Système de récupération de chaleur sur un groupe de production de froid

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Certificats d’économies d’énergie Fiche de calcul – Opération n° BAT-TH-139

Système de récupération de chaleur sur un groupe de production de froid

A. SECTEUR D'APPLICATION Bâtiments tertiaires existants.

B. DENOMINATION DE L'OPERATION

Mise en place d’un système de récupération de chaleur sur un groupe de production de froid afin de chauffer ou préchauffer, sur site, un fluide pour le chauffage du bâtiment, la production d’eau chaude sanitaire ou un besoin en procédé.

Est exclu de l’opération tout système de récupération sur air.

C. CONDITIONS DE DELIVRANCE DE CERTIFICATS La mise en place est réalisée par un professionnel.

La mise en place d’un système de récupération de chaleur sur un groupe de production de froid de secours ou sur une pompe à chaleur n’est pas éligible à cette opération.

La fiche s’applique au groupe de production de froid par compression mécanique utilisant un fluide frigorigène, circulant en circuit fermé, dont la température d’évaporation est inférieure ou égale à 18°C.

La mise en place du système de récupération de chaleur fait l’objet d’une étude préalable de dimensionnement établie, datée et signée par un professionnel ou un bureau d’étude. Elle vise à évaluer les économies d’énergie attendues, via la chaleur récupérée, au regard des installations de production de froid et des besoins de chaleur mais également à argumenter la cohérence entre le besoin de froid et la production de froid puis entre le système de récupération de chaleur et les besoins de chaud en présentant les calculs et hypothèses de calcul.

L’étude de dimensionnement comporte les éléments permettant :

a. l’identification de l’opération

i. la raison sociale et l’adresse du bénéficiaire ;

ii. l’adresse du chantier si différente de l’adresse du bénéficiaire.

b. la description des caractéristiques techniques des équipements suivants :

i. des installations de production de froid : marque, référence, usage(s) du froid, puissances frigorifique (évaporateurs) et électrique (compresseurs) installées, température d’évaporation du fluide frigorigène, durées de fonctionnement des compresseurs sur 24h (journée représentative) et annuelle (tenant compte des arrêts de saisonnalité) ;

ii. des systèmes de récupération de chaleur : marque, référence, usage(s) de la chaleur, puissance, température, durées d’utilisation de la chaleur sur 24h (journée représentative) et annuelle (tenant compte des arrêts de saisonnalité).

La description des équipements précisera les équipements existants avant l’étude de dimensionnement et ceux qui sont mis en place dans le cadre de l’opération.

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c. la justification et le dimensionnement de l’opération

i. la justification de l’usage et de la puissance installée du système de production de froid au regard des besoins industriels en froid ainsi que :

- de la durée moyenne annuelle de fonctionnement des compresseurs frigorifiques, sur les trois dernières années dans le cas de compresseurs existants ;

- de la durée prévisionnelle de fonctionnement dans le cas de compresseurs neufs.

ii. la nature des besoins de chaleur à couvrir pour les usages : procédés industriels, ou eau chaude sanitaire, ou chauffage des locaux ;

iii. pour chacun des besoins de chaleur à couvrir : o la puissance à couvrir,

o la température demandée,

o la durée du besoin de chaleur, annuelle (tenant compte des arrêts de saisonnalité) et sur 24h (journée représentative).

On définit :

o D : la durée d’utilisation de la chaleur récupérée est le minimum entre la somme des durées annuelles de chacun des besoins et la durée de fonctionnement annuel des compresseurs frigorifiques.

ATTENTION ! Le mode de calcul de cette durée est à préciser dans le cas de besoins de chaleur multiples (voir annexe 1)

iv. la simultanéité des besoins en froid et des besoins de chaleur sur une journée de production glissante (intégrant le stockage), même journée représentative que précisée au point b.i et b.ii ;

v. la justification du dimensionnement du système de récupération de chaleur au regard des besoins à couvrir sur la journée représentative, qui précise en particulier :

o la puissance maximale de réjection de l’installation de production de froid ;

o Pdéjà récupérée en kW (thermique) qui est la puissance thermique déjà récupérée par un ou plusieurs systèmes de récupération de chaleur sur le groupe de production de froid concerné par l’opération ;

o Le dimensionnement du système de récupération de chaleur et notamment la puissance thermique du système de récupération de chaleur ;

o Précupérée en kW (thermique) qui est le minimum entre la puissance thermique du système de récupération de chaleur et la somme des puissances à couvrir ;

o Pcompresseur(s) en kW (électrique) qui est la somme des puissances électriques nominales indiquées sur les plaques du ou des compresseur(s) raccordé(s) au système de récupération de chaleur ou à défaut celles indiquées sur un document issu du fabricant.

