Récupération
de chaleur fatale industrielle
des économies d'énergie à la clé

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Machine à absorption

Objectif

Produire du froid et/ou du chaud à partir de l'énergie récupérée sur un effluent chaud. 

Principe

Dans un système par absorption, une source de chaleur est utilisée pour séparer un constituant volatil d'une solution, le plus souvent binaire. Ce constituant séparé sous phase vapeur est ensuite condensé, puis détendu. Le liquide issu de la détente s’évapore, absorbant ainsi de la chaleur et produisant du froid.

Les principaux éléments suivants sont nécessaires pour produire du froid selon un cycle à absorption :

  • Un générateur : faisant office de "bouilleur", cet échangeur sert à séparer le fluide frigorigène de la solution grâce à un apport de chaleur (ici la chaleur fatale récupérée sur l'effluent);
  • Un condenseur : cet échangeur sert à condenser la vapeur de fluide frigorigène issue du générateur ; le fluide de refroidissement servant à la condensation de cette vapeur sera en général de l'air ambiant;
  • Un évaporateur: afin de produire l'effet frigorifique. Le niveau de température du liquide à refroidir (par exemple de l'eau entrant à 12 °C et sortant à 7 °C) fixe la température d'évaporation;
  • Un absorbeur: servant à fixer la vapeur du fluide frigorigène dans le liquide absorbant (concentré en substance la moins volatile). La chaleur dégagée durant l'absorption devra également être évacuée, par exemple par de l’eau circulant ensuite dans un aéroréfrigérant.
  • Une pompe: afin d'élever la pression du mélange et de la diriger vers le bouilleur.

2 solutions sont couramment employées :

  • Eau/NH3, l'ammoniac servant de fluide frigorigène, l'eau d'absorbant. Les groupes à absorption Eau/NH3 assurent la production de froid uniquement.
  • Eau/LiBr, l'eau servant de fluide frigorigène, le bromure de lithium d'absorbant. Les groupes à absorption Eau/LiBr peuvent assurent la production d'eau glacée pour le refroidissement et/ou la production d'eau chaude au niveau du condenseur. L'offre de PAC à absorption actuelle permet d'atteindre des températures maximales de 90°C/100°C au condenseur.

Source : ADEME

Performances

Le choix des fluides utilisés conditionne les performances du cycle et ses conditions d'exploitation (pressions et matériaux en particulier).
Le mélange eau/ NH3 permet d'atteindre des températures plus basses (le point d'ébullition du NH3 est à - 33 °C). Dans le cas du mélange Eau/LiBr, l'effet frigorifique est procuré par l'évaporation de l'eau. Le point de congélation de l'eau (0 °C) limite donc l'application de ce mélange.

Les performances de la machine sont caractérisées par le COP : ratio entre la puissance fournie au bouilleur et la puissance frigorifique délivrée à l'évaporateur. Celui-ci varie selon le type de fluide employé et les conditions d'utilisation (notamment la température de l'eau froide souhaitée). Les systèmes commercialisés ont généralement un COP variant entre 0,2 et 0,7 pour des machines à « simple effet d’absorption ». 

Avantages

  • Machines fiables
  • Absence de pièces mécaniques en mouvement (à l'exception des pompes)
  • Très faible niveau sonore

Inconvénients

  • Investissement
  • Rendement inférieur aux machines à compression
  • Utilisation de fluide toxique et inflammable (NH3)
  • Nécessité de travailler sous vide pour le mélange Eau/LiBr

Applications

L'emploi d'une machine à absorption requiert la présence simultanée sur le site d'un effluent chaud (à une température minimum de 90 °C) d'une part, et d’autre part d’un besoin en froid positif ou négatif.

Secteurs industriels

Tous secteurs.

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