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le GUIDE La maîtrise de l’énergie dans le froid industriel Ce document est édit

le GUIDE La maîtrise de l’énergie dans le froid industriel Ce document est édité par l’ADEME ADEME 20, avenue du Grésillé BP 90406 | 49004 Angers Cedex 01 Coordination technique : Hélène Riviere-Kaluc, Service Entreprises et Dynamiques Industrielles Direction Productions et Energies Durables, ADEME Suivi d’édition : Jeanne Tilly, Service Communication et Formation des Professionnels, Direction de la Communication et de la Formation, ADEME Rédacteurs : Marie-France Terrier, Philippe Haberschill, Gérald Cavalier Crédits photos : M. Chevalier© / ADEME / Fotolia Création graphique : Nyl Communication Impression : Imprimé en France, Imprimerie Poisneuf, Papier Igloo silk certifié écolabel européen et FSC Brochure réf. 8857 ISBN : 979-10-297-0624-0 - septembre 2017 - 1 000 exemplaires Dépôt légal : ©ADEME Éditions, septembre 2017 Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite selon le Code de la propriété intellectuelle (Art L 122-4) et constitue une contrefaçon réprimée par le Code pénal. Seules sont autorisées (Art L 122-5) les copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective, ainsi que les analyses et courtes citations justifiées par le caractère critique, pédagogique ou d’information de l’œuvre à laquelle elles sont incorporées, sous réserve, toutefois, du respect des dispositions des articles L. 122-10 à L. 122-12 du même Code, relatives à la reproduction par reprographie. Auteurs de la présente édition du guide, La maîtrise de l’énergie dans le froid industriel : Marie-France Terrier, ingénieur frigoriste, ingénieur de recherche au Conservatoire national des arts et métiers (CNAM), responsable technique du laboratoire de l’Institut français du froid industriel (IFFI) Philippe Haberschill, ingénieur frigoriste, chercheur et maître de conférences à l’Institut national des sciences appliquées (INSA) de Lyon Gérald Cavalier, président de l’AFF, polytechnicien et diplômé de l’Engref, président du groupe Tecnea Cemafroid Comité de relecture : Jean-Pierre Domblides, maître de conférences au Laboratoire du froid du CNAM Pascal Desnos, directeur technique chez Clauger Alain Pousse, ingénieur frigoriste chez STEF Jean-Yves Thonnelier, ingénieur INSA Martine Geslin, rédactrice en chef de la Revue générale du froid Sandrine Lacombe, chargée de valorisation, service Entreprises et Dynamiques industrielles, ADEME Hélène Riviere-Kaluc, ingénieur énergie, service Entreprises et Dynamiques industrielles, ADEME Olivier Benoît, ingénieur, service Produits et Efficacité matière, ADEME Auteurs du guide ADEME-AFF de 1999, Le froid efficace dans l’industrie Maxime Duminil, vice-président de l’AFF et professeur à l’École centrale de Paris Denis Clodic, professeur à l’École des mines Comité de relecture : Michel Barth, président de l’AFF ; Roger Gueguen, membre de l’AFF, de Matal ; Laurent Legin, membre de l’AFF, de Nestlé ; Étienne Merlin de l’ADEME et Georges Vrinat, membre de l’AFF, consultant. L’ADEME remercie le laboratoire d’essais du Cemafroid à Fresnes pour l’autorisation de prise de vues et la diffusion dans ce guide. REMERCIEMENTS page 3 La maîtrise de l’énergie dans le froid industriel LÉGENDE Des pictogrammes jalonnent le texte pour attirer l’attention du lecteur sur certains aspects. ‒ “Info juridique / Réglementation” indique