vi. la description du système de récupération de chaleur intégrant les équipements nécessaires à la récupération de la chaleur (condenseur, désurchauffeur et/ou refroidissement d’huile), les pompes ou ventilateurs de distribution, la longueur du circuit de distribution, les éventuels stockages, etc. accompagnée d’un schéma simplifié de l’installation ;

vii. une évaluation des économies d’énergie attendues, sur une période annuelle.

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La preuve de la réalisation de l’opération mentionne la mise en place d’un système de récupération de chaleur sur un groupe de production de froid et la puissance du système de récupération de chaleur en kW thermique.

À défaut, la preuve de réalisation de l'opération mentionne la mise en place, sur un groupe de production de froid, d'un équipement avec ses marque et référence et elle est complétée par un document issu du fabricant indiquant que l’équipement de marque et référence installé est un système de récupération de chaleur et mentionnant sa puissance récupérée en kW thermique.

Le document justificatif spécifique à l’opération est l’étude de dimensionnement préalable à la mise en place du système de récupération de chaleur répondant aux attendus ci-dessus.

Dans le cas où la récupération de chaleur nécessiterait l’installation de plusieurs systèmes de récupération de chaleur, on utilisera plusieurs fois la fiche.

D. DETAIL DES GISEMENTS ESTIMES

D’après les études CEREN n°2550 concernant « les installations de froid alimentaire dans le secteur tertiaire en 2011 » et n°3240 concernant « le suivi du parc et des consommations du secteur tertiaire en 2016 », les consommations d’électricité dédiées au froid dans le secteur tertiaire sont les suivantes :

Branche Consommations d’électricité dédiées au froid dans le tertiaire (GWh)

BUREAUX 7 970

HOTELLERIE – RESTAURATION 2 559

COMMERCES 9 879

ENSEIGNEMENT 929

SANTE 2 707

SPORT, LOISIRS, CULTURE 1 229

TRANSPORT 365

L'étude CEREN intitulée "LA PRODUCTION DE FROID DANS LES ENTREPÔTS FRIGORIFIQUES EN 2011" indique que la consommation des entrepôts frigorifiques s’élève à 1 110 GWh. La puissance électrique installée correspondante est d'environ 290 MW.

D’après l’étude publiée par Enr’Cert, le parc français de datacenters représente 5,8 TWh. Le refroidissement représente 40% de la consommation totale, soit 2,3 TWh.

On obtient ainsi le tableau suivant :

Branche Consommations d’électricité dédiées au froid dans le tertiaire (GWh)

BUREAUX 7 970

HOTELLERIE – RESTAURATION 2 559

COMMERCES 9 879

ENSEIGNEMENT 929

SANTE 2 707

TRANSPORT 365

ENTREPOTS FRIGORIFIQUES 1 110

DATA CENTERS 2 320

TOTAL 29 068

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En utilisant les études CEREN et Enr’Cert susmentionnées, le mode de calcul défini en partie H et un coefficient d’accessibilité de 10%, le gisement total de cette opérations standardisée CEE est estimé entre 18 et 30 TWhc.

Cette opération élémentaire vise à ajouter un échangeur de récupération de chaleur sur le circuit frigorifique, cette opération vise à améliorer un équipement existant.

La situation de référence prise dans cette fiche pour le calcul de l’économie d’énergie, sera la comparaison entre une installation de réfrigération n’ayant pas d’échangeur de récupération de chaleur, pondéré de la situation moyenne du parc.

