Etude de cas :
La récupération de chaleur chez Avient
Avient Corporation (anciennement PolyOne) est un fournisseur de matériaux polymères spécialisés, de services et de solutions avec des opérations dans les formulations de polymères spécialisés, les systèmes de couleurs et d'additifs, la distribution de polymères et les résines vinyliques spécialisées.
La durabilité est une partie intégrante de la stratégie de la société Avient.
Ceci concerne tant le développement de solutions durables au niveau de ses produits, que l’optimisation de sa consommation énergétique.
Plus d’info sous https://www.avient.com/company/sustainability
Energy Crew a accompagné Avient dans son analyse énergétique afin d’identifier les solutions optimales au niveau de 2 projets.
Sur les groupes HVAC, il est conseillé d’envisager d’abord de réduire les débits avant de récupérer la chaleur...
Les solutions de groupes HVAC double flux sont a priori séduisantes. En effet, ces solutions prévoient de récupérer la chaleur de l’air extrait pour l’injecter au niveau de l’air entrant. Les consommations d’énergie liée à la chauffe du débit d’air entrant sont dès lors réduites.
Cette récupération de chaleur peut se faire de différentes manières :
- Soit via un échangeur à plaques croisant l’air entrant avec l’air sortant ;
- Soit via un échangeur de chaleur de type roue de récupération croisant l’air entrant avec l’air sortant;
- Soit via un système de batteries à eau glycolée (on a alors 2 échangeurs et une boucle d’eau glycolée qui transfère la chaleur de l’un à l’autre).
VMC double flux
Etant donné la volonté d'Avient de récupérer la chaleur perdue, cette solution du double flux était envisagée dans la cadre du remplacement d’un groupe de pulsion et d’extraction gérant la ventilation et le chauffage d’un laboratoire.
La question qui se posait est donc la suivante :
Poursuivre (comme avant) avec du simple flux ou s'équiper de double flux pour récupérer la chaleur et ainsi réduire nos besoins en chauffage ?
Pour faire le choix entre les 2 solutions, nous avons considéré entre autres :
la quantité de débit d’air (les m³/h), le nombre d’heures de fonctionnement, ainsi que la proximité entre la pulsion et l’extraction.
Avec un débit d’air élevé, un nombre d’heures de fonctionnement élevé, et une distance courte entre la pulsion et l’extraction, une solution « double flux » sera plus intéressante.
Nous devions également vérifier que le débit d’air prévu était bien nécessaire et/ou nécessaire en permanence.
En effet, s’il est possible de réduire le débit d’air, il y a évidemment moins de besoins en chauffage. La meilleure énergie est celle qu’on ne consomme pas !
En discutant et en analysant les besoins avec les personnes concernées, nous avons rapidement identifié que les diverses machines du laboratoire fonctionnent à des moments différents et le nombre de machines en fonctionnement n’est donc pas toujours le même.
Il était donc intéressant de réaliser une régulation des débits d’air en fonction du nombre de machines en fonctionnement !
Plutôt que de fonctionner en permanence avec un débit de 10 000 m³/h, il s’avère possible de réaliser une régulation du débit d’air entre 3000 et 10 000 m³/h.
Avec cette optimisation de réduction de débit, des économies sont réalisées au niveau du chauffage et, pour ce qui concerne le choix du nouveau groupe, le double flux ne se justifie plus.
L’investissement complémentaire pour le double flux peut donc être consacré à un autre projet.
Energy Crew a accompagné Avient dans cette analyse de leur projet de chauffage du laboratoire pour les aider à identifier la solution optimale.
Réservez un appel gratuit ...
Optimiser en continu le fonctionnement de sa pompe à chaleur pour en tirer le meilleur parti.
Avient a d’importants besoins en froid pour refroidir entre autres leurs extrudeuses.
Ce froid est produit grâce à des compresseurs refroidissant une boucle d’eau glycolée.
Fidèle à sa politique énergétique, Avient s’est équipé d’une pompe à chaleur qui récupère la chaleur du retour d’eau glycolée.
Cette chaleur à basse température, captée par la PAC, est rehaussée à une température plus élevée, vers 50°C.
Cette eau chaude à 50°C est utilisée à différents postes : pour du chauffage dans des aérothermes, et pour préchauffer l’eau chaude sanitaire…
Pompe à chaleur chez Avient
► Plusieurs de ces utilisations ont lieu toute l’année (l’eau chaude sanitaire mais c’est aussi le cas de certains chauffages), ce qui est un premier critère important pour rentabiliser la PAC.
Lorsque les besoins en eau chaude sont uniquement des besoins de chauffage, en saison froide, une pompe à chaleur de récupération est nettement moins intéressante puisqu’il y a une grande partie du temps où elle ne fonctionnera pas.
Avient a réussi à profiter de son atout au niveau de ses besoins en chaleur pour l’installation de cette PAC.
► Toutefois, ces besoins fluctuent dans le temps, au cours de la journée et des semaines. Un autre critère à suivre est donc la température de l’eau de retour de cette boucle d’eau chaude récupérée. Si les besoins ont été trop faibles, la température de l’eau au retour sera élevée, peu de chaleur aura finalement réellement été récupérée et, de ce fait, c’est de l’eau chaude qui retourne au chiller.
Il est donc important de ne pas se limiter aux calculs théoriques initiaux et de suivre en pratique, en continu, les besoins réels en chaleur de l’entreprise. Ce suivi en temps réel peut montrer qu’il reste de la chaleur disponible à certains moments, qui pourrait alimenter l’un ou l’autre consommateur supplémentaire à raccorder sur cette boucle de récupération.
► Un troisième critère pour tirer au mieux parti de la PAC est le delta de température entre l’entrée et la sortie dans la PAC ou autrement dit, la valeur de la température à l’entrée et la valeur de la température à la sortie (température de consigne). Si la température en sortie peut être plus basse, la pompe à chaleur aura « plus facile », son COP (Coefficient de Performance) en sera amélioré.
Pour savoir s’il est préférable de fonctionner avec une température fixe en sortie ou une température variable détériorant à certains moments le COP mais augmentant le nombre d’heures de fonctionnement de la pompe à chaleur, une analyse est nécessaire
Cette analyse permettra de trouver le meilleur compromis.
Au final, l’idéal est de réaliser le monitoring des températures et des débit, grâce à des capteurs et compteurs, pour suivre en temps en réel le fonctionnement de la PAC afin d’en optimiser la paramétrisation en fonction des divers scénarios de fonctionnement rencontrés dans l’entreprise.
Cette pompe à chaleur optimisée en continu au niveau de son fonctionnement et de son COP permet de limiter, grâce à une récupération de chaleur optimisée, les besoins en chaleur et en froid de Avient.
Energy Crew a accompagné Avient dans cette analyse de fonctionnement de leur PAC.