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n°7
CLIMATISATION AU GAZ NATUREL
•
LA SALLE GAVEAU
INSTALLATIONS ÉNERGÉTIQUES PERFORMANTES EN ILE-DE-FRANCE
PARIS
LES POINTS FORTS DE L'OPÉRATION
✔ Compétitivité économique globale.
✔ Gain de place.
✔ Protection de la couche d’ozone.
✔ Fonctionnement peu bruyant.
La salle Gaveau est une salle incontournable du monde musical parisien.
Les plus grands musiciens s’y sont
produits. Elle dispose d'une excellente
acoustique, agréable tant pour ceux
qui la fréquentent que pour les musiciens qui y jouent. Hormis les grandes
salles de Pleyel, du Châtelet et du
théâtre des Champs-Elysées, Paris ne
possède que deux salles de taille
moyenne : Cortot et Gaveau. La ville
de Paris est très attachée à protéger la
salle Gaveau, classée monument historique en 1993 et à garder sa vocation
de salle de concerts que l’ordonnance
de 1945 lui impose de demeurer.
Contruit dans les années trente le
bâtiment est constitué de la salle de
concert (1 000 places) sous laquelle
est aménagée une salle de réception
(800 personnes). En périphérie, se
trouvent différents locaux à vocation
multiple (répétitions, administration…). Le sous-sol comprend des
aires de stockage et de manutention
ainsi que les locaux techniques dont
la nouvelle chaufferie.
Etude technico-économique
Substitution d’un groupe de production d’eau glacée à compression électrique et d’une
chaudière gaz par une machine à absorption au gaz naturel.
• Groupe de production d’eau glacée à absorption avec production d’eau chaude :
CIAT/YAZAKI Aroace CH-V 80. Fluide frigorigène : eau, absorbeur : bromure de lithium.
Puissance frigorifique : 280 kW, régime d’eau glacée : 7 / 12°C
Puissance chaud : 320 kW, régime eau chaude : 55 / 50 °C
Le groupe a été dimensionné pour couvrir les besoins du site en froid et 2/3 de la puissance en chaud (la chaudière assurant elle aussi une production de 2/3).
Il n’y a pas de récupération de la chaleur sur la partie condenseur.
• Système de refroidissement Baltimore VTL 079-K sur le circuit condenseur du groupe en production de froid, avec piège à sons à l’aspiration et au refoulement. Implanté
en toiture à la place de l’ancien dry-cooler.
• Centrale de traitement d’air 40 000 m3/h, débit d’air neuf minimum de 16 000 m3/h.
• Investissement : 568 000 F - Investissement évité (lot électricité) par rapport à une
solution à compression : 300 à 350 000 F.
• Coût d’exploitation énergies et eau (hors maintenance) : 17 280 F HT/an sur les bases
suivantes en novembre 1999 : Gaz naturel : tarif B2S, niveau 2 et Electricité : tarif
jaune, option base, moyenne utilisation.
Les besoins sont estimés en fonction du nombre de spectacles pour un nombre d’occupants évalués à 922 personnes par spectacle.
LES INTERVENANTS
DONNÉES ÉCONOMIQUES
Maître d’ouvrage : J. M. Fournier Production
Maître d’œuvre : Taveres Ingénierie
Installateur : Hervé Thermique
Matériel : CIAT/YAZAKI Aroace-CH-V 80
La restauration complète de la salle Gaveau s’élève à un peu
plus de 26 MF. Cette opération est réalisée en deux phases : la
première de 16,8 MF (2e semestre 2000) prévoit notamment la
restauration de la partie “monument historique” pour 14,7 MF.
AGENCE RÉGIONALE DE L'ENVIRONNEMENT ET DES NOUVELLES ÉNERGIES ILE-DE-FRANCE
Principe de fonctionnement
Le vocable pompe à chaleur (PAC) désigne
une machine thermodynamique permettant d’assurer le chauffage d’un local ou
d’un système (source chaude), au niveau
d’un condenseur, à partir d’une source de
chaleur externe (source froide), au niveau
d’un évaporateur, dont la température est
inférieure à celle du local ou système à
chauffer.
Lorsqu’elle est réversible, elle permet, par
inversion du cycle du fluide frigorigène,
de produire du froid en été ; dans ce cas
elle prélève de la chaleur dans le local
(source froide) pour la rejeter dans le
milieu extérieur (source chaude), les rôles
de l’échangeur, du condenseur et de l’évaporateur sont alors inversés.
On peut distinguer deux grands systèmes
fonctionnant suivant ce principe :
• Le système à compression mécanique
utilisant en général l’électricité.
• Les systèmes thermo-chimiques à
absorption nécessitant un apport de
L’eau transformée en vapeur dans le générateur est amenée au condenseur (2). Elle se
refroidit au contact des tubes irrigués par
l’eau du circuit de refroidissement. A ce
contact, elle est transformée en liquide
Le cycle chaud est assuré par la même
machine. Elle fonctionne alors comme une
chaudière sous vide.