E. REGLEMENTATION EN VIGUEUR OU PREVUE Aucune réglementation impactant l’opération

F. SITUATION DE REFERENCE

L’action s’applique à des installations frigorifiques existantes, sans critère de puissance électrique, frigorifique ou thermique, sur lesquelles on installe un système de récupération de chaleur pour les usages suivants (exemples non limitatifs) :

• Préchauffage d’Eau Chaude Sanitaire (ECS)

• Chauffage d’eau de process

• Chauffage de la dalle des chambres froides

• Dégivrage

• Préchauffage d’eau de chauffage

• Chauffage de locaux

• Préchauffage d’air

La récupération de chaleur est possible sur les trois organes suivants :

• Condenseur

• Désurchauffeur

• Refroidisseur d’huile (cas d’un compresseur à vis)

Remarque : le désurchauffeur n’est pas toujours un échangeur distinct du condenseur ; dans ce cas, la désurchauffe du fluide frigorigène se fait dans l’entrée du condenseur.

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Exemple : Préchauffage d’Eau Chaude Sanitaire :

Compresseur

Refroidisseur d’huile (Compresseurs à Vis)

Evaporateur

Désurchauffeur Séparateur d’huile

Vanne de détente

Condenseur

Condenseur de sécurité

ECS

Groupe frigorifique Partie Utilité : Récupération de Chaleur pour préchauffage d’Eau

T

En règle générale, la récupération de chaleur vient s’ajouter à l’installation frigorifique mais n’est pas prise en compte dans le dimensionnement initial. La référence permettant le calcul des économies d’énergie sera donc une installation frigorifique sans récupération de chaleur.

La situation de référence prise dans cette fiche pour le calcul de l’économie d’énergie, est une installation de réfrigération n’ayant pas de système de récupération de chaleur.

G. DUREE DE VIE CONVENTIONNELLE

Un système de récupération de chaleur sur groupe frigorifique ne subit d’usure ni thermique (basse température), ni mécanique, ni chimique (le fluide caloporteur est de l’eau).

D’après les constructeurs, la durée de vie d’un groupe frigorifique est à minima de 15 ans. Une installation frigorifique peut toutefois durer jusqu’à 40 ans. Une machine frigorifique du parc industriel a une durée de vie moyenne de 24 ans. L’âge moyen d’une machine frigorifique du parc est de 10 ans.

Il reste donc en moyenne 14 ans de vie à une machine frigorifique existante du parc industriel pouvant faire l’objet de la récupération de chaleur.

L’opération étant coûteuse, les systèmes de récupération de chaleur sont généralement installés sur les groupes frigorifiques les plus récents. Par ailleurs, la recherche de rentabilité tend à installer de la récupération de chaleur sur des groupes frigorifiques fonctionnant un grand nombre d’heures par an c’est-à-dire normalement les machines les plus performants et les plus récentes.

Durées de vie des « équipements » :

Chaque équipement de la chaine (source, besoin, système de récupération de chaleur) a sa propre durée de vie :

- 24 ans en moyenne pour une machine frigorifique à la source ; - 15 ans en moyenne pour un système de récupération de chaleur ;

- >30 ans pour le chauffage des locaux (majoritairement des aérothermes robustes) et l’eau chaude sanitaire (réservoir d’eau chaude) au niveau du besoin ;

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Conclusions :

Un système de récupération de chaleur a une durée de vie moyenne de 15 ans. Il améliore principalement les performances énergétiques des équipements valorisant la chaleur qui ont des durées de vie supérieures à celles des équipements à la source (24 ans en moyenne). Les caractères pérennes des sources et besoins et non-intrusif du système de récupération de chaleur fait que le remplacement en fin de vie des équipements à la source ou au besoin ne remet pas en cause le système de récupération de chaleur installé.

Nous retenons dans le cadre de cette fiche une durée de vie de l’ensemble du système de récupération de chaleur de 14 ans, soit un coefficient d’actualisation de 10,986 avec un taux de 4% par an.

Cette durée de vie est homogène avec celle de l’opération similaire IND-UT-117 sur le secteur industrie.

H. GAIN ANNUEL EN ENERGIE FINALE GENEREE PAR L’OPERATION

Critères de différenciation des performances de l’opération standardisée en fonction des conditions de mise en œuvre

Critère 1 : Puissance électrique nominale du (des) compresseur(s) du groupe froid.

Critère 2 : Durée de fonctionnement annuel de l’usage de la chaleur.

