Un guide du débutant sur les systèmes de réfrigération au CO2

Le réfrigérant naturel devient de plus en plus populaire à la suite des réglementations environnementales.

Les réglementations sur les réfrigérants deviennent de plus en plus strictes, en particulier dans des États comme la Californie, où, à partir de l'année prochaine, une limite de 150 GWP sera imposée pour les installations nouvelles ou entièrement rénovées qui utilisent des équipements de réfrigération commerciaux contenant plus de 50 livres de réfrigérant. Le gouvernement fédéral n'a pas encore adopté cette limite de faible GWP, mais elle pourrait être sur la table. À l'heure actuelle, l'Environmental Protection Agency (EPA) est en train de déterminer comment elle administrera la réduction progressive de la production et de la consommation de HFC aux États-Unis. S , et le règlement final devrait être terminé d'ici octobre.

De nombreux détaillants alimentaires envisagent leurs options de réfrigérant depuis plusieurs années, et lorsqu'ils recherchent des alternatives de moins de 150 GWP, le CO2 est généralement un concurrent de premier plan. Avec un GWP de 1, il est respectueux de l'environnement et ne sera probablement pas éliminé à l'avenir ; cependant, le CO2 fonctionne à une pression beaucoup plus élevée que les réfrigérants HFC traditionnels, ce qui peut inquiéter à la fois les sous-traitants et les utilisateurs finaux. Pour les entrepreneurs qui travaillent avec le CO2 depuis des années, une bonne préparation et une collaboration étroite avec les équipementiers contribuent grandement à atténuer le facteur de peur.

Mise en route

CoolSys, dont le siège est à Brea, en Californie, et qui est la société mère des sociétés de services de réfrigération et de CVC à l'échelle nationale, est impliquée quotidiennement dans la conception, l'installation et/ou l'entretien des systèmes de CO2, a déclaré Bryan Beitler, vice-président et ingénieur en chef chez CoolSys.

La société a conçu et installé son premier système au CO2 en 2010 dans un supermarché du sud de la Californie. La conception était un système sous-critique avec un cycle supérieur R-134a sur CO2, et le système combinait un rack à basse température parallèle à défilement et une alimentation en CO2 pompé pour les appareils à basse et moyenne température. CoolSys était l'ingénieur responsable des plans de réfrigération et de mécanique du projet, mais a également travaillé en étroite collaboration avec le fabricant de racks, car c'est leur conception de rack qui a été intégrée aux plans du projet.

Comme il s'agissait de leur première installation au CO2, le personnel de CoolSys s'est rendu dans les locaux de l'OEM avec leur client commun pour examiner les détails de conception. L'OEM était également sur place lors de l'installation et du démarrage et a joué un rôle essentiel pour s'assurer que CoolSys était au courant de toutes les nuances nouvelles ou étrangères aux techniciens sur le terrain, a déclaré Beitler.

"Nous avons essayé de nous entourer d'autant d'entités de soutien que possible pour nous assurer que nous étions préparés à l'avance et qu'il y avait peu de surprises", a-t-il déclaré. « La première expérience est toujours passionnante, mais il a fallu investir du temps pour bien comprendre ces premiers projets. Il s'agit toujours de « juste réfrigération » ; cependant, le cycle semble un peu différent. Il est important de visiter les systèmes d'exploitation, de profiter de ce qui se trouve sur Internet pour les pièces justificatives, de parler à ceux qui ont eu de l'expérience et de s'appuyer sur les fabricants de composants pour soutenir leurs produits. La répétition va de pair avec les niveaux de confort, donc plus vous installez et plus il y a de techniciens impliqués, plus le niveau de confort est élevé. ”

Le premier système CO2 transcritique installé par South-Town Refrigeration & Mechanical (STRM), Brooklyn Park, Minnesota, remonte à 2017. un congélateur. Le système a été configuré pour utiliser de l'eau réfrigérée via une boucle d'eau de la ville, ce qui en fait l'application parfaite pour l'efficacité, a déclaré Ryan Welty, vice-président de STRM.

Pour préparer cette première installation, STRM a demandé à l'OEM d'aider à concevoir et à concevoir le système, ainsi qu'à former ses techniciens. La société a également embauché l'OEM pour le démarrage afin de l'aider au besoin.