La vapeur d’eau produite par le générateur
(1) est introduite directement dans l’évaporateur sans passer par le condenseur.
L’échangeur de l’évaporateur fait ainsi office
de condenseur.
L’eau du circuit (4) de climatisation du bâtiment est alors réchauffée (et non refroidie)
par la vapeur d’eau, de 50°C à 55°C. Les
condensats produits diluent la solution saline
concentrée provenant du générateur. La
phase 5 se déroule, comme en production de
froid.
Automate interne à la machine à absorption.
chaleur qui peut être réalisé par un
brûleur gaz.
Le rafraîchissement et le chauffage de la
salle Gaveau sont assurés par un système
de ce dernier type. Ils utilisent le couple
fluide absorbant eau (H2O) / réfrigérant :
bromure de lithium (LiBr).
Description du cycle froid pour
une machine simple effet
Eau / Bromure de Lithium
Une solution d’eau et de bromure de lithium
est chauffée à l’intérieur du générateur (1)
grâce à un brûleur au gaz naturel. Une partie
de l’eau s’évapore à une pression élevée (8
kPa). La solution concentrée de bromure de
lithium est introduite à nouveau dans l’absorbeur (5).
générateur absorbe l’eau évaporée (d’où le
nom de machine à absorption) ; la saumure
se dilue. Une petite pompe (seule partie
mécanique en mouvement) envoie la solution saline nouvellement diluée dans le générateur (bouilleur) et le cycle recommence.
(condensation) puis envoyée dans l’évaporateur (3).
L’eau est introduite pratiquement sous vide
dans l’évaporateur à l’intérieur duquel se
trouve un échangeur traversé par l’eau du
circuit de climatisation (appelée eau glacée
du circuit d’utilisation). Sous l’effet du vide
poussé (0,7 kPa), l’eau se détend et s’évapore
à 5°C, en prélevant de la chaleur à l’eau circulant dans l'échangeur.
L’eau du circuit d’utilisation (4), circulant
dans l’échangeur est ainsi refroidie de 12°C à
7°C. Il y a donc production d’eau “glacée”.
L’absorbeur (enceinte qui communique avec
l’évaporateur) contenant la solution concentrée en bromure de lithium au niveau du
Chaudière à gaz.
Compétitivité
ESTIMATION DES CONSOMMATIONS MENSUELLES DE FROID
Coût d’investissement maîtrisé :
• réduction possible des coûts d’infrastructure électrique (alimentation, ticket d’accès…),
• économies d’investissement possibles sur
le poste génie civil de la chaufferie
(implantation extérieure ou machine à
absorption et chaudière dans le même
local technique, une seule machine produit le chaud et le froid).
Économie d’exploitation :
• coût annuel d’exploitation (chaud + froid)
plus faible que la solution traditionnelle
dès lors que la machine n’est pas utilisée
qu’en été,
• économie de maintenance.
(mise en évidence de l’intérêt du free cooling)
30 000
en kWh
20 000
10 000
0
– 10 000
J
F
M
A
M
J
J
Ventilation - Air neuf
A
S
O
N
D
Apports
Technologie éprouvée
• Développement important à l’étranger,
notamment au Japon et aux Etats-Unis,,
mais aussi en Europe : Italie, Espagne,
Allemagne et maintenant en France.
• Fiabilité : peu de pièces mécaniques sont
en mouvement et, en conséquence, la
technologie offre une grande pérennité.
• Performance : le rapport prix de l’énergie /
coefficient de performance est intéressant
toute l’année.
• Souplesse avec une commande à distance,
et une électronique performante.
Simplicité d’exploitation
Centrale de traitement d’air en toiture.
• Un seul et même technicien exploite les
chaudières de production d’eau chaude et
d’eau glacée (groupes à absorption).
Respect de l’environnement
• Absence de gaz participant au “trou” de la
couche d’ozone (CFC, HCFC).
• Le niveau sonore est réduit.
RÉPARTITION
DES OPÉRATIONS
EN ILE-DE-FRANCE
Tertiaire privé 72 %
Collectivités
locales 10 %
Industrie 18 %
L’eau
L’eau (H2O) existe en abondance dans la nature. En production de froid son utilisation
est limitée en température, son point triple étant à 0,01°C. Dans la pratique il devient difficile de descendre en dessous de 2°C, la pression étant de moins de 7 millibars de pression absolue et sa masse volumique de 5.5 g/m3. Néanmoins toutes les applications du
domaine du rafraîchissement (> 5°C) lui sont parfaitement accessibles. La particularité
de l’eau dans la production de froid par absorption est la suivante : dans une technologie
Eau / Bromure de lithium, elle est le fluide frigorigène. Alors que dans la technologie
Ammoniac / eau (autre couple utilisé dans les machines à absorption), elle joue le rôle
d’absorbeur. Et là ce ne sont plus ses caractéristiques thermiques qui sont utilisées mais
son affinité avec l’ammoniac.
