Machines à absorption liquide - Systèmes ammoniac-eau. Technologie

Les propriétés du mélange binaire ammoniac-eau NH₃-H₂O, présentées dans l’article [BE 9 736], permettent de concevoir des machines à absorption liquide qui sont décrites dans cet article. Ces machines à absorption se différencient des machines à absorption liquide H₂O-LiBr sur plusieurs points (notamment le niveau de pression et le fait que la vapeur est un mélange) qui ont des conséquences importantes pour la conception des unités et la technologie utilisée.

Pour les applications industrielles avec production de froid à des températures négatives, le cycle à un étage est majoritairement utilisé conduisant à des valeurs de coefficient de performance COP dépendant de la température du froid produit mais inférieures à 0,5 pour des valeurs négatives. Ce cycle à un étage est également utilisé pour des unités de production d’eau glacée pour la climatisation à partir de l’énergie solaire. Ces unités présentent des COP allant de 0,47 pour du froid négatif à 0,7 pour des plafonds rafraîchissants.

Des cycles à 2 ou 3 étages sont mis en œuvre pour le froid industriel à plus basse température (allant jusqu’à – 50 °C voire – 60 °C) mais ils requièrent des températures de source chaude plus élevées pouvant atteindre 175 °C.

Le cycle GAX (Generator, Absorber, heat eXchanger) est utilisé pour les refroidisseurs de liquide pour la climatisation et pour les pompes à chaleur PAC au gaz naturel. Un COP de 0,7 est obtenu pour du froid positif à 7 °C et un COP_chaud de 1,5 est obtenu pour une PAC air/eau (7/35 °C).

L’ammoniac étant un fluide toxique et légèrement inflammable, les unités contenant plus de 2,5 kg d’ammoniac sont soumises à des règles pour leur implantation dans des établissements recevant du public. Les pompes à chaleur PAC aérothermiques de puissance inférieure à 70 kW (contenant moins de 11 kg d’ammoniac) doivent être localisées à l’air libre alors que les PAC géothermiques peuvent être situées à l’intérieur dans un espace à accès autorisé uniquement. Les unités de froid industriel de plus forte puissance doivent respecter la norme NF EN 378 et être donc situées également dans des locaux à accès autorisé uniquement.

Les unités NH₃-H₂O de pompe à chaleur et de refroidisseur de liquide au gaz naturel (ou au GPL) sont fabriquées en moyenne série pour un marché limité comparé au marché des machines H₂O-LiBr. Les unités de froid industriel, quant à elles, sont fabriquées à la demande suivant un cahier des charges spécifique.

De plus, des unités NH₃-H₂O de climatisation solaire ainsi que des unités utilisant un cycle à diffusion à faible COP mais ne comportant aucun composant mécanique et totalement silencieuses pour des applications en caravane, chambre d’hôtel, etc. sont proposées.

Avec la rénovation énergétique, ces systèmes NH₃-H₂O aspirent à se développer dans plusieurs directions :

• les pompes à chaleur réversibles fonctionnant au gaz incorporant du biogaz ;

• les unités de froid industriel valorisant la chaleur fatale à des températures supérieures à 130 °C (hauts fourneaux, éco-parcs industriels, cycles combinés, etc.).

Comme il est d’usage dans la profession, les titres et les pourcentages, indiqués dans cet article, sont sauf précision contraire massiques et relatifs à l’ammoniac.