H.1. Nombre d’heures de besoin en chaleur

Il s’agit de la durée d’utilisation de la chaleur récupérée (D). Elle est définie comme le minimum entre la somme des durées annuelles de chacun des besoins et la durée moyenne annuelle de fonctionnement des compresseurs frigorifiques. Elle est déterminée et mentionnée dans l’étude de dimensionnement préalable.

Pour établir la durée moyenne annuelle de fonctionnement des compresseurs frigorifiques, l’étude de dimensionnement considère :

- les données sur l’année précédente de fonctionnement, précédent l’année de l’étude de dimensionnement pour les installations existantes ;

- la durée prévisionnelle pour les installations neuves.

H2.1 Borne de gain maximum

L’énergie valorisée est inférieure à la chaleur disponible au groupe frigorifique. Le schéma ci-dessous représente le cycle thermodynamique d’une machine frigorifique avec les notations suivantes :

• Qc : Chaleur cédée au milieu à réchauffer.

• Qf : Energie frigorifique apportée au milieu à refroidir.

• Welec : Energie apportée par le compresseur sous forme de travail.

Qf Welec

Qc

Enthalpie

Pression

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H2.2 Maximum récupérable

Dans le bâtiment tertiaire, d’après les études CEREN n°3240 concernant « le suivi du parc et des consommations du secteur tertiaire en 2012 » et n°2550 concernant « les installations de froid alimentaire dans le secteur tertiaire en 2011 », le COPfroid moyen en fonction des usages est :

COPfroid

Climatisation 3,86

Froid alimentaire

négatif (22%) 1,01 positif (78%) 2,43 moyenne 2,12

Sur la base de la répartition entre climatisation et froid alimentaire par secteur, nous pouvons en déduire un COPfroid moyen par secteur :

COPfroid

DATA CENTERS 3,9

BUREAUX 3,6

HOTELLERIE – RESTAURATION 3,2

COMMERCES 2,9

SANTE 3,2

SPORT, LOISIRS, CULTURE 3,6

ENSEIGNEMENT 2,7

ENTREPOTS FRIGORIFIQUES 2,1

TRANSPORT 2,9

En substituant « Autres secteurs » à « Transport », on obtient le tableau suivant : COPfroid

BUREAUX 3,6

SPORT, LOISIRS, CULTURE 3,6

HOTELLERIE/RESTAURATION 3,2

SANTE 3,2

COMMERCES 2,9

ENSEIGNEMENT 2,7

ENTREPOTS FRIGORIFIQUES 2,1

DATACENTERS 3,9

AUTRES SECTEURS 2,9

D’après les constructeurs d’équipements, les pertes sous forme de chaleur interviennent principalement à deux endroits :

• Lors du passage dans le compresseur : seuls 90% de l’énergie électrique absorbée par le compresseur sont transférés au fluide frigorigène sous forme de travail Welec. Ce sont les pertes compresseur (Pertescompresseur(s)).

• Lors du passage dans les échangeurs de récupération de chaleur : seuls 75% de l’énergie disponible dans le fluide sont transférés à la partie utilité. En effet, il est souvent utile de rajouter un échangeur permettant de séparer le circuit de refroidissement primaire du circuit utilité. Ceci constitue une mesure de sécurité dans le cas où le fluide frigorigène peut être dangereux, comme avec l’ammoniac. Ce sont les pertes au récupérateur (Pertesrécup).

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On désigne par Pcompresseur(s) la puissance électrique nominale totale en kW du groupe de production de froid concerné par l’opération. Elle correspond à la puissance électrique plaquée sur le compresseur ou à la somme des puissances électriques plaquées sur les compresseurs concernés par l’opération. A défaut de puissance électrique plaquée, on prendra la puissance électrique nominale de dimensionnement (mode de preuve : fiche technique de sélection du (des) compresseur(s)).

