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Refroidir
Le gaz naturel peut également être utilisé à des fins de refroidissement. De nombreux appareils sont conçus pour assurer à la fois le chauffage et le refroidissement. On distingue trois systèmes: les pompes à chaleur à gaz/climatiseurs avec moteur à gaz, les appareils à absorption, le refroidissement à sorption pour les installations industrielles.
Le refroidissement à gaz naturel peut être très économique, dans la mesure où le gaz naturel est moins coûteux que l’électricité.
La machine à absorption pour produire du froid
Un premier choix se portera donc sur la machine à absorption pour produire du froid, qui fonctionne selon le même principe que le réfrigérateur Sibir jadis bien connu en Suisse: « Produire du froid avec du chaud ».
Tout comme la machine à compression pour produire du froid, entraînée électriquement, l’absorbeur possède un condenseur sur le côté haute pression et un évaporateur sur le côté basse pression. C’est toutefois un «compresseur thermique», composé d’un absorbeur, d’une pompe à solvants et d’un générateur, qui aspire et compresse les vapeurs du fluide frigorigène. Dans l’absorbeur, ce fluide frigorigène est l’eau. Dans l’évaporateur, elle est évaporée par la chaleur extraîte du circuit d’eau froide de la maison. Cette vapeur est ensuite aspirée par le «transporteur» bromure de lithium (une sorte de sel ou de l’ammoniaque pour les petites puissances) dans l’absorbeur et ensuite transférée au générateur via une pompe à solvants. La vapeur chauffée par le brûleur à gaz est compressée dans le générateur, se réchauffe encore davantage puis est refroidie par l’eau froide circulant dans le condenseur. La vapeur se détend, se transforme en eau et retourne à l’évaporateur pour y absorber à nouveau de la chaleur. Dans le générateur, la chaleur a séparé le solvant (bromure de lithium ou ammoniaque) de la vapeur et le solvant retourne à l’absorbeur pour y recharger la vapeur d’eau provenant de l’évaporateur. Les absorbeurs disponibles sont des appareils à une allure, d’une puissance de 10 à 350 kW, à combustion directe avec un brûleur atmosphérique à gaz. Les appareils encore plus petits sont équipés d’un refroidissement par ventilateur et conviennent pour l’extérieur. Les plus grands appareils sont à 2 allures et possèdent deux circuits parallèles, ce qui augmente leur rendement à 1,15 environ. Les plus grands absorbeurs fonctionnement avec un brûleur à air soufflé à gaz; ils sont souvent à 2 allures et peuvent être livrés avec un échangeur de chaleur séparé pour le chauffage, ce qui permet même les fonctions de refroidissement et de chauffage simultanément (jusqu’à 50% de la puissance pour chaque fonction). En revanche, ils fonctionnement toujours en permanence car ils ne supportent pas les fréquents enclenchements-déclenchements. Les absorbeurs chauffés indirectement (le plus souvent à 1 allure) font généralement partie des intallations de couplage chaleur-force et utilisent la chaleur dégagée également pour produire du froid. Ces appareils permettent une meilleure utilisation des installations CCF et augmentent leur rentabilité.
Le refroidissement par absorption-désorption
Une autre possibilité est le refroidissement par absorption-désorption: dans la roue à sorption, l’air extérieur fournit une partie de son humidité aux absorbeurs, ce qui fait grimper la température de l’air amené. Une roue thermique non revêtue d’un absorbant refroidit l’air amené. Le potentiel de refroidissement requis est prélevé dans l’air évacué qui passe par l’autre côté de la roue. Cet air a été refroidi auparavant dans un humidificateur. L’air extérieur déshumidifié dans la roue de sorption et refroidi dans la roue thermique est maintenant humidifié jusqu’à la valeur de référence, puis à nouveau refroidi. L’air évacué est chauffé dans un échangeur de chaleur ou dans un brûleur à gaz pour régénérer la roue à sorption, puis enrichi en vapeur, rejeté à l’extérieur. Selon la température extérieure, la température de l’air amené peut atteindre 12 à 19 °C, lorsque l’on dispose de 100% d’air frais.
A une charge de 75%, la climatisation à absorption-désorption présente un rendement de 1. En hiver, les roues thermiques (sans humidification) fonctionnent comme récupérateur de chaleur et d’humidité.
La machine de froid à compression
La machine de froid à compression est entraînée par un moteur à gaz. Ce moteur dégageant de la chaleur (refroidissement du moteur et produits de combustion), qui n’est pas utilisée lorsque l’on a besoin de froid, cette solution est rarement retenue.