Notre Technologie de chauffage et de refroidissement
Périmètre de nos applications
Les technologies de chauffage et de refroidissement couvrent un très large spectre d'équipements. En fonction du besoin, plusieurs solutions peuvent être proposées.
Notre domaine d'expertise concerne les pompes à chaleur et les groupes froids.
Pompe à chaleur
Une pompe à chaleur est un dispositif dont l'objectif principal est de transférer la chaleur présente dans un réservoir thermique, tel que l'environnement, à basse température vers un procédé qui nécessite un chauffage à plus haute température.
La chaleur est transportée par un fluide caloporteur de la pompe à chaleur vers le procédé.
L'utilisation principale des pompes à chaleur est le chauffage de confort. Cependant, les pompes à chaleur sont de plus en plus utilisées dans l'industrie où la chaleur est traditionnellement produite par des chaudières à combustible fossil.
Groupe froid
Un groupe froid est l'inverse d'une pompe à chaleur. Son objectif principal est de transférer la chaleur du procédé à une température relativement faible vers un réservoir thermique tel que l'environnement.
La chaleur est transportée par un fluide caloporteur du procédé vers le groupe froid.
Les groupes froids sont essentiellement utilisés dans l'industrie pour refroidir les procédés. Ils sont aussi souvent utilisés pour le froid de confort lorsque la climatisation est centralisée.
Comment ça fonctionne ?
Bien qu'il y ait des technologies exotiques de pompes à chaleur et de groupes froids en développement, la majorité des pompes à chaleur et des groupes froids utilisent le procédé de CMV pour réaliser le cycle de réfrigération.
En effet, en thermodynamique, le meilleur cycle de réfrigération est le cycle de Carnot inversé. Cependant, réaliser un tel cycle thermodynamique est impossible.
Pour approcher le cycle de Carnot inversé, nous exploitons la loi thermodynamique des phases qui stipule que la quantité de variable qui décrit l'état thermodynamique d'un corps est lié au nombre de phase dans lesquel il coexiste.
Pour un corps pur, cela signifie que :
  • si il se présente sous une seule phase (liquide, solide ou gaz), la temperature et la pression peuvent varier indépendamment.
  • si il se présente sous deux phases (liquide-gaz, liquide-solide, ou solide-gaz), la temperature est liée à la pression.
En exploitation les changements de phase entre l'état liquide et l'état gazeux que sont l'évaporation et la condensation, il est possible de suivre rigoureusement deux étapes du cycle de Carnot inversé: l'étape de détente isotherme et l'étape de compression isotherme. Pour relier ces deux étapes, d'un côté, nous utilisons le procédé de CMV, et de l'autre, nous utilisons un simple détendeur.
Ce cycle de réfrigération fonctionne pour quasiment tous les fluides existants. Cependant, chaque fluide présente une efficacité énergétique intrinsèque atteignable.
Le choix du réfrigérant est un compromis entre différent critère tel que son prix, sa capacité volumétrique à la pression de travail, son impact environnemental et sa dangerosité.
Quel est le problème avec la technologie actuelle ?

La technologie d'aujourd'hui est nocive pour l'environnement.

Les groupes froids et les pompes à chaleur utilisent de façon intensive des gaz fluorés qui sont des gaz très polluants.
Depuis la signature du protocole de Montréal en 1987, la réglementation a toujours évoluée pour contraindre l'usage des réfrigérants fluorés du fait de leurs impacts environnementaux.
La première génération, les CFCs, sont responsables de la destruction de la couche d'Ozone.
La seconde génération, les HFCs, contribuent largement au réchauffement climatique : 1kg de gaz fluorés a le même potentiel de réchauffement planétaire (PRP) que 9,4 tonnes de CO2 pendant 20 ans et 3,5 tonnes de CO2 pendant 100 ans. Les HFCs représentent un tiers des émissions de gaz à effets de serre industriels (hors énergie).
La troisième et dernière génération, les HFOs, sont déjà critiqués en raison des probèmes de sécurité et d'impacts environnementaux connus. Ce sont des gaz inflammables qui soulèvent des questions de sécurité puisque, contrairement au gaz de ville, la température des HFOs peut être très élevée. Ils se dégradent également dans l'atmosphère sous forme de TFA, un polluant très persistant, et d'ozone troposphérique, un polluant qui contribue à la toxicité de l'air.
Dans le monde entier, les gouvernements et les institutions essaient de bannir l'usage des réfrigérant fluorés à fort PRP. L'Europe a déjà acté dans une loi sa ferme intention de bannir l'usage de tels réfrigérants. Les pays d'Asie s'inquiètent de plus en plus inquiets du problème des réfrigérants fluorés. Avec les problèmes environnementaux et de sécurité des HFOs, ce n'est qu'une question de temps avant qu'ils ne soient bannis ou sinon strictement réglementés.
Enfin, bien que les HFOs ne sont pas encore contraints par les réglementations environmentales, ils utilisent de la fluorite comme ressource primaire dans leurs procédés de fabrication. Cependant, la fluorite est une ressource primaire critique. Il est estimé qu'en 2050, tous les gisements connus de fluorites seront épuisés.
Notre Technologie

1/ L'Eau comme réfrigérant

Nous utilisons le réfrigérant le plus naturel du monde : l'Eau! Tout bon thermodynamicien sait qu'il est possible d'utiliser l'eau comme réfrigérant. Ils savent également que l'utiliser est très délicat. Mais délicat ne veut pas dire impossible.
Les dernières technologies ont rendu possible et économiquement viable une solution jusqu'ici réputé trop complexe au début de l'ère de la réfrigération. Non seulement l'eau peut être utilisée comme réfrigérant, elle permet aussi une meilleure efficacité énérgétique que la plupart des réfrigérants fluorés. Sa neutralité environmentale rendu aussi possible l'optimisation du cycle de tels sorte que, pour des conditions de fonctionnement similaires, nous pouvons attendre une efficacité énergétique 30% plus grande que les solutions traditionnelles.