Les COPfroid et COPchaud peuvent être reliés par l’équation suivante :

𝐶𝑂𝑃_{𝑓𝑟𝑜𝑖𝑑} = 𝑄_𝑓

𝑊_{𝑒𝑙𝑒𝑐} 𝑠𝑜𝑖𝑡 𝐶𝑂𝑃_{𝑐ℎ𝑎𝑢𝑑}= 𝑄_𝑐

𝑊_{𝑒𝑙𝑒𝑐} = 𝑄_𝑓+ 𝑊_{𝑒𝑙𝑒𝑐}

𝑊_{𝑒𝑙𝑒𝑐} = 𝐶𝑂𝑃_{𝑓𝑟𝑜𝑖𝑑}+ 1

Ainsi, la puissance thermique maximale récupérable sur le groupe frigorifique est :

PMaxrécup = (COPfroid + 1) x (1-Pertescompresseur(s)) x (1-Pertesrécup) x Pcompresseur(s)

PMaxrécup = (COPfroid + 1) x 0,90 x 0,75 x P = (COPfroid + 1) x 0,675 x Pcompresseur(s)

Les valeurs obtenues pour les différents secteurs du tertiaire sont résumées dans le tableau ci-dessous :

PMaxrécup

BUREAUX 3,1 x Pcompresseur(s)

SPORT, LOISIRS, CULTURE 3,1 x Pcompresseur(s)

HOTELLERIE – RESTAURATION 2,8 x Pcompresseur(s)

COMMERCES 2,6 x Pcompresseur(s)

SANTE 2,8 x Pcompresseur(s)

ENSEIGNEMENT 2,5 x Pcompresseur(s)

ENTREPOTS FRIGORIFIQUES 2,1 x Pcompresseur(s)

DATA CENTERS 3,3 x Pcompresseur(s)

TRANSPORT 2,6 x Pcompresseur(s)

Puissance maximale récupérable moyenne 2,9*x Pcompresseur(s)

* La valeur a été calculée via une moyenne pondérée des consommations Froid des différents secteurs Par soucis de simplification, on retiendra une valeur de puissance maximale récupérable de 2,9 pour l’ensemble des secteurs.

H2.3. Prise en compte de la valorisation réelle de la chaleur disponible H2.3.1. Puissance récupérée :

Pour la version A XX-4, il est convenu de définir la puissance récupérée comme suivant : Précupérée en kW (thermique) est le minimum entre la puissance thermique du système de récupération de chaleur et la somme des puissances à couvrir.

Le dimensionnement du système de récupération de chaleur et notamment la puissance thermique du système de récupération de chaleur est déterminée et justifiée au travers de l’étude de dimensionnement.

Les principales¹ voies de valorisation de la chaleur récupérée sur le groupe de production de froid sont :

• le chauffage des locaux : La récupération de chaleur ne se fait que lors de la saison de chauffage.

Le nombre d’heures pris en compte pour les besoins de chauffage diffère d’une zone climatique

1 Cette remarque n’est pas limitative. Il est possible, dans certains bâtiments tertiaires, que la chaleur récupérée soit valorisée pour un autre usage que l’ECS et le chauffage. L’usage où est valorisée la chaleur n’entre pas dans le calcul, les gains étant limités par la puissance effectivement récupérée.

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à une autre. Les hypothèses de durée de chauffe issues de l’IND-UT-103 (« Système de récupération de chaleur sur un compresseur d'air ») seront prises en référence :

Zone climatique Durée Facteur de synchronisation FS source/besoin (en % sur une base annuelle de 8 760 h)

H1 5 500 63%

H2 5 200 59%

H3 4 350 50%

• besoin en procédé : faute de données spécifiques, on utilisera les coefficients déterminés pour le chauffage des locaux.

• la production d’eau chaude sanitaire (12 mois/an) → facteur de synchronisation FS source/besoin = 100%

H2.3.2. Pertes de distribution :

Par ailleurs, afin de tenir compte des pertes sur le réseau aéraulique/hydraulique de distribution, nous appliquons un coefficient de 0,98 comme au sein de la fiche IND-UT-117 et nommons ce coefficient Pertesdistrib.

Pour la version A XX-4, la donnée retenue est 0,9. Cette donnée est prise en considération dans les textes de réglementation thermique. En effet, le coefficient de distribution (rendement de distribution) pris en compte est de 0,9 pour un réseau collectif isolé à basse ou moyenne température <65°C (0,87 si non isolé).

