Industriel / Entrepôt

ÉTUDE DE CAS: Courchesne Larose (Michal, inc.)

Un projet efficace réalisé en 2 phases (nouvelle construction et agrandissement subséquent) grâce à une technologie entièrement modulable


Défi: Implantation d’un procédé de réfrigération éco-énergétique performant 

Aujourd’hui, la fonction principale des applications de transformation des aliments est d’assurer la fraîcheur des marchandises périssables. Le stockage est couramment utilisé pour lisser les besoins d'approvisionnement et ainsi être moins vulnérable face aux pointes et aux creux de production. Les technologies de refroidissement permettent ainsi d'assurer un approvisionnement plus continu aux clients en maintenant la qualité des produits plus longtemps. L'entreposage des produits perissables requièrent toutefois des besoins de refroidissement important.

Afin de palier 01) à un enjeu de consommation énergétique et de réfrigérants synthétiques grandissant et 02) aux objectifs de banissement et de réduction de consommation des HCFC (99.5% en 2020) et HFC au Canada (comme un peu partout à travers le monde), Carnot Réfrigération propose une solution de refroidissement à la fois éco-énergétique, durable et performante.

Défis relevés

Le projet recensait deux défis principaux: 

01. Implantation d’un système de réfrigération répondant aux nouvelles normes environnementales ET performant dans un nouveau bâtiment (phase 1)

02. Proposition d'un système modulable permettant de répondre à des besoins évolutifs en matière de réfrigération (phase d’agrandissement prévue) afin de maximiser l’efficacité.

Caractéristiques du projet

Phase 1 (nouveau système)

Phase 2 (agrandissement)

1- Entreposage de fruits et légumes (32°F à 50°F) 1- Entreposage de fruits et légumes (32°F à 50°F)
2- 86 600 pieds carrés, 3,46M de pieds cubes 2- 56 500 pieds carrés, 2,26M de pieds cubes
3- Capacité de stockage de 861 palettes 3- Chambre de conditionnement (40°F)
4- 20 portes d’accès aux quais de chargement 4- 16 portes d’accès aux quais de chargement

 

 

Solutions proposées

Phase 01 (nouvelle construction): Conception d'un système sur-mesure NH3/CO2 en cascade 

En plus de la conception d'un système sur-mesure intégrant le NH3 et le CO2 en cascade, deux avancées technologiques supplémentaires ont été proposées et ajoutées au système: la récupération totale de la chaleur issue des compresseurs et le mode TFC (Total free cooling). 

Spécifications techniques du système 

  • Dimension / capacité: 196 TR@23F SST; 234 TR@32F SST
  • Températures maintenues entre 32°F et 59°F
  • 4000 heures d’opération en mode Free cooling
  • Récupération de la chaleur (pour le chauffage de l’eau et de l’air)
  • Réfrigérant: Plus de 90% CO2
  • Module de dégivrage au gaz chaud

 

Phase 02 (agrandissement): La technologie CARNOT transcritical CO2 + parallel compression

Une technologie opérant à 100% au CO2 a été implantée en seconde phase de projet. 

Spécifications techniques du système

  • Dimension / capacité: 200TR @ 23F SST
  • Températures maintenues entre 32°F et 59°F
  • Réfrigérant: 100% CO2
  • Module de dégivrage au gaz chaud 

 

Résultats et bénéfices: 6 bénéfices majeurs 

L’implantation de la technologie Carnot a générée 6 bénéfices majeurs:

01. Elimination de tout besoin de conversion future lié aux phase-out des gaz réglementés 

  • Élimination totale de l’utilisation de HFC et/ou de HCFC
  • Réduction radicale de la quantité d’ammoniac sans pénalité énergétique
  • L’ammoniac est confiné au local technique

02. Coefficient de performance (COP) significativement accru (14.7 en phase 1, 18.1 en phase 2)

03. Préservation prolongée des aliments

04. Réduction des coûts énergétiques, de maintenance, de réfrigérants synthétiques et liés à l’apport de CO2 (en comparaison à une technologie conventionnelle) 

  • Récupération totale de la chaleur (le cas échéant) pour le chauffage de l’espace ou de l’eau (à usage domestique ou pour la transformation des aliments)
  • Mode free cooling permettant l'arrêt des compresseurs d'ammoniac, donc des économies d'énergie substancielles et la préservation de l'équipement
  • Augmentation drastique de l'efficacité énergétique: les propriétaires ont quadruplé leur aire de stockage par rapport à leur ancien entrepôt, leur consommation énergétique est néanmoins restée similaire. Cela dénote une efficience énérgétique 4 fois suppérieure à celle de leur ancien entrepôt 

05. Délai de recouvrement de l’investissement rapide et retour sur capital-investi élevé 

06. Réduction de la superficie de la salle mécanique de 80% par rapport à l’implantation d’un système conventionnel 

  • Réduction de la taille des tuyaux et de l’isolation par plus de la moitié, et réduction des coûts des pièces et de la main-d’œuvre de 31,5 %
  • Réduction de l’utilisation de supports parasismiques et du besoin structurel de soutenir les tuyaux

 

Le projet en images 

 

Un peu plus sur le système

Dégivrage au gaz chaud

Le gaz chaud permet un dégivrage d’évaporateur rapide et efficace. Par rapport au dégivrage électrique, cette méthode a l’avantage de ne consommer aucune énergie supplémentaire, ni d’ajouter de chaleur à l’équilibre énergétique du système.

Le dégivrage au gaz chaud offre la possibilité de chauffer les quais et toutes les autres zones de l’entrepôt si nécessaire, toujours sans consommer d’énergie supplémentaire et sans avoir besoin d’équipement mécanique supplémentaire (pompes, boucle de glycol, éléments chauffants, etc.).

 

Récupération de chaleur

Le système de réfrigération au NH3/CO2 est conçu pour récupérer la chaleur directe provenant des gaz de refoulement des compresseurs de CO2 pour alimenter les bobines de récupération, pour chauffer l’air ambiant des bureaux et de l’espace d’entreposage qui requiert de la chaleur comme le quai d’expédition et l’atelier. Cette option offre une capacité de récupération (chaleur disponible) jusqu’à 8 fois plus importante qu'avec une boucle de glycol intermédiaire.


FC – Mode « refroidissement libre »

Utilisant le CO2 par expansion directe en cascade avec de l’ammoniac, notre système reste en mode FC (refroidissement libre) lorsque la température extérieure est inférieure à 8 °C. Ce mode est maintenu pendant 4 000 heures dans la région de Montréal.

Pendant ces heures en mode FC, les compresseurs au NH3 sont complètement arrêtés. Ces pauses permettent d’augmenter la durée de vie des compresseurs, du système de lubrification et d’autres composantes de la boucle d’ammoniac.

En comparaison, pour une boucle de recirculation avec du CO2 maintenu à -8 °C, la température extérieure restera inférieure à -15 °C pour permettre le mode TFC. Cela correspond à un potentiel de 250 voitures dans la région de Montréal. Nous nous attendons à ce que ce système réduise le besoin total en énergie (kWh) de l’entrepôt par rapport à un système au NH3 direct.