quand des informations à caractère réglementaire et juridique sont présentes. ‒ “Explication scientifique” met en avant un contenu plus théorique, des explications scientifiques. ‒ “En savoir +” donne des informations complémentaires pour approfondir un sujet. ‒ “Action à mettre en œuvre” précise une préconisation d’actions à mettre en œuvre et/ou des bonnes pratiques. ‒ “Aspect économique” souligne les considérations économiques : éléments ayant trait à la rentabilité des actions et aux coûts. Aspect économique Explication scientifique EN SAVOIR + INFO JURIDIQUE Réglementation Action à mettre en œuvre page 4 La maîtrise de l’énergie dans le froid industriel 1 INTRODUCTION TABLE DES MATIÈRES 3.1 Réglementation relative aux substances appauvrissant la couche d’ozone 3.2 Réglementation relative à l’impact sur l’effet de serre 3.3 Réglementation relative aux équipements sous pression (DESP) 3.3.1 Dispositions principales pour les installations neuves 3.3.2 Contrôle des installations en service 3.4 Réglementation relative aux atmosphères explosibles (ATEX) 3.5 Emballage étiquetage FDS (fiche de données de sécurité) 3.6 Réglementation relative aux installations classées pour l’environnement (ICPE) 3.6.1 Rubrique 4735 annulant et remplaçant la rubrique 1136B : utilisation de l’ammoniac 3.6.2 Autres rubriques concernant les installations frigorifiques 3.7 Réglementation relative aux établissements recevant du public (ERP) 3.8 Réglementations transversales 3.9 Normes applicables aux installations frigorifiques 3.9.1 EN 378-1 à 378-4 : Systèmes de réfrigération et pompes à chaleur − Exigences de sécurité et d’environnement 3.9.2 Normes ASHRAE 34 et ISO 817 3.10 Évolutions probables Synthèse 25 26 28 29 30 31 31 32 32 34 35 35 35 36 36 37 38 3 CONTEXTE RÉGLEMENTAIRE et NORMATIF 2.1 Cent cinquante ans d’innovation dans la production frigorifique 2.2 Le froid, un enjeu économique de premier ordre 2.3 Le froid, un enjeu social majeur 2.3.1 Le froid, employeur de premier ordre 2.3.2 Le froid, facteur de bien-être des populations 2.3.3 Le froid garant de la sécurité alimentaire et sanitaire 2.3.4 Le froid indispensable dans le secteur de la santé 2.3.5 Le froid dans l’industrie 2.3.6 Les autres applications du froid 2.4 Le froid, un enjeu environnemental indéniable 2.4.1 L’impact environnement direct de la réfrigération 2.4.2 L’impact environnemental indirect 14 15 16 16 16 16 17 18 18 18 18 19 2 PRÉSENTATION DU SECTEUR ET DES ENJEUX ÉCONOMIQUES ET ENVIRONNEMENTAUX Introduction à l’ouvrage 4.1 Besoin de froid et de chaleur dans les procédés industriels 4.1.1 Définition des besoins de froid 4.1.2 Besoins thermiques et possibilités de récupération de chaleur sur la machine frigorifique 4.1.3 Présentation des besoins de froid et de chaleur dans le cahier des charges 4.2 Comment produire du froid dans les procédés industriels ? 4.2.1 Qu’est-ce que produire du froid ? 4.2.2 Comment produire du froid ? 