Le Bromure de Lithium
Le Bromure de Lithium (LiBr) est un sel utilisé dans les machines à absorption en solution aqueuse. Il se présente sous la forme de fins cristaux blancs de densité 3,46. Il est
fortement hygroscopique, d’où son utilisation comme absorbeur. Il est incombustible et
non explosif. Il ne présente aucun danger pour l’homme (à moins d’ingestion importante) et la nature. Bien entendu, il faut éviter de le mettre en contact avec des acides forts,
du brome pourrait se former. Aucune réglementation ne lui est assujettie.
La couche d'ozone
Il existe dans la haute atmosphère, vers 40 km d'altitude, une couche d'ozone qui est formée par la transformation de l'oxygène, de formule O2, en ozone, de formule O3, sous l'action des rayons cosmiques. Cette couche d'ozone arrête une grande partie des rayons ultraviolets solaires et sans elle aucune vie ne serait possible sur Terre. La destruction de l'ozone est liée à l'utilisation dans diverses industries
(climatisation, réfrigération, solvants, aérosols) de composés (dont le plus connu est le fréon) à base de fluor et de chlore. C'est le chlore contenu dans la molécule des CFC (chlorofluorocarbones) qui est libéré dans la haute atmosphère et qui détruit l'ozone.
L'exposition à des doses de rayons ultraviolets plus importantes que la normale a des conséquences néfastes pour les animaux et les végétaux et l’homme, chez ce dernier, les actions les plus évidentes des rayons ultraviolets sont l'augmentation du nombre de cancers de la
peau et des cataractes ainsi que la baisse d'activité du système immunitaire, qui intervient en particulier dans la lutte contre les maladies
infectieuses.
Le trou dans la couche d'ozone ne se limite plus à l'Antarctique. Il commence à apparaître d'une façon saisonnière au-dessus de l'hémisphère Nord.
La suppression progressive de la production des CFC et des HCFC (hydrochlorofluorocarbone) est prévue par le protocole de Montréal
du 16 septembre 1987 amendé régulièrement tant au niveau international, européen, que français.
Les gaz à effet de serre
La température à la surface de la Terre est déterminée par la retenue d'une partie du rayonnement solaire par l'eau, les Gaz à Effet de
Serre (GES) et les nuages. Environ 30% du rayonnement solaire qui atteint la Terre est réfléchi par les nuages, les particules de l'atmosphère et la surface de la planète. Le reste est absorbé, puis ré-émis par le sol et l'atmosphère sous forme d'infrarouges. Cette énergie est
piégée par les nuages et les GES, qui agissent comme une vitre de serre, d'où l'expression “effet de serre”. En l'absence de cet effet de
serre, la température moyenne à la surface de la Terre serait d'environ -19°. L'effet de serre est donc un mécanisme naturel qui est à l'origine du climat tempéré dont jouit notre planète. Différents gaz, notamment le gaz carbonique ou le méthane, influent sur ce mécanisme en retenant une partie des radiations solaires, ce qui, à long terme, peut provoquer un réchauffement de la Terre.
Le protocole de Kyoto retient 6 gaz ayant un pouvoir radiatif : CO2, CH4, N2O, CFC, HCFC, PFC et SF6.
Les CFC ont un pouvoir d'absorption des radiations infrarouges plus puissant que le CO2 ; ils sont donc susceptibles d'accroître l'effet de
serre et de réchauffer la troposphère, provoquant de ce fait une augmentation de l'évaporation.
La climatisation au gaz naturel n'utilise pas de CFC.
CONTACTS
Gaz de France
Délégation Régionale Ile-de-France
23 rue de Vienne
75008 PARIS
Tél : 01 53 04 79 93 - Fax : 01 53 04 79 95
http://www.gazdefrance.com
Centre d'information de Gaz de France
pour l'Industrie et le Bâtiment
(CeGIBAT)
44-46, rue du Rocher
75008 PARIS
Tél : 01 47 54 75 10
Fax : 01 47 54 73 97
http://www.cegibat.com
Agence régionale de l’environnement
et des nouvelles énergies (ARENE)
94 bis avenue de Suffren
75015 PARIS
Tél. : 01 53 85 61 75
Fax : 01 53 85 61 69
E-Mail : [email protected]
http://www.areneidf.com
Ce document a été réalisé
avec l’aide de Gaz de France et de la Salle Gaveau.
Nous remercions particulièrement
J.-L. DEVEAUTOUR et J.-M. FOURNIER
pour leur efficace collaboration.
DÉLÉGATION RÉGIONALE
PARIS - ILE-DE-FRANCE
BLCommunication 04/01 - Photos F. Dunouau
Institut Français du Froid Industriel (IFFI)
292, rue Saint-Martin
75003 PARIS
Tél : 01 40 27 21 65