2/ Echangeur à contact direct

Dans les groupes froids et les pompes à chaleur traditionnelle, parce que que les réfrigérants sont polluants et/ou dangereux, le cycle de réfrigération est toujours fermé au sein de la machine pour limiter la quantité de réfrigérant utilisée.
Pour permettre les transfert de chaleur du procédé ver la machine, un circuit de caloporteur est utilisé. Le caloporteur est circulé par une pompe de circulation. En faisant cela, dans le cas d'un groupe froid, le caloporteur froid est transféré de la machine vers le procédé. Dans le procédé, le caloporteur absorbe la chaleur et donc, le caloporteur se réchauffe. Enfin, the caloporteur chaud retourne à la machine et évacue la chaleur dans le cycle de réfrigération en utilisant un échangeur de chaleur.
La pompe à chaleur fonctionne selon le même principe mais d'une façon inversée.
Dans les deux cas, le caloporteur utilisé est souvent de l'eau.

Dans notre cas, le caloporteur et le réfrigération sont le même fluide : l'eau. Ceci est rendu possible car l'eau est ni polluante, ni dangereuse. De plus, l'eau est abordable. Il n'y a donc pas de contraintes environmentales, sécuritaires et économiques à utiliser l'eau en excès.
Dans un tel cas, l'échangeur de chaleur qui sépare le circuit de réfrigération et le circuit de caloporteur n'est pas nécessaire. En supprimant cette échangeur, il est alors possible d'atteindre une efficacité énergétique plus élevé puisque l'échangeur de chaleur est une source d'inefficacité.

Procédé traditionnel

Procédé Leviathan Dynamics

3/ Un compresseur centrifuge multi-étage à haute-vitesse

Le procédé de CMV nécessite de l'évaporation. Cependant, le procédé de CMV avec l'eau comme fluide de travail nécessite un fonctionnement sous vide poussé pour permettre l'évaporation sous basse température.
Le problème avec la vapeur sous vide, c'est qu'elle est très légère. Dans notre procédé, la vapeur d'eau est jusqu'à 100 fois plus légère que l'air. Puisque c'est la masse qui véhicule la chaleur, il est nécessaire de transférer un très grand débit volumique pour obtenir une puissance frigorifique exploitable.
Avec les technologies de compresseur existantes, comparé aux machines qui fonctionnent avec des réfrigérants fluorés, nous aurions besoin d'un compresseur 20 fois plus gros. Pour éviter ce problème, nous avons déceloppé notre propre technologie de compresseur.


Nos avantages
Economique
Les solutions traditionnelles utilisent des réfrigérants fluorés qui sont obtenus par une synthèse chimique complexe. Ces réfrigérants sont onéreux.
De plus, parce qu'ils sont polluants et/ou dangereux, ils doivent être suivis et manipulés avec soin. Ainsi, il y a de nombreux coûts cachés dans toutes les opérations de maintenance.
En parallèle, l'eau est bon marché et facilement disponible. Et puisqu'elle est ni polluante, ni dangereuse, seule un simple système de surveillance est suffisant et les opérations de maintenance sont grandement simplifiées.
Enfin, parce que l'efficacité énergétique de nos machines est meilleure, les coûts d'exploitation sont beaucoup plus faibles que ceux des solutions traditionnelles.
Efficace
Dans nos conditions de fonctionnement, l'eau permet un gain intrinsèque en efficacité énergétique de 5% comparé au R134A.
De plus, l'utilisation de notre procédé à échange direct permet une réduction de la consommation énergétique de 25% sur le point de fonctionnement nominal.
Enfin, dans notre construction, il est beaucoup plus simple d'intégrer le refroidissement libre puisque le condenseur peut être utilisé comme échangeur air-eau. Ainsi, un seul échangeur est nécessaire et aucune perte aéraulique additionnelle n'est générée avec notre construction.
Globalement, pour les procédés qui nécessitent du refroidissement toute l'année, on peut s'attendre à une réduction jusqu'à 60% de la consommation énergétique.
Durable
Contrairement aux gaz fluorés qui ont un grand impact sur l'environnement et qui deviennent rare, l'eau est abondante et non toxique aussi bien pour l'homme que pour l'environnement. C'est un fluide bon marché qui est largement utilisé dans l'industrie : son utilisation ne sera jamais interdite et il sera toujours disponible.
Conscient de ce fait, nous concevons des machines beaucoup plus durables pour qu'elles durent beaucoup plus longtemps, avec une maintenance correcte, que les machines traditionnelles.
La fin de vie de nos machines est aussi beaucoup plus simple à gérer puisqu'elles ne nécessitent pas de dépollution.