Annexe : caractéristiques thermodynamiques des solutions H2O-LiBr
Machines à absorption liquide - Systèmes eau-bromure de Lithium

Les machines à absorption liquide LiBr-eau dont il est question dans cet article sont des convertisseurs thermiques trithermes [BE 9 734].

La principale application de ces machines est la production d’eau glacée à 7 °C à partir d’une source chaude thermique (eau chaude, vapeur, gaz naturel ou fuel, etc.) et en rejetant de la chaleur à la température ambiante.

Les différents cycles utilisés par ces machines sont présentés et analysés à l’aide d’une feuille de calcul permettant de simuler les performances de ces cycles en fonction des conditions opératoires.

La technologie utilisée ainsi que les caractéristiques principales de ces unités sont alors discutées.

Plusieurs types d’unités fonctionnant avec des cycles thermodynamiques différents sont proposés par les constructeurs.

Les unités utilisant un cycle à simple effet présentent un COP (coefficient de performance) nominal compris entre 0,7 et 0,8 et sont alimentées par de l’eau chaude à environ 95 °C ou de la vapeur saturante à 100 kPa.

Les unités utilisant un cycle à double effet présentent un COP nominal plus élevé de l’ordre de 1,3 et peuvent être alimentées soit par chauffage direct avec brûleur intégré (le plus souvent au gaz naturel), soit par chauffage indirect à la vapeur (en général à 9 bar/175 °C) mais de nombreuses autres variantes existent (fuel léger, gaz liquéfié, gaz d’échappement de turbine à gaz, etc.). Ces unités consomment un peu d’électricité, pour actionner des pompes de circulation de liquide, dont la consommation représente moins de 1 % de la puissance frigorifique.

Les unités utilisant ces deux types de cycles sont fabriquées en grande série et représentent la très grande majorité du marché mondial des machines à absorption qui est important avec une croissance d’environ 4 %. En 2018, près de 13 000 GRL (groupes refroidisseurs de liquides) à absorption ont été vendus pour une valeur de près de 1 300 M$. Ce marché des GRL à absorption correspond à 12 % du marché total des GRL.

Ce marché correspond essentiellement à des unités de forte puissance frigorifique (supérieure à 200 kW et jusqu’à 5 MW). Les applications industrielles correspondent à 85 % du marché dont les unités à double effet représentent plus de 80 % avec un taux de croissance légèrement supérieur à celui des unités à simple effet et les unités à chauffage direct correspondent à près de 50 % du marché. Le coût par kW frigorifique de ces installations diminue avec la puissance.

À côté de ces unités, des unités utilisant un cycle à triple effet avec un COP plus élevé compris entre 1,7 et 1,8 et utilisant de la chaleur à 200 °C sont présentées dans l’article mais, pour l’instant, ces unités ne réussissent pas à supplanter les unités à double effet.

Enfin, des pompes à chaleur et des thermotransformateurs, présentés dans l’article, sont également proposés par plusieurs constructeurs sans rencontrer, pour l’instant un franc succès.