Un système de stockage d’énergie thermique à l’hôpital

La Société CIAT a installé une nouvel équipement de stockage d’énergie thermique (Cristopia) à l’hôpital de Valenciennes.

Adapté aux systèmes de climatisation tertiaire et de froid industriel, le principe consiste à emmagasiner et stocker du froid quand la température extérieure est faible, donc pendant la nuit ou pendant l’hiver, grâce à un fluide spécialement conçu, pour le restituer dans la journée.

En lissant la production de froid il permet de réduire la consommation énergétique et de mieux dimensionner les équipements. Les installations de climatisation traditionnelles n’utilisent en effet les puissances frigorifiques installées à leur pleine puissance que très rarement puisqu’elles sont traditionnellement dimensionnées pour satisfaire les besoins des quelques jours les plus chauds de l’année. Le stockage de l’énergie thermique par chaleur latente permet de réduire la capacité des installations de climatisation. Ce stockage compense le déficit énergétique lorsque la demande est supérieure à la capacité de la climatisation. La climatisation peut ainsi fonctionner en continu et avec une efficacité optimale.

Le système repose sur des nodules, des sphères en polyoléfine, obtenues par extrusion-soufflage. Les nodules sont remplis avec des matériaux à changement de phase (solide-liquide). Contrairement aux systèmes à serpentins, qui gèlent l’eau à l’extérieur des serpentins, les nodules sphériques ont une plus grande surface d’échange thermique, et stockent donc plus vite le froid. La température de congélation du fluide calorifique est de –5 ou -6 °C alors que dans les autres solutions, elle est à –8° ou –9°. CRISTOPIA propose ainsi des économies d’énergies de plus de 20% par rapport aux autres solutions.

Principe de fonctionnement :

Stockage seul : Pendant la nuit, l’énergie est stockée en utilisant le groupe frigorifique qui refroidit le fluide caloporteur. Celui-ci circule à une température inférieure à la température de fusion du matériau à changement de phase contenu dans les nodules, provoquant sa cristallisation. L’énergie est ainsi stockée en utilisant la chaleur latente de cristallisation.

Production directe : Lorsque la demande appelée est inférieure à la puissance du groupe frigorifique, la production de froid est assurée en direct par le groupe seul. Le groupe frigorifique régule sa puissance.

Déstockage seul : Le système de stockage d’énergie thermique peut être utilisé seul sans que le groupe frigorifique ne fonctionne (en secours ou aux heures de pointe). Le caloporteur rentre dans le système à une température supérieure au point de fusion du matériau à changement de phase et se refroidit au contact des nodules. La température de sortie est régulée par la vanne 3 voies en fonction de la demande.

Production directe + déstockage : Lorsque la demande appelée est supérieure à la puissance frigorifique du groupe, les besoins sont assurés par le fonctionnement associé du groupe et du système de stockage.

Production directe + stockage : Dans ce mode de fonctionnement (en général la nuit), le groupe frigorifique charge le système de stockage et assure les besoins de nuit (limités à 10 / 15 % de la puissance du groupe en régime de charge). Le groupe frigorifique est régulé par sa température de sortie.