Développement d'une pompe à chaleur à eau fonctionnant entre 90 et 130 °C utilisant un compresseur à vis ou un compresseur centrifuge à paliers magnétiques – PACO

Des études ont mis en évidence l'importance des besoins en calories à des températures de 100 à 150 °C (20 TWh/an en France). Par ailleurs, les rejets calorifiques à des températures de l'ordre de 90 °C sont importants. Les pompes à chaleur existantes ne permettent pas de travailler à ces niveaux de températures. Pour développer une pompe à chaleur répondant à ces besoins (PAC Trés Haute Température : PAC THT), l'eau est un fluide frigorigène avantageux : GWP nul, coefficients de performances élevés, disponibilité infinie... Par ailleurs, l'eau est déjà couramment utilisée comme fluide dans des applications de Compression Mécanique de Vapeur (la CMV est une PAC en circuit ouvert) associée à des opérations de déshydratation (concentration plus particulièrement). Dans ces cas, on constate certaines limites liées aux machines de compression (facteur de compression insuffisant pour un investissement acceptable). L'objectif du projet est de réaliser une pompe à chaleur fonctionnant en eau à des températures entre 90 °C et 140 °C et de montrer sa faisabilté industrielle et ses performances. Le principal problème est lié à la compression de la vapeur d'eau. Deux machines de compression potentielles ont été identifiées : - Une machine centrifuge à paliers magnétiques, développée par Johnson Controls, déjà utilisée sur d'autres fluides, répondrait aux besoins de la PAC THT avec quelques modifications ; elle répondrait alors aussi à un besoin dans le domaine de la concentration par évaporation en augmentant les facteurs de concentration accessibles par la CMV, - Un compresseur à double vis, développé par la société suédoise SRM, adaptable à la vapeur d'eau, permettrait des taux de compression très importants (différences de température entre évaporateur et condenseurs supérieures à 40 ou 50 °C).Les principales phases du projet sont : - des études de cas types pour identifier un site d'accueil de la PAC THT après réalisation et essais et un site d'accueil sur un évaporateur de la machine centrifuge à paliers magnétiques, - la conception et la fabrication de la la PAC THT qui pourra être associée avec les deux machines de compression, - la fabrication et le couplage à la PAC du compresseur à vis SRM, suivi d'essais en laboratoire, - la fabrication et le couplage à la PAC du compresseur à paliers magnétiques Johnson Controls, suivi d'essais en laboratoire, - la valorisation par l'implantation sur des sites industriels et la communication sur ces opérations de démonstration.Les partenaires se complètent parfaitement pour arriver à l'objectif : - EDF dispose de laboratoires et de moyens d'essais permettant de tester les machines, et a une certaine expérience aussi bien dans le domaine des Pompes à Chaleur que dans la CMV et la compression de vapeur d'eau, - FRANCE EVAPORATION a conçu et réalisé de nombreuses installations de concentration par évaporation avec CMV, - JOHNSON CONTROLS maîtrise les Pompes à Chaleur et les machines de compression à paliers magnétiques, - AGROPARISTECH (UMR1145) connait parfaitement le domaine de la concentration par évaporation et du séchage dans les IAA, - CETHIL et IMB (appuyés par le CEA/LETh et l'Ecole Centrale de Lyon) sont des laboratoires universitaires compétents sur les pompes à chaleur et sur la modélisation des machines centrifuges.