"Dans l'ensemble, nous étions préparés et prêts à résoudre tous les problèmes au fur et à mesure qu'ils se présentaient", a déclaré Welty. « Nous concevons et/ou installons désormais des systèmes de CO2 tous les mois sur l'ensemble de notre empreinte. Nous avons installé six systèmes au cours des deux dernières années et prévoyons d'en installer trois ou plus en 2021. ”

Chez Omni Mechanical Solutions à Livermore, en Californie, les équipementiers conçoivent principalement les systèmes au CO2 que l'entreprise installe. La plupart d'entre eux sont des systèmes en boucle, a déclaré Joe Tenca, président et chef de la direction d'Omni Mechanical Solutions, et son entreprise installe généralement en moyenne un système par an. Afin de se préparer à la première installation, lui et son personnel ont suivi une formation dispensée par un FEO.

"Les systèmes au CO2 ne sont pas si différents des systèmes au HFC", a-t-il déclaré. «Ils fonctionnent à une pression plus élevée, mais leur conception est similaire à celle de nombreux anciens systèmes à deux étages qui étaient courants sur le marché. De plus, il y a des soupapes de sécurité et de décharge partout dans le système pour éviter qu'un accident ne se produise. Ils sont également contrôlés à 100 % par des systèmes de contrôle qui surveillent toute l'activité du système, du rack aux boîtiers et bobines. ”

Ce qu'il faut savoir

Welty convient que bien qu'il n'y ait pas trop de différences entre les systèmes au CO2 et au HFC, il y en a quelques-unes qui doivent être prises en compte.

"Un système CO2 obligera l'utilisateur final à maximiser sa stratégie de contrôle grâce à l'utilisation de vannes électroniques", a-t-il déclaré. « Il s'agira également d'un système de tuyauterie en boucle avec une tuyauterie de petit diamètre, ce qui signifie que sur une installation, l'entrepreneur en électricité doit travailler avec nous plus étroitement pour s'assurer que tout est correctement configuré du point de vue des contrôles. L'installation du tuyau pour le projet devrait cependant aller un peu plus vite, car il s'agit d'un tuyau plus petit et il y en a moins car il s'agit d'un système en boucle. ”

Beitler a ajouté que même si le processus de transfert de chaleur est encore assez similaire entre les systèmes au CO2 et au HFC, certains éléments uniques liés à la sécurité, aux pressions du système et au cycle de réfrigération méritent d'être notés.

"Comme le CO2 est un réfrigérant à pression plus élevée, il est important que le concepteur et l'installateur sélectionnent et installent les composants à pression nominale appropriés pour correspondre à la conception du système", a-t-il déclaré. "Les tubes, les vannes et tous les composants doivent être conçus pour une utilisation dans une application à haute pression. Le concepteur doit comprendre les composants appropriés à spécifier et également fournir des détails de conception clairs pour s'assurer qu'il existe un chemin ininterrompu vers la soupape de décharge de sécurité que le réfrigérant doit suivre en cas d'excursion de pression. Enfin, les détendeurs électroniques (EEV) sont utilisés exclusivement dans les applications DX, de sorte qu'un plan de contrôle doit être incorporé qui met l'accent sur les contrôles des appareils pour chaque évaporateur. ”

En effet, les systèmes CO2 utilisent beaucoup plus de commandes électroniques que les systèmes HFC, car les EEV sont utilisés sur tous les luminaires. Pour cette raison, Tenca a déclaré que les sous-traitants devraient s'assurer que leurs techniciens sont à l'aise et compétents pour travailler sur les systèmes de contrôle.

Beaucoup des mêmes techniques d'installation qui sont utilisées pour les réfrigérants HFC traditionnels s'appliquent également au CO2, mais selon Beitler, les conseils suivants aideront à assurer une installation en douceur :

• Un système propre est primordial, donc toujours purger avec de l'azote dans la bonne proportion ;

• Si une tuyauterie en fer-cuivre haute pression est utilisée, assurez-vous que tous les raccords et tubes sont à haute pression. Lors des tests de pression, les pressions de test doivent s'aligner sur les valeurs nominales du système ;

• Disposez d'un système de détection des fuites à l'hélium avant l'évacuation afin de localiser les fuites difficiles à trouver ;

• Les méthodes de charge sont quelque peu différentes des réfrigérants chimiques, alors assurez-vous qu'il y a une pression de vapeur adéquate dans le système avant d'introduire du liquide, sinon la formation de neige carbonique qui en résulte à l'intérieur du système pourrait gâcher votre journée ;

