Selon Henrik Kudsk, chef de produit chez HB Products
, la commande par capteur de
vapeur permettrait de réduire la consommation d’énergie d’environ 40 % en fonctionnement à charge partielle, par rapport aux systèmes autorégulés conçus pour un rendement à pleine charge.
Ce fabricant danois de composants produit des capteurs destinés aux applications de réfrigération industrielle et commerciale ainsi qu’aux pompes à chaleur, principalement pour des systèmes à grande échelle d’une puissance de 500 kW (142,2 TR) ou plus. Ses produits, compatibles avec tous les réfrigérants naturels, assurent la régulation de l’évaporateur, du niveau et de la gestion de l’huile pour les systèmes utilisant des réfrigérants naturels, notamment l’ammoniac (R717), le CO₂ (R744) et les hydrocarbures.
« Nous constatons que, dans des installations à l’ammoniac en Europe, en Amérique du Sud et aux États-Unis, les entrepreneurs souhaitent simplement utiliser le même système de pompage de liquide qu’il y a 20 ans », a déclaré M. Kudsk. « Grâce à la régulation de la vapeur, il est possible de concevoir un système plus compact utilisant moins d’ammoniac, tout en conservant le même rendement et la même capacité qu’un système plus grand non régulé. »
En 2025, un entrepôt frigorifique allemand a intégré le système de contrôle par capteur de vapeur de HB Products dans un système de réfrigération à l’ammoniac à expansion directe (DX). Par rapport à un site similaire situé à proximité et utilisant une suralimentation en liquide pompé, ce système a permis de réduire la consommation d’énergie de 23 %, selon HB Products.
M. Kudsk s’est récemment entretenu avec NaturalRefrigerants.com au sujet de l’intégration du système de contrôle par capteur de vapeur de HB Products dans des installations nouvelles et existantes, ainsi que des tendances du marché pour les applications à travers le monde.
L’entretien a été remanié pour des raisons de longueur et de clarté.
Quels problèmes d’efficacité constatez-vous, et comment votre technologie peut-elle améliorer le fonctionnement tout au long de l’année ?
Henrik Kudsk : Cette technologie, en particulier pour les systèmes à l’ammoniac à grande échelle, existe depuis si longtemps que les installateurs sont habitués à reproduire des systèmes conventionnels, conçus pour être efficaces à pleine charge, avec un grand réservoir et une pompe fournissant de l’ammoniac liquide aux évaporateurs. Cependant, les entrepôts frigorifiques ne fonctionnent généralement à pleine charge que pendant les mois d’été, lorsque de nombreuses marchandises entrent dans l’installation. Dans les applications de transformation industrielle, les charges de congélation peuvent également varier considérablement, avec des charges élevées au début du processus de congélation, suivies de charges plus faibles à mesure que davantage de chaleur est extraite du produit et que la charge évolue vers le maintien de la température.
En fonctionnement à charge partielle, la quantité de chaleur disponible pour l’évaporation du fluide frigorigène est moindre. Si vous ne réduisez pas de manière significative l’alimentation en liquide, une plus grande quantité de liquide sortira de l’évaporateur et devra être renvoyée vers le séparateur-pompe. Le compresseur étant le moteur de ce processus, il doit fournir un effort plus important, consommant ainsi plus d’énergie que nécessaire.
Notre système se compose d’un capteur qui mesure la quantité de liquide sortant de l’évaporateur et d’un automate programmable (PLC) qui utilise cette mesure pour réguler l’alimentation en liquide de l’évaporateur via une vanne de régulation. Nous maintenons une quantité constante de liquide sortant de l’évaporateur. C’est ce que nous appelons le contrôle de la qualité de la vapeur, et ce système fonctionne pour tous les fluides frigorigènes et quel que soit le débit de circulation. Grâce au contrôle de la vapeur, l’évaporateur peut fournir une puissance frigorifique effective supérieure à charge partielle, car l’alimentation en liquide est mieux adaptée à la charge thermique disponible, ce qui améliore le transfert de chaleur.
Votre solution s’applique-t-elle aussi bien aux nouvelles installations qu’aux rénovations ?
HK : Bien sûr, il est plus facile de mettre en œuvre cette technologie lorsque l’on part de zéro. Cependant, l’un des principaux avantages pour les rénovations réside dans le fait que, si votre système de réfrigération s’avère trop petit pour l’extension de votre site de production, vous pouvez en réalité augmenter la capacité du système et ajouter des évaporateurs grâce à nos commandes par capteur de vapeur. Grâce à nos capteurs, vous pouvez utiliser un séparateur plus petit, car vous n’avez pas besoin de maintenir une quantité aussi importante de fluide frigorigène liquide dans les conduites d’aspiration.
Les rénovations de grands systèmes sont plus complexes, car c’est l’évaporateur le moins performant qui détermine la pression d’aspiration requise. Cela signifie que vous ne pouvez pas optimiser un seul évaporateur et réaliser d’importantes économies, à moins qu’il ne s’agisse du goulot d’étranglement. Vous devez analyser et cartographier l’ensemble du système pour obtenir un fonctionnement optimal.
Le développement de l’algorithme de commande par capteur de vapeur pour des applications spécifiques demande des efforts et un certain investissement, mais, pour les grands systèmes, ce coût est dérisoire par rapport aux économies d’énergie réalisées. Avec des systèmes fonctionnant pendant 20 à 30 ans, une réduction de 40 % de la consommation d’énergie peut représenter une somme d’argent considérable.
Quelles tendances le marché de la réfrigération industrielle observe-t-il à l’échelle mondiale selon HB Products ? À quels projets participez-vous ?
HK : Actuellement, le plus grand marché pour nos capteurs de vapeur est l’Australie. On y construit des systèmes DX à l’ammoniac qui évaporent la totalité du fluide frigorigène liquide. Au lieu d’utiliser un séparateur de liquide final à basse pression, ils utilisent notre capteur pour s’assurer qu’il n’y a pas – ou très peu – de liquide sortant de l’évaporateur. Pour les systèmes DX, le capteur permet de réaliser environ 20 % d’économies d’énergie à pleine charge et 50 % à charge partielle – par rapport à la régulation par surchauffe.
Outre les applications de stockage frigorifique et industrielles en Europe et aux États-Unis, nous observons de nombreux systèmes à l’ammoniac dans des pays d’Amérique latine tels que la Colombie, le Chili et le Mexique, notamment dans le secteur agroalimentaire. Nous accompagnons également des projets utilisant du propane [R290] et du butane [R600], car le secteur des hydrocarbures connaît une croissance rapide. À terme, nous souhaitons aider les installateurs et les utilisateurs finaux, où qu’ils se trouvent, à comprendre que l’installation de grands systèmes de réfrigération sans régulation de la vapeur peut s’avérer légèrement moins coûteuse au départ, mais que la consommation d’énergie peut s’avérer bien plus élevée.
Cette technologie est également appliquée au-delà de la réfrigération. Notre capteur de qualité des vapeurs a été installé sur une immense pompe à chaleur en Suisse. Pour optimiser le rendement, les ingénieurs souhaitent connaître la quantité de liquide en présence. Il est difficile de mesurer environ 3 mm (0,1 pouce) d’ammoniac encore en ébullition au fond d’un grand tuyau alors que le gaz circule à 25 m/s (82 pieds/s). Grâce à notre capteur, nous pouvons obtenir une valeur chiffrée et maintenir le niveau aussi bien à pleine charge qu’à charge partielle.
