Développement des applications au CO2 et de leurs composants dans les machines thermodynamiques

Résumé et principaux résultats

Cette note résume les derniers développements technologiques des applications du CO2 et des composants nécessaires (hors secteur automobile).
On peut noter entre 2001 et 2004 la commercialisation de pompes à chaleur (en cycle transcritique) destinées à la production d'eau chaude sanitaire et au chauffage des locaux. Cette application de puissance limitée (4-5 kW) est pour l'instant confinée au Japon et dans le secteur résidentiel, mais au moins un constructeur majeur (UTC) s'y est intéressé et la destine au secteur collectif, commercial et tertiaire (20-60 kW).
Les pressions élevées de fonctionnement et l'aspect sécurité constituent un défi aux développements de cette application. Toutefois, quelques fabricants proposent des gammes de composants prêts à être intégrés dans certains produits. C'est le cas de Danfoss et de Sanyo pour les compresseurs et de Saginomya et Danfoss pour les détendeurs Pour les échangeurs ECS/CO2, l'offre est plus limitée, sinon inexistante pour l'échangeur à haute pression (gas cooler), à l'image du Japon, où chaque constructeur a adopté son propre design.
On voit poindre certaines applications en cycle transcritique qui, si elles sont développées, peuvent à terme concurrencer la chaudière résidentielle traditionnelle, avec le radiateur domestique utilisant du CO2 à haute pression.
D'autre part, de nombreux travaux de R&D visent à augmenter l'efficacité des cycles transcritiques par l'utilisation de l'énergie disponible lors de la détente, en proposant de nouvelles architectures de cycle : système d'éjecteur (mis en œuvre par Denso dans une machine) ou de turbo-expander avec compresseur auxiliaire du type "booster" en voie de développement.
Dans les applications industrielles de réfrigération, des sociétés multinationales affichent leur volonté de réduire l'utilisation des fluides frigorigènes fluorés, au bénéfice de fluides plus "écologiques", et les installations utilisant du CO2 en cascade, voire en fluide frigoporteur, en tirent profit.
Enfin, les travaux de recherches sur les aspects annexes (lubrifiants, lois d'échange, etc.) se multiplient, ce qui va certainement aider au développement des applications du CO2.

Commissions

Echangeurs, MFCE - Matériel Frigorifique; Conditionnement d'air; Echangeurs, Machines thermodynamiques

Thème

Conditionnement d'air

Mots-clés

Conditionnement d'air, Fluides frigorigènes, Pompes à chaleur, Production d'eau chaude sanitaire

Auteurs

BENSAFI Ahmed