4.2.3 Systèmes à compression mécanique de vapeur 4.2.4 Systèmes à sorption 4.2.5 Démarche générale pour la conception de systèmes frigorifiques 4.3 Les fluides frigorigènes 4.3.1 Rappel historique 4.3.2 Critères de choix d’un fluide frigorigène 4.3.3 Fluides de synthèse : HFC, HFO 4.3.4 Fluides naturels 4.3.5 Mélanges de fluides frigorigènes 4.3.6 Fluides frigorigènes et huiles frigorifiques 4.4 Structure des installations frigorifiques − principaux composants 4.4.1 Compresseurs 4.4.2 Condenseurs (cycles subcritiques) 4.4.3 Refroidisseurs de gaz (cycles transcritiques) 4.4.4 Évaporateurs 4.4.5 Détendeurs 4.4.6 Conduites et auxiliaires 4.4.7 Auxiliaires 4.5 Refroidissement direct/indirect 4.5.1 Refroidissement direct 4.5.2 Refroidissement indirect 4.5.3 Critères de choix 4.6 Refroidissement industriel : tours aéroréfrigérantes 4.6.1 Tours à circuit ouvert 4.6.2 Tours à circuit fermé 4.7 Conception économe en énergie 4.7.1 Incidence du fluide frigorigène sur la consommation d’énergie et le prix des composants 4.7.2 Intérêt et gestion du sous-refroidissement 4.7.3 Choix mono-étagé, bi-étagé ou cascade 4.7.4 Adaptation de la puissance frigorifique aux besoins 4.7.5 HP flottante 4.7.6 BP flottante 4.7.7 Récupération de chaleur 4.7.8 Stockage de froid et/ou de chaleur 4.7.9 Échangeurs de chaleur performants 4.7.10 Pertes de charge limitées 4.7.11 Mise en place d’un système de gestion centralisée et d’aide à la maintenance Synthèse 42 42 44 46 47 47 47 49 59 61 62 62 63 66 67 67 68 72 72 75 82 82 85 86 86 87 87 87 90 98 98 99 100 100 102 104 104 108 108 109 110 110 110 110 111 4 CONcepTION DES SYSTÈMES FRIGORIFIQUES PERFORMANTS 8 page 5 La maîtrise de l’énergie dans le froid industriel 5.1 Indicateurs de performance et outils de mesure et d’analyse 5.1.1 Conditions de fonctionnement 5.1.2 Paramètres évalués : puissances et énergies 5.1.3 Définitions de différents paramètres évalués pour le COP (ou l’EER) 5.2 Variation des besoins et adaptation de la puissance frigorifique 5.2.1 Modes de réglage de la puissance frigorifique 5.2.2 Influence des seuils de réglage des thermostats et pressostats de régulation 5.2.3 Variation de vitesse des machines tournantes 5.2.4 Stockage de froid 5.3 Gestion des fluides de l’installation 5.3.1 Fluides frigorigènes 5.3.2 Huiles frigorifiques 5.3.3 Eaux de refroidissement 5.3.4 Fluides frigoporteurs 5.4 Exploitation des échangeurs thermiques et des auxiliaires 5.4.1 Évaporateurs 5.4.2 Condenseurs 5.4.3 Auxiliaires 5.5 Supervision et gestion technique centralisée 5.5.1 Rôles de la GTC 5.5.2 Paramètres importants 5.6 Exploitation des enceintes froides Synthèse 5 EXPLOITATION DES INSTALLATIONS FRIGORIFIQUES 116 118 118 119 120 120 120 121 123 124 124 127 128 129 130 130 133 134 134 135 135 137 138 6.1 Les différents types de maintenance 6.2 Contrôle des surfaces d’échange 6.2.1 Types d’encrassement 6.2.2 Modes de nettoyage et choix du moment de nettoyage 6.2.3 Paramètres physiques permettant de limiter la tendance à l’encrassement 6.3 Contrôle de la qualité des fluides 6.3.1 Fluides frigorigènes 6.3.2 Huiles frigorifiques 6.3.3 L’eau 6.3.4 Les frigoporteurs 6.4 Maintenance et récupération du fluide frigorigène 6.4.1 Rappel : obligations réglementaires 6.4.2 Recyclage, régénération 6.4.3 Matériel nécessaire pour une opération de récupération 6.4.4 Performances des matériels de récupération 6.4.5 Documents et précautions particulières 6.5 Contrôle d’étanchéité et méthodes de contrôle 6.5.1 Choix des détecteurs de fluide 6.5.2 Méthodes de contrôle 6.5.3 Fiches de contrôle 6.6 Contrôle des installations frigorifiques 6.6.1 Chambres froides 6.6.2 Machines frigorifiques Synthèse 6 MAINTENANCE DES INSTALLATIONS FRIGORIFIQUES 142 143 143 145 146 147 147 148 149 150 151 151 152 152 153 153 153 154 155 156 156 156 158 159 7 ABRÉVIATIONS ET ORGANISMES 162 8 uploads/Industriel/ maitrise-energie-dans-froid-industriel-8857-extrait.pdf