Compresseur Scroll l’injection dynamique de vapeur pour traiter les flash gas

La technologie Copeland dévoilée fin 2021 sous le nom de DVI permet de suralimenter la chambre de compression des compresseurs Scroll sans complexifier l’installation. D’où des performances énergétiques améliorées à moindres frais par rapport à d’autres systèmes plus complexes aussi à maintenir sur la durée.

Faut-il rappeler que l’inconvénient principal du CO₂ transcritique, dans sa version de base, est de perdre en efficacité énergétique au-delà d’une température extérieure supérieure à 20 °C, autrement dit au-delà d’une température de condensation de 30 °C. Pour pallier ce problème à une époque où le réchauffement climatique touche de plus en plus de zones géographiques, on connaissait surtout jusqu’ici la compression parallèle et/ou l’adjonction d’éjecteurs de vapeur. Pour être efficaces, ces technologies de plus en plus répandues, n’en restent pas moins relativement complexes, coûteuses tant en matière d’investissement que de maintenance. Autant de critères qui, s’ils peuvent se justifier sur des installations de tailles importantes, ont du mal à s’imposer pour de moindres besoins comme dans les surfaces alimentaires de moins de 2 000 m² par exemple. 

L’injection dynamique de vapeur, DVI en anglais

Face à ce constat et dans un contexte, le CO₂ transcritique tend à s’imposer pour répondre aux exigences de la F-Gas en Europe notamment. Aussi, Copeland, spécialiste de longue date des compresseurs Scroll, a mis au point sa technologie DVI sur laquelle ne reposent pas moins de 12 brevets souligne Eric Violon, Directeur général d’Emerson France. Le DVI pour « Dynamic Vapor Injection » ou Injection dynamique de vapeur en français, permet de suralimenter la chambre de compression du Scroll avec du fluide frigorigène issu directement depuis le ballon de détente, où d’un économiseur via une vanne d’injection. Cette injection intermédiaire, uniquement possible sur des compresseurs rotatifs et pas sur des semi-hermétiques à piston, se produit d’une manière très localisée au niveau de la compression des 2 spirales du compresseur, explique François Lemoine, responsable commercial réfrigération d’Emerson France.

COPELAND
Efficacité du Scroll Copeland'" C02 versus les systèmes Standards Booster C02 actuels en fonction des régions Européennes*

Une efficacité énergétique supérieure

La technologie DVI permet du même coup de s’affranchir de la compression parallèle qui existe dans d’autres systèmes Booster, tout en affichant une efficacité énergétique jusqu’à 10 % supérieure vis-à-vis d’un système basique (sans compression parallèle).

Cette technologie DVI permet d’égaler les performances d’un système avec compression parallèle, mais pourtant avec un seul compresseur. L’un des premiers avantages est donc d’avoir 1 seul étage de compression en moyenne et basse température avec la possibilité de moduler le compresseur de 15 à 90 Hz, souligne Éric Violon. Parmi ses autres avantages, la technologie repose sur des compresseurs plus légers et compacts avec un mode de fonctionnement plus silencieux. Selon ses concepteurs, le système DVI fait aussi ses preuves quelle que soit la zone géographique où le groupe est installé, avec des possibilités de fonctionnement optimisé à des températures extérieures de plus de 40 °C. Des performances qui lui permettent aussi d’afficher des rendements semblables aux centrales équipés d’éjecteurs, dont la technologie est plus coûteuse et, étant paramétrable, plus complexe, surtout pour la maintenir sur la durée, souligne François Lemoine.

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Efficacité du Scroll Copeland'" C02 versus les systèmes Standards Booster C02 actuels en fonction des régions Européennes*

Une électrovanne tout ou rien

Plus simples à mettre en service, les installations équipées des compresseurs Scroll CO₂ DVI se targuent aussi d’une maintenance a minima, le système mettant «seulement» en œuvre une électrovanne tout ou rien. Présenté en France à l’occasion du Sifa, le lancement de la gamme de groupe de condensation ainsi équipés a suscité notamment de nombreuses questions sur la boucle de régulation, expliquent nos interlocuteurs qui ont dû préciser que celle-ci est elle-même conçue par Emerson. Ce qui permet de maîtriser dans sa globalité : le DVI, la variation de fréquence, le contrôle des limites de fonctionnement des compresseurs, les boucles de régulation sur l’huile…

Autres spécificités mises en avant par les concepteurs, le compresseur est doté du nouveau contrôleur de système Copeland XC Pro qui surveille, collecte et analyse en continu les données : les algorithmes les transforment en informations exploitables pour les diagnostics à distance et la maintenance prédictive ainsi que pour l’analyse des performances. ? PLM

Des groupes de condensation équipés avec DVI

Tout en développant les nouveaux compresseurs CO₂ DVI, Copeland a mis au point sa nouvelle gamme de groupes de réfrigération équipés des nouveaux Scrolls CO₂ avec la technologie DVI (baptisé New Cool). Destinée notamment aux supermarchés de petites et moyennes tailles, elle comprend actuellement quatre groupes moyenne température avec entre 15 et 50 kW de puissance frigorifique adaptés jusqu’à 44 °C de température ambiante. La conception modulaire intègre une partie compression compacte et un gas-cooler dont la position peut varier en fonction de l’architecture des bâtiments où les groupes sont installés. Les groupes peuvent en effet être installés groupés ou séparés, en intérieur ou en extérieur tandis que le gaz cooler peut être placé horizontalement, verticalement ou posé au sol. Selon les concepteurs, tous les éléments du système sont conçus pour réduire au maximum les émissions sonores et les vibrations. Ceci comprend l’atténuation du bruit du compartiment du compresseur ainsi que l’utilisation de ventilateur EC et de compresseurs basse vibration. Comme le système adapte en continu sa puissance à la demande réelle, cela évite les fonctionnements bruyants du marche/arrêt. Un mode nocturne spécifique prend en compte la diminution des besoins pendant la nuit, d’où une réduction de la puissance des ventilateurs et du compresseur et donc du niveau sonore et de la consommation d’énergie.

Autres précisions : les groupes peuvent être raccordés à un système de gestion de bâtiment, pour une gestion complète du magasin.