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Fonctionnement réseau eau glacée 1

Récupération de chaleurLes technologies et leurs applicationsCONGRÈS DE L’AGPI – 2009

Eddy Cloutier ing. PA LEED, PCMV

Plan de match!

Introduction

Les 3R de l’énergie d’un bâtiment…

Où l’énergie s’enfuit-elle?

Récupération de chaleur sur l’air

Récupération de chaleur sur les eaux grises

| Le génie du rendement | 2

Récupération de chaleur sur le refroidissement

Récupération de chaleur … à la chaufferie!

Conclusion


Les 3R de l’énergie d’un bâtiment…

La base est toujours la plus i t t !importante!


Où l’énergie s’enfuit-elle?

Pertes :

E l• Enveloppe

• Évacuation d’air

• Gaz de combustion

• Rejets d’eau chaude à l’é


à l’égout

• Rejets de chaleur par tour d’eau ou condenseur à air


Objectif: • Transférer la chaleur le froid ou l’humidité d’un débit d’air évacué


• Transférer la chaleur, le froid ou l humidité d un débit d air évacué vers un débit d’air extérieur introduit dans le bâtiment.

Principe physique: • L’énergie sensible (température) passe du flux d’air le plus chaud

vers le plus froid. • L’énergie latente (humidité) passe du flux d’air où la pression de

vapeur est la plus élevée vers la pression de vapeur la moins élevée


(si le média permet le passage de la vapeur d’eau).

Un peu de théorie


théorie… • Que veut dire

exactement une efficacité de récupération de chaleur sensible de 40% ?



Un peu de théorie…


• Question: Est-ce qu’une récupération de chaleur de 40% d’efficacité signifie une réduction de l’énergie de chauffage de 40%?

Oui, si les deux débits sont égaux, que la température de pré-chauffage de l’air est égale à la température d’évacuation et qu’on ne se retrouve jamais en situation de dégivrage Donc en


qu on ne se retrouve jamais en situation de dégivrage…Donc en pratique, très rarement au Québec…

Échangeur à caloducs (heat pipes)




PrincipeLe caloduc est un tube fermé étanche chargé d’un fluide

Échangeur à caloducs


gcaloporteur en équilibre de phases liquide/vapeur.

Le liquide se vaporise dans la zone en contact avec le fluxd’air chaud, se condense dans la zone en contact avec leflux d’air froid, puis retourne à son point de départ pargravité.


Récupération de chaleur sur l’airÉchangeur à

caloducsAvantages Aucune pièce ou partie mobile;

Encombrement modéré;Encombrement modéré;

Aucune contamination croisée de l’air;

Aucune consommation d’énergie liée à la circulation du caloporteur.

InconvénientsRisque de givre;


q g

Le conduit d’air évacué et l’entrée d’air frais doivent être adjacents;

À notre connaissance, peu sont en fonction au Québec avec une expérience heureuse…

Entretien requis (nettoyage des serpentins).


Boucle d’eau glycolée



PrincipeLe récupérateur est constitué de deux serpentins, un premier sur



l’air évacué et l'autre sur l’entrée d’air extérieur. Les serpentinssont reliés par un réseau hydraulique dans lequel circule de l’eauglycolée.

L’eau glycolée permet le transfert de la chaleur de l'air chaudévacué vers l'air frais entrant. Une pompe assure la circulation del’eau glycolée dans le circuit et un robinet trois voies permet la


g y prégulation du système.




AvantagesPeut être ajouté assez facilement dans une installationPeut être ajouté assez facilement dans une installation existante;

Le plus courant et connu;

Le conduit d’air évacué et l’entrée d’air frais peuvent être séparés;Encombrement faible;Aucune contamination croisée.


InconvénientsNécessite une pompe et un fluide caloporteur;

Risque de givre;Entretien des serpentins requis.

Aucune contamination croisée.

Roue thermique




PrincipeRoue

thermique


La roue thermique est un récupérateur de chaleur par accumulation. Elle se compose d'un média de transfert en aluminium, acier inoxydable ou matériau synthétique, formant de très nombreux petits canaux, qui peut être enduit ou non d'un produit hygroscopique afin de permettre les échanges tant de chaleur sensible que d'humidité.


Le matériau accumulateur cylindrique en rotation lente est alternativement traversé dans une direction par le débit d’air d’évacuation du bâtiment où il se charge d’énergie et dans l'autre direction par l'air frais où il se décharge.

AvantagesGrande efficacité sensible et latente;

Roue thermique


L'efficacité calorique peut être modifiée en faisant varier la structure de la roue ou la vitesse de rotation;

Faibles pertes de pression.InconvénientsUne légère contamination de l’air neuf par l’air rejeté est inévitable (malgré la purge) ± 3%;


(malgré la purge) ± 3%;

Le transfert d'humidité peut être à l'origine de transferts d'odeurs ou de germes;

La prise d’air extérieur et l’évacuation d’air doivent être adjacentes;

Risque de givre.


Récupérateur à cassettes



PrincipeDans ce récupérateur de chaleur par accumulation, le trajet de l’air



est modifié par un volet afin que les deux cassettes soient alternativement traversées par l'air neuf et l'air extrait.