H.3. Economies d’énergie annuelles Exprimée en kWh /an :

Pour la version AXX-4, il est retenu les modalités suivantes : Durée d’utilisation de la

chaleur récupérée

* Puissance thermique récupérée en kW

D (heures)

* P récupérés <=

(2,9 * Pcompresseurs) – Pdéjà récupérée

Avec, les données suivantes évaluées et mentionnées dans l’étude de dimensionnement préalable : La durée d’utilisation de la chaleur récupérée (D) est le minimum entre la somme des durées annuelles de chacun des besoins et la durée moyenne annuelle de fonctionnement des compresseurs frigorifiques.

Précupérée en kW (thermique) est le minimum entre la puissance thermique du système de récupération de chaleur et la somme des puissances à couvrir figurant dans l’étude de dimensionnement.

Pdéjà récupérée en kW (thermique) est la puissance thermique déjà récupérée par un ou plusieurs systèmes de récupération de chaleur sur le groupe de production de froid concerné par l’opération.

Pcompresseur(s) en kW (électrique) est la somme des puissances électriques nominales indiquées sur les plaques du ou des compresseur(s) raccordé(s) au système de récupération de chaleur ou à défaut celles indiquées sur un document issu du fabricant.

Nota 1 : Lorsque le groupe de production de froid est une installation frigorifique à deux étages, alors : - Pour des compresseurs compound (un (des) compresseur(s) assurant les 2 niveaux de pressions d’aspiration) ou booster (un (des) compresseur(s) Basse Pression et un (des) compresseur (s)

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Haute Pression) : Pcompresseur(s) est la somme des puissances électriques nominales des compresseurs BP et HP ;

- Pour des compresseurs en cascades (2 fluides frigorigènes différents et/ou présence d’un échangeur intermédiaire faisant évaporateur de la partie HP et condenseur de la partie BP) : Pcompresseur(s) est la somme des puissances électriques nominales du (des) seul(s) compresseur(s) HP.

Nota 2 : Si Précupérée excède la limite imposée dans le tableau ci-dessus (2,9 x Pcompresseur(s) – Pdéjàrécupérée), le calcul du montant des certificats d’économies d’énergie est effectué en considérant que Précupérée est égale à (2,9 x Pcompresseur(s) – Pdéjà récupérée).

I. MONTANT DES CERTIFICATS EN KWH CUMAC

Exprimée en kWh actualisés cumulés sur la durée de vie du produit : Sont considérés pour établir le montant des certificats CEE en kWh cumac : - La perte liée à la distribution soit 0,9 ;

- la durée de vie conventionnelle, soit 14 ans, soit un coefficient d’actualisation de 10,986 avec un taux de 4% par an.

Il ressort le facteur de 10,986 * 0,9 = 9,8874.

Il est retenu l’arrondi supérieur de 9,9.

Ainsi :

Montant de certificats (M), en kWh cumac

Durée d’utilisation de la chaleur récupérée

(D), en heures

Facteur multiplicatif

Puissance thermique récupérée en kW

M = D x ‘9,9 x

P récupérée limitée à

(2,9 x Pcompresseurs) – Pdéjà récupérée

Avec, les données suivantes évaluées et mentionnées dans l’étude de dimensionnement préalable : La durée d’utilisation de la chaleur récupérée (D) est le minimum entre la somme des durées annuelles de chacun des besoins et la durée moyenne annuelle de fonctionnement des compresseurs frigorifiques.

Précupérée en kW (thermique) est le minimum entre la puissance thermique du système de récupération de chaleur et la somme des puissances à couvrir figurant dans l’étude de dimensionnement.

Pdéjà récupérée en kW (thermique) est la puissance thermique déjà récupérée par un ou plusieurs systèmes de récupération de chaleur sur le groupe de production de froid concerné par l’opération.

Pcompresseur(s) en kW (électrique) est la somme des puissances électriques nominales indiquées sur les plaques du ou des compresseur(s) raccordé(s) au système de récupération de chaleur ou à défaut celles indiquées sur un document issu du fabricant.

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J. TAUX DE COUVERTURE

Vous trouverez ci-dessous des cas réels provenant d’installateurs pour un entrepôt frigorifique et supermarché.

En revanche, nous n’avons pas d’autres données chiffrées de la part des installateurs sur les autres secteurs néanmoins ceux-ci nous disent que les taux de couverture sont du même ordre de grandeur.

