glo

bal

(kg

CO

2)

Machine classique

prototype mini-canaux

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

56



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

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

condenseurà mini-canaux

Ligne LiquideIntégrée

Conduite de vapeurdiamètre 22 mm

Isolant thermique

Conduite de liquidediamètre 4mm

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

29

57



EfficacitEfficacitéé éénergnergéétique : quelques mesurestique : quelques mesures

Raisonner en terme du COP saisonnier

Réduire les fluctuations de température d’évaporation et decondensation

Intensifier les échanges thermiques dans les composantséchangeurs

Améliorer les rendements de compresseurs, ventilateurs, …

Réduire les irréversibilités

Valoriser les pertes thermiques

…

ok

oex

TT

TCOP

58



Exemple dExemple d’’amaméélioration dlioration d’’efficacitefficacitéé éénergnergéétiquetique

Utilisation des déshumidificateurs à membranes

Inlet salt solution

Inlet Air

Outlet salt solution

Outlet air

Objectif : réduire l’accumulation du givre sur les évaporateurs

30

59



Le givre apparaît sur la surface des évaporateurs quand :

CTT roséep 0

Impacts qualitatifs

Thermique Aéraulique

Résistance thermique additionnelleDiminution du coefficient d’échangeglobal

Réduction des sections de passage de l’airAugmentation des pertes de chargeRéduction du débit d’air

COP de la machine plus faible

Température d’évaporation plus basse + Consommation électrique plus haute

60



Applications : chambres froideschambres intermédiairescamions frigorifiques

31

61

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 ?

62



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

32

63



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

64



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

33

65



Froid indirectFroid indirect

Avantages :

*Simplification de la distribution de froid à de nombreuxpostes utilisateurs, à partir d’une machine frigorifiqueunique

*Salle des machines isolée (sécurité, moins de bruit,maintenance)

*Choix large du frigorigène

*Réduction du volume du circuit frigorifique et de la charge enfrigorigène

*La machine étant plus compacte, les conduites sont pluscourtes et les pertes de charge diminuent

*Meilleur confinement du frigorigène

*Meilleure efficacité des échangeurs

*Givrage plus uniforme

66



Froid indirectFroid indirect

Inconvénients :

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

*Rendement thermodynamique « théorique » plus réduit

*Augmentation de la consommation énergétique via lespompes

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

*Encombrement souvent accru

*Possibilité de difficultés dans le choix du frigoporteuracceptable

*Certains frigopoteurs sont encore en étude : manque dedonnées

fpair TT frfp TT

34

67



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

68



Etape 1 : DEtape 1 : Dééfinition de lfinition de l’’objectifobjectif

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.

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 4500T0 = -10°C

air

airTch = -6°C

kWQ 1500T0 = -25°C

35

69



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

HypothèsesHypothèses

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)

70



Inventaire du système directInventaire du système directElectricité Fluide frigorigène Lubrifiants Acier Aluminium Cuivre

CaractéristiqueskW kg dm

3kg kg kg

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

2 unités de 300 kW chacune48 221 - 524 712 1384

Bouteille 1Volume interne : 450 dm3

Taux de remplissage : 60%- 268 - 55 - -

Compresseur 1Fournisseur BITZER : 6F.2Y

Compresseur à pistons ouverts5 unités de 30,7 kW chacune

153.5 - 24 1200 - -

Evaporateur 1Fournisseur ALFALAVAL : CGL6-SEchangeur à air : batteries à ailettes

165 unités de 2,8 kW chacune4 49 - 396 76 1508

Canalisationsliquides

1000 m de canalisation - 25 - - - 420

Condenseur 2Fournisseur ALFALAVAL : ACCS303Condenseur à air : batteries à ailettes

2 unités de 110 kW chacune16 117 - 244 284 690

Bouteille 2Volume interne : 150 dm

3

Taux de remplissage : 60%- 90 - 32 - -

Compresseur 2Fournisseur BITZER : 6G.2Y

Compresseur à pistons ouverts4 unités de 19 kW chacune

76 - 19 912 - -

Evaporateur 2Fournisseur ALFALAVAL : CGL6-SEchangeur à air : batteries à ailettes

40 unités de 2,8 kW chacune1 12 - 96 37 347

Canalisationsliquides

1000 m de canalisation - 25 - - - 420

Total 298.5 807 43 3459 1109 4769

36

71



Inventaire du système indirectInventaire du système indirect

72



Choix des indicateurs

*Changement climatique : quantité totale de CO2 émisepour 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

37

73



Electricité

Frigorigène

Froid direct en France

74



Electricité

Frigorigène

Froid direct en Allemagne

38

75



Electricité

Frigorigène

Froid indirect en France

76



39

77



78



40

79



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 estutilisation du refroidissement indirect indirect est

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

Allemagne mais avec des proportions diffAllemagne mais avec des proportions difféérentesrentes

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

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

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

80



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

Plan de l’intervention · 2011-07-12 · Outils d’évaluation d’impact environnemental en génie frigorifique Exemple de l’éco-conception en génie ... affirmer que «des