Énergie, environnement, fluides
Évaluation multi-performance des coulis d’hydrate pour la réfrigération secondaire dans une étude de cas industrielle modélisée
Auteur(trice)s : Yasmine SALEHY, Nada CHAMI, Pascal CLAIN, Hong-Minh HOANG, Didier DALMAZZONE, Laurence FOURNAISON, Anthony DELAHAYE
Cet article présente une modélisation multidisciplinaire des systèmes de climatisation en supermarchés, visant à évaluer leur performance selon quatre critères de durabilité (énergie, environnement, économie, social) à travers une démarche en trois étapes. L’étude démontre la faisabilité de cette approche en testant notamment le coulis d’hydrate de CO₂, qui montre des performances prometteuses, tout en soulignant la nécessité d’explorer d’autres configurations pour affiner l’analyse et accompagner le développement industriel.
Résumé
Des études ont montré que l’utilisation de matériaux à changement de phase (PCM) dans la réfrigération secondaire pourrait améliorer l’efficacité des systèmes de réfrigération. Cette étude se concentre sur les coulis d’hydrate de CO2. Malgré la démonstration de l’intérêt de ce type de système, leur développement industriel reste limité. Le travail présenté dans cet article analyse le comportement des coulis d’hydrate dans un contexte industriel, ici la climatisation de supermarchés, et propose une évaluation multi-performance des systèmes utilisant ces coulis. En partant de la modélisation des propriétés rhéologiques et thermiques des coulis, établie par des études expérimentales en laboratoire, leur comportement énergétique théorique dans un cas industriel est analysé. De plus, les performances environnementales, économiques et opérationnelles du système de réfrigération sont simulées. Cette architecture innovante utilisant des coulis d’hydrate est comparée à des systèmes déjà implantés dans l’industrie tels que les systèmes de détente directe centralisés utilisant des HFC comme fluide frigorigène primaire et des boucles secondaires utilisant de l’eau glycolée.
Summary
Studies have shown that the use of Phase Change Materials (PCMs) in secondary refrigeration could improve the
efficiency of refrigeration systems. In this study, the focus is made on CO2 hydrate slurry. Despite the demonstration
of the interest of such a system, there is a barrier to their industrial development. The work presented in this paper
analyses the behaviour of hydrate slurries in an industrial context, here the air conditioning of supermarket, and
proposes a multi-performance evaluation of hydrate slurry systems. Starting from the modelling of the rheological
and thermal properties of the slurries established by experimental studies in the laboratory, their theoretical energy
behaviour in an industrial case can be analysed. In addition, the environmental, economic and operational performance
of the refrigeration system are simulated. This innovative architecture using hydrate slurries is compared
to systems already implemented in industry such as centralised direct expansion systems using HFC as primary
refrigerant and secondary loop using glycol water.