PAC transcritique au CO2 pour la production d'ECS : technologie des composants

Résumé et principaux résultats

Cette phase de l’étude a permis d’examiner la technologie des composants de la PAC fonctionnant au CO2, et testée au CETIAT.
La différence majeure entre cette machine et un appareil réversible classique fonctionnant avec un fluide HFC réside dans les pressions de service :
- entre 20 et 50 bars à l’aspiration, au lieu de l’intervalle 3-10 bars pour les HFC,
- entre 100 et 120 bars au refoulement, au lieu de l’intervalle 12-40 bars pour les HFC.
Une autre différence notable provient des propriétés du CO2, qui nécessite l’utilisation d’un cycle thermodynamique différent pour l’application en question (température critique trop basse et donc cycle transcritique).
Ces différences justifient l’utilisation de technologies différentes. On a remarqué que les échangeurs sont constitués de tubes épais, avec pour conséquence un poids élevé. Les composants de la machine tels que la bouteille anti-coup ou le compresseur sont également constitués de coques très épaisses.
D’autre part, l’absence du paramètre "sous-refroidissement" et l’existence d’une pression de refoulement optimale justifie le recours à une méthode de régulation différente (utilisation d’une capacité haute pression).
Un échangeur intermédiaire doit être utilisé afin d’améliorer les performances de la machine. La technologie du refroidisseur de gaz ("gas cooler") ou de l’échangeur intermédiaire est classique (tubes soudés), et son choix est justifié par le fait que les technologies récentes d’échangeur (par exemple échangeur à plaques) ne peuvent pas être utilisées car elles n’offrent pas autant de résistance à la pression de service élevée.
En revanche, le compresseur et le ventilateur ont bénéficié des développements technologiques récents (courant continu, vitesse variable).
La mise en œuvre de ces technologies et l’utilisation des composants supplémentaires dans cette machine induit des coûts très élevés, et qui ne pourront être réduits qu’après une production en plus grande série, et donc une utilisation à plus grande échelle de ce genre de cycle.

Commissions

Echangeurs, Machines thermodynamiques

Thème

Conditionnement d'air

Mots-clés

Chauffe-eau, Conditionnement d'air, Cycles thermodynamiques, Fluides frigorigènes, Pompes à chaleur

Auteurs

BENSAFI Ahmed, MICHAL Hervé