• Assurez-vous que la bonne qualité de CO2 est utilisée. La plupart des fabricants recommandent la qualité Coleman, qui a un niveau de pureté similaire au CO2 de qualité boisson. La chaîne d'approvisionnement ne dispose pas toujours de CO2 de secours de qualité Coleman, il est donc important de discuter avec les clients de l'établissement d'une charge de secours ;

• Pour maximiser l'efficacité de l'évaporateur, assurez-vous que les contrôleurs de boîtier fonctionnent correctement au démarrage, car cela donne le ton pour de bonnes températures de produit et un fonctionnement efficace. Selon le fabricant du contrôleur de boîtier, chaque vanne peut être équipée d'un transducteur, d'un capteur de température d'aspiration et de capteurs de température d'entrée et de sortie de serpentin à étalonner et à vérifier.

Si tout cela semble trop compliqué ou déroutant, soyez assuré que ce n'est vraiment pas le cas, a déclaré Welty. Surtout si les entrepreneurs et les techniciens profitent des programmes de formation offerts par la plupart des équipementiers.

"Au début, nos techniciens étaient intimidés par les systèmes au CO2, mais une fois qu'ils l'ont mis en marche, ils ont réalisé que ce n'était pas différent et qu'ils avaient les compétences et les capacités nécessaires pour travailler sur ces systèmes", a-t-il déclaré. "Si vous êtes nouveau dans les systèmes au CO2, prenez votre temps et réfléchissez à tout ce que vous faites. Utilisez la méthode de « mesurer deux fois et couper une fois », et n'ayez pas peur d'appeler à l'aide ou de poser des questions aux autres. ”

Les entrepreneurs ne doivent pas non plus laisser la peur des nouvelles technologies les dissuader de se renseigner sur les systèmes au CO2, car ils constitueront une grande partie de l'avenir de la réfrigération commerciale et industrielle, a déclaré Beitler. Il a ajouté que les clés pour atténuer les peurs ou la nervosité comprennent la formation, les outils et l'équipement appropriés ; s'assurer que les techniciens ont une bouée de sauvetage à atteindre lorsqu'ils se retrouvent dans un embouteillage ; fournir à l'avance des instructions de base sur la sécurité et le fonctionnement du système ; et enfin, la répétition.

"Ces systèmes sont sûrs, les techniques d'installation sont similaires aux réfrigérants chimiques, et les systèmes se contrôlent et fonctionnent assez bien", a-t-il déclaré. "Tous les aspects du travail avec les systèmes au CO2 ont été enrichissants et stimulants, mais notre entreprise a eu la chance d'opérer à la pointe de la technologie et d'acquérir de l'expérience et des connaissances sur ces systèmes au fur et à mesure de leur évolution. ”

Transcritique et sous-critique

La plupart des systèmes au CO2 installés aujourd'hui sont transcritiques ou sous-critiques. Ces termes font référence à l'état du côté haute pression du système, donc essentiellement, un système transcritique fonctionne au-dessus du point critique (87. 8°F et 1 070 psi) et un système sous-critique fonctionne en dessous du point critique.

Les systèmes transcritiques ont été introduits à l'U. S marché au cours des cinq dernières années, a déclaré Bryan Beitler, vice-président et ingénieur en chef chez CoolSys, et ils ont permis à l'industrie d'appliquer du CO2 dans des climats plus chauds sans avoir à utiliser un cycle supérieur sous-critique s'il est utilisé avec des systèmes de refroidissement ou d'éjection de gaz adiabatique. Cela élimine le besoin d'avoir un cycle supérieur de réfrigération séparé, ce qui peut être un facteur de coût.

"Des considérations énergétiques sont à l'étude concernant le fonctionnement en mode transcritique par rapport au mode sous-critique", a-t-il déclaré. «Là où l'équilibre rentable se situe entre les zones climatiques, les heures de fonctionnement transcritique et les premiers coûts associés à un système transcritique par rapport à un système sous-critique sont étudiés par de nombreuses personnes. Plus de données sont nécessaires pour ceux qui prennent des décisions de conception et de coût du cycle de vie à utiliser comme guide. Du point de vue du coût global d'exploitation, plus un système transcritique fonctionne sous-critique pendant des heures, plus les coûts énergétiques seront favorables. ”

Certains utilisateurs finaux ont également examiné le pool de techniciens de service CO2 formés dans un domaine particulier dans le cadre du processus de détermination du système à installer, a ajouté Beitler.

Source (Partielle) : les ACTUALITÉS