Modélisation et analyse de cycles de réfrigération utilisant du CO[indice inférieur 2] comme caloporteur

Abstract

Les réfrigérants couramment employés dans les systèmes de réfrigération d'envergure, comme ceux présents dans les supermarchés, ont un potentiel de réchauffement planétaire élevé. Ainsi, les fuites de réfrigérant sont une source importante de gaz à effet de serre. L'utilisation d'une boucle secondaire de réfrigération qui utilise un fluide caloporteur pour la distribution dans les comptoirs réfrigérés permet de diminuer la masse totale de réfrigérant conventionnel dans le système, et ainsi de diminuer les fuites dans l'atmosphère. L'utilisation du CO[indice inférieur 2] comme fluide secondaire est souhaitable puisqu'il n'a pas d'impacts sur l'environnement et qu'il possède des propriétés thermodynamiques avantageuses pour le transfert de chaleur (changement de phase) et pour l'écoulement dans les conduites. Une simulation numérique de différents systèmes de réfrigération inspirés d'un supermarché à grande surface a permis de mettre en évidence les différences entre les systèmes à expansion directe et les systèmes avec boucle secondaire au CO[indice inférieur 2]. Ce programme en FORTRAN permet d'étudier les composantes du cycle de réfrigération ainsi que l'effet des consignes imposées (débit, surchauffe, pression de saturation...). Notamment, l'étude a mis en évidence que: (1)Les diamètres des conduites utilisées pour la boucle secondaire au CO[indice inférieur 2] sont plus petits que ceux pour un système à expansion directe; (2) La perte de pression du CO[indice inférieur 2] a un impact indirect sur le système de réfrigération primaire alors que la perte de pression du R-507a a un impact direct sur le système; (3) L'énergie échangée vers l'environnement est négligeable; (4) L'énergie consommée par la pompe de CO[indice inférieur 2] est négligeable; (5) Il existe une plage quant au choix du débit de CO[indice inférieur 2] dans le circuit secondaire qui permet d'obtenir un meilleur COP que le système à expansion directe; (6) En plus d'obtenir un COP supérieur lorsque le système opère dans les conditions appropriées, l'utilisation d'une boucle secondaire au CO[indice inférieur 2] dans le supermarché modélisé permet de réduire de 5 fois la quantité de réfrigérant R-507a dans le système. Cette réduction de masse de réfrigérant R-507a permet de diminuer l'émission de gaz à effet de serre de 429 tonnes annuellement en équivalent CO[indice inférieur 2].