L’air chaud est d’abord évacué au travers du module A, qui se charge d’énergie. L’air frais entrant dans le bâtiment traverse alors le module B, qui décharge l’énergie accumulée au cycle précédent dans le flux d’air.


Le volet change de position.

L’air chaud circule alors au travers du module B, qui se charge d’énergie pour le prochain cycle, et le flux d’air frais circule au travers du module A, qui décharge l’énergie accumulée au cycle précédent dans le flux d’air.


AvantagesEfficacité latente et sensible excellentes;



;

Nécessite peu de maintenance;

Aucun risque de formation de givre;Une seule pièce mobile mais...

InconvénientsLes ventilateurs d’alimentation et d'extraction se retrouvent en


série durant un court instant;

La contamination de l’air neuf par l’air vicié peut être importante;

Très volumineux et très lourd.

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Échangeur à plaques croisées




Principe

Récupération de chaleur sur l’airÉchangeur à

plaques croisées

L'échangeur est constitué de plaques de tubes ou deL échangeur est constitué de plaques, de tubes ou de gaufrages de type « nid d'abeilles », de faible épaisseur en aluminium ou matière plastique qui séparent les flux d’air entrant et évacué.

Le débit d’air froid et le débit d’air chaud se croisent, sans contact, en passant au travers de plaques spécialement

L t f t d h l t é li é â


conçues. Le transfert de chaleur est réalisé grâce aux nombreuses plaques présentes dans l’échangeur.

AvantagesGrande durée de vie;



Absence de pièces en mouvement; Faible risque de contamination de l'air frais en cas de bonne conception.

InconvénientsLa prise d’air extérieur et l’évacuation d’air doivent être adjacentes;

E b t i t t


Encombrement assez important;

Perte de charge relativement importante, surtout à de grands débits;

Risque de givre;Risque de contamination si détérioration de l’échangeur (exemple: par corrosion).


Comparaison des technologies


Rendements typiques sensibles et latentsyp q

Roue thermique Boucle d’eau glycolée

Échangeur à caloducs


Échangeur à cassettes

Efficacité sensible

70% 45% 45% 50 % 80 % (été)90 % (hiver)

Efficacité latente

70% -- -- 50 % 70 %




24h/24, 7 jours

T alim.: 13oC




24h/24, 7 jours

T alim.: 20oC



12h/24, 5 jours

T alim.: 13oC


Récupération sur les eaux grises

Principe

Les eaux grises s’écoulant dans unLes eaux grises s écoulant dans un tuyau vertical forment un film d’eau sur la paroi du drain. L’eau froide acheminée vers le réservoir d’eau chaude est préchauffée par l’échangeur contre-courant, par contact de la surface de cuivre.


co tact de a su ace de cu e

Condition : correspondance de la consommation et du rejet!

Refroidisseur récupératif

Récupération sur le refroidissement

Principe

Le refroidisseur récupératif utilise le principe du cycle vapeur-compression pour augmenter la température de l’énergie récupérée en refroidissant diverses charges.

On produit donc de l’eau refroidie (±6.5oC) pour refroidir des évacuations d’air, des charges constantes (salles électriques, salles de serveurs) ou des


secteurs du bâtiment en zone interne. Au refroidisseur, la compression du réfrigérant permet d’élever la température de l’énergie et de rejeter la chaleur à une température pouvant atteindre 60oC. Cette énergie est réutilisée pour le chauffage ailleurs dans le bâtiment.


Récupération sur le refroidissementRefroidisseur

récupératif


AvantagesFlexibilité sur la position des sources de chaleur par rapport à

Refroidisseur récupératif

Récupération sur le refroidissement

p p ppl’utilisation;Plus grande récupération de chaleur en mi-saison.

InconvénientsComplexité relative du système;


Complexité relative du système;Réseau de chauffage à basse température requis.


Retour sur votre dernier cours de chimie…

Récupération de chaleur… à la chaufferie!

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

• La combustion du gaz naturel implique la formation de vapeur d’eau.

• La vapeur d’eau est évacuée par la cheminée avec les autres


gaz de combustion à une température relativement élevée.

• Globalement, de 15 à 25 % de l’énergie du gaz naturel est perdue par la cheminée par les gaz chauds et l’humidité qui y est contenue.

Comment récupérer cette énergie? • Chaudière à condensation


• Chaudière à condensation…



Comment récupérer cette énergie?


cette énergie? • Récupération à contact

direct … pour les installations importantes.


Conclusion

La récupération de chaleur:Permet des économies majeures.jImplique des coûts relativement modestes pour denouvelles constructions.Chaque technologie a son application.Il ne faut pas seulement considérer l’efficacité dusystème, mais tous les facteurs entrant en jeu.Autre avantage important: peu permettre de diminuer lacapacité des centrales de refroidissement et de


capacité des centrales de refroidissement et dechauffage. Pour un bâtiment neuf, cela peu annuler lescoûts de la mesure!Bref: à étudier au cas par cas!


MERCI !

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