Free-chilling avec les tours de refroidissement

Le free-chilling est une technique de rafraichissement peu connue en France et pourtant très efficace en termes d’efficacité énergétique pour toute la chaine des équipements de confort.

Rappelons en quoi consiste le free-chilling, car beaucoup confondent encore le free-chilling (chiller : refroidisseur en anglais) et le free-cooling (cooling : rafraîchissant en anglais).

• Le free-chilling est un rafraichissement sans apport d’énergie frigorifique obtenu à partir d’ un aéroréfrigérant ou d’une tour de refroidissement qui refroidira l’eau à la place du groupe de production d’eau glacée dans les périodes ou l’air sec (et humide dans le cas de la tour ou d’un aéroréfrigérant adiabatique) sera suffisamment froid.
• Le free-cooling : sera obtenu au moyen de l’air frais introduit dans le local de façon naturelle ou mécanique qui viendra compenser l’air chaud que l’on évacuera à l’extérieur.

Le free-chilling permet d’optiliser considérablement l’efficacité énergétique des besoins de rafraichissment d’un immeuble, en utilisant au maximum les frigories natuelles extérieures, et en minimisant au maximum le fonctionnement thermofrigorifiques des chillers (groupes froids). La température du circuit obtenu en free-chilling s’éloigne donc condidérablement du régime d’eau glacée bien connue (6/12° ou 7/13°C) pour atteindre des niveaux plus proches des 13/18°C nettement plus favorables à des rafraichissements doux et des COP machines - quand elles sont sollicitées - des plus élevés.

C’est le free-chilling « humide » qui présente un intérêt majeur avec une boucle d’eau réfrigérée produisant le meilleur bilan énergétique. Voici son principe de fonctionnement
L’installation produit naturellement de l'eau réfrigérée à une température inférieure de quelques degrés de moins que celle de l'air l'extérieur ou plus exactement celle de sa température humide, à l’aide d’un aéroréfrigérant sec ou adiabatique. L'eau est refroidie à l'intérieur de l'aéroréfrigérant par l'air extérieur. Si la température de la boucle est suffisamment fraiche, la machine frigorifique n'a pas besoin d'être mise en service. Dans le cas contraire, elle s’enclenche toujours avec un compromis de niveau de température afin d’obtenir le meilleur COP frigo annuel.

L'économie d'énergie est importante et la rentabilité du projet est d'autant plus élevée que les besoins de refroidissement sont importants et que l'installation s'y prête.

La température extérieure étant plus basse la nuit (écart diurne), on pourra d'autant plus recourir au refroidissement nocturne des locaux grâce au free-chilling et aux émetteurs à basse température qui extrairont la chaleur stockée dans la structure du bâtiment. Bien souvent, dans cette période, les aéroréfrigérants n'auront même pas besoin de fonctionner en adiabatique.

Free-chilling avec fonctionnement alternatif du groupe de production d'eau glacée ou de l'aéroréfrigérant - Doc. A. GARNIER

Taux de couverture annoncé par un constructeur Installation en free-chilling sec réalisé à Lyon, suivant différentes températures d'eau glacée

• Filiale du groupe ESSILOR, BBGR est le second fabricant de verre à l’échelle européenne.
• Projet d’envergure sur 4 ans. Remplacement des installations climatiques et de froid datant de plsu de 24 ans
• Entre 1,5 M€ et 1,7 M€ d’investissement
• Des ROI sur les investissements supplémentaires au remplacement en 1 pour 1 compris entre 5 et 6 ans.
• Des certificats d’économie d’énergie.
• BET et crédits schémas : BET Alain Garnier.

Schéma de production des différentes énergies

Taux de couverture du free-chilling couplé à du froid thermodynamique

Solution dry-cooler adiabatique retenue : Spartium de la gamme Trillium

AVANTAGES
Hautes performances thermiques

• Températures de pré-humidification de l’air proches de la température de bulbe humide
• Augmentation de la puissance jusqu’à 40 % par rapport à l’aéroréfrigération
• Réduction de la consommation d’énergie
• Températures de process basses

Sécurité de fonctionnement

• Pas de recirculation d’eau
• Pas d’eau stagnante
• Pas de génération d’aérosols
• Pas d’entraînement vésiculaire

Economies d'eau

• Plus de 80 % d’économies d’eau par an par rapport aux tours de refroidissement
• Périodes de fonctionnement adiabatique courtes et limitées

• Lecture recommandée:
  Rénovation des installations de CVC
  Exemple référent dans l’industrie avec la filiale du groupe ESSILOR, BBGR.