Stockage frigorifique 1 1
Sources http://energie.wallonie.be/energieplus/entree.htm 2 2
Objectif Stocker de l'énergie frigorifique avant son utilisation Profiter des tarifs nocturnes Diminuer la puissance frigorifique installée : Économie à l'installation Économie à la facturation EDF... 3 3
Avantages Profiter des heures creuses Edf Délestage compresseurs P frigo installée Secours partiel si panne compresseurs Réservoir d'eau utilisable pour lutte contre un incendie Place des tours ou de condenseurs η comp 4 4
Inconvénients Pas de gains énergétiques (que des gains financiers) T 0 en stockage (et COP suivant T k?) Stockage volumineux (surtout en sensible) Installation et régulation complexe Conception complexe 5 5
Technologies Froid sensible (eau très froide) Nécessite de très gros volume Simple à mettre en oeuvre Froid latent : fabrication de glace Volume environ 80 fois moins important Régulation plus coûteuse Manchons de glace ou nodules 6 6
Stockage complet Principes rare Stockage partiel Cas général Stockage + écrêtage Permet de réduire la puissance électrique appelée, quelque soit son usage. P frigo,réduit = 1 f P frigo,direct On admet que f = 3% pour une baisse de 1 C à l'évaporateur 7 7
Exercice Données Charge de pointe de 1000 kw Régime d'eau 7/12 C Utilisation de 8h à 18h Charge totale de refroidissement de 8000 kwh Coef f = 30% Stockage : 50kWh/m 3 Travail demandé Capacité (en kwh et en m 3 ) du système de glace pour la plus petite machine frigo possible Puissance de fonte nécessaire Puissance frigo de la machine 8 SOLUTION La plus petite machine frigorifique est celle qui tourne 24 heures sur 24. Pour faire de la glace, la machine frigorifique produira du glycol à une température négative (ex : - 5 C). Mais, pendant la journée, la machine frigorifique fonctionnera à des températures positives dans la mesure où elle devra seulement pré-refroidir le glycol à 12. Sa puissance étant limitée, la glace assurera le post-refroidissement. Les caractéristiques de fonctionnement de la machine frigorifique ne sont donc pas identiques pour la production de glace et pendant la journée. La nuit, lors de la fabrication de la glace, la machine présente une puissance de l ordre de 65 à 70 % de la puissance nominale. Cette valeur de 70 % n'est qu'indicative et devra donc être vérifiée a posteriori avec les fournisseurs de la machine frigorifique en fonction des températures d évaporation et de condensation réelles. Dans notre exemple, nous avons un temps de fabrication de glace de 14 heures et un temps de fonte de 10 heures. La machine frigorifique fonctionnera donc 10 heures à 100 % de capacité et 14 heures à 70 % de capacité. La quantité totale de froid à fournir est de 8 000 kwh. Dès lors, si nous comparons le froid produit au froid nécessaire, nous obtenons : (10 h x 100 % de cap.) + (14 h x 70 % de cap.) = 8 000 kwh cap. x (10 + 14 x 0,7) = 8 000 kwh cap. = 404 kw La machine frigorifique fournira donc 404 kw pendant la fonte et 70 % de cette valeur pendant la fabrication de glace, soit 283 kw. La puissance de stockage de glace nécessaire est alors égale au temps de fabrication multiplié par la puissance de production de froid pendant la fabrication, soit : 14 heures x 283 kw = 3 960 kwh. On trouve la même puissance de stockage en soustrayant de la charge totale de froid de 8 000 kwh la puissance de froid fournie par la machine frigorifique pendant la fonte : 8 000 kwh - (10 h x 404 kw) = 3 960 kwh. CONCLUSION Il faut un appareil d'accumulation de glace d'une puissance de stockage minimale de 3 960 kwh. Si le réservoir présente une capacité de 50 kwh/m³, il faudra prévoir un stockage de : 3 960 / 50 = 80 m³ La Puissance de fonte sera : 1 000 kw - 404 kw = 596 kw. Cette valeur paraît raisonnable pour des manchons de glace, mais un peu élevée pour des nodules (à voir avec le fabriquant). 8
Volumes de stockage Capacité de stockage Volume pour 1 000 kwh Bac à eau chal. latente 40 kwh/m³ 25 m³ chal. sensible et latente 50 kwh/m³ 20 m³ Bac à glace chal. Latente 48 kwh/m³ 21 m³ chal. Sensible et latente 58 kwh/m³ 17 m³ Nodules chal. Latente 40 à 50 kwh/m³ 25 à 20 m³ chal. Sensible et latente 50 à 60 kwh/m³ 20 à 17 m³ La capacité dépend du régime d'eau glacée. 9 9
Schémas Types Stockage sensible Ballon sur le retour Fonctionnement du groupe frigo stable 10 10
Ballon sur le départ Température stable à l'utilisation 11 11
Schémas Types Stockage sensible Ballon de découplage Indépendance du réseau primaire et du réseau secondaire 12 12
Fonctionnement Bacs à faisceaux tubulaires 13 13
Variante avec bac à l'atmosphère 14 14
Stockage avec nodules Fonctionnement 15 15
Scénarios La régulation doit être programmée suivant un scénario prioritaire : Groupe froid prioritaire Temps de fonctionnement du groupe 24h/24h Bon COP de la machine frigo Stockage prioritaire Meilleur valorisation des frigories produites la nuit Moins bon rendement de la machine (suivant technologie) 16 16
Optimisation (pour la clim). Stockage de froid......et stockage du chaud produit au condenseur Permet de faire du chaud / du froid en mi-saison. Le besoin en chaud est généralement présent le matin Le besoin en froid est généralement présent l'après-midi 17 17