1. Exemple de la mise en place d’un système de récupération de chaleur dans un entrepôt frigorifique (Usage chauffage de bâtiment) en zone H1 :

Type de récupération Chauffage

Puissance récupérée (kW) 200

Puissance compresseurs de l'installation en kW 625

Limite récupérable en kW 1812,5

Montant de CEE délivrés = 4350h * 9,9 * 200 kW = 8, 613 GWh cumac

Coût de la récupération de chaleur = 59 500 € Prix du CEE moyen = 5,5 € / MWh cumac Taux de couverture de 72,3 %

2. Exemple de la mise en place d'un système de récupération de chaleur dans un supermarché (Usage chauffage de bâtiment) en zone H1 :

Type de récupération Chauffage

Limite récupérable en kW 646,7

3. Exemple de la mise en place d'un système de récupération de chaleur dans une patinoire (Usage Besoin en procédé) en zone H1 :

Type de récupération Besoin en procédé

Limite récupérable en kW 638

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ANNEXE 1

Durée de fonctionnement d’un groupe de production de froid

D’après les 2 études CEREN susmentionnées, il est possible de calculer, en utilisant les données de consommation du froid process et confort et les hypothèses communément admises de durée de fonctionnement des usages (froid alimentaire, climatisation confort, refroidissement datacenters), une durée de fonctionnement moyenne d’un groupe de production de froid quelle que soit son application pour l’ensemble des secteurs :

Durée de fonctionnement du groupe de production de froid

(h/an)

BUREAUX 1 428

HOTELLERIE-RESTAURATION 2 240

COMMERCES 2 701

SANTE 2 268

ENSEIGNEMENT 3 135

TRANSPORT 2 645

DATA CENTERS 4 032²

Argumentaire pour conserver la séparation « Commerces » et « Entrepôts frigorifiques » :

À la suite des échanges avec les installateurs et les bénéficiaires possédant des entrepôts frigorifiques, il en ressort les retours suivants :

L’entrepôt frigorifique se distingue de tous les autres bâtiments tertiaires y compris les Commerces (locaux de distribution alimentaire ou non destinés à l’exposition ou la mise en libre-service à l’intention du public) de part : sa règlementation, sa fonction, sa conception, sa surface fonctionnelle, les puissances frigorifiques installées, la puissance récupérable sur l’installation frigorifique, les besoins de chaleur à couvrir et l’exploitation à travers le temps de fonctionnement.

Sa règlementation est stricte. Dans un souci de protection de l’environnement, les entrepôts frigorifiques peuvent se voir classer en ICPE (installation classée pour la protection de l’environnement). Dans ce cas l’entrepôt frigorifique, suivant les volumes stockés, peut être soumis à déclaration, autorisation en enregistrement.

Ces contraintes issues de différentes réglementations (en fonction de la catégorie d’ICPE auquel il appartient) sont une isolation renforcée, un dispositif d'éclairage, un détecteur de fuites et d'incendie, un dégivrage à gaz, un système de contrôle de température, une aération naturelle, la présence d'un dispositif d'étanchéité sur le quai de chargement/déchargement.

2 Un datacenter fonctionne en continu soit 8064 h/an (équivalent du 3x8h sans arrêt le week-end dans l’industrie).

Par ailleurs, le taux de charge moyen des équipements informatiques des datacenters se situe entre 40% et 60%

soit 50% en moyenne. Ce taux de charge se transpose directement sur la chaleur émise par les équipements informatiques et donc sur le taux de charge du groupe de production de froid dédié à la climatisation, en faisant l’hypothèse que ce dernier est correctement dimensionné. En appliquant ce taux de charge à la durée de fonctionnement du datacenter, nous obtenons une durée de fonctionnement à équivalent pleine charge de 4 032 h/an, en cohérence avec la fiche d’opération standardisée BAT-TH-134.

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Sa conception est généralement composée par des palettiers mobiles ou non - certains sont munis de contenants gerbables avec 4 ou 5 niveaux de stockage et systèmes d'empilage de palettes (stockage dit de masse).Il peut avoir des locaux d'une hauteur de plus de 12 m nécessitant un trans-stocker ce que l’on ne retrouve pas dans Commerces (locaux de distribution alimentaire ou non destinés à l’exposition ou la mise en libre-service à l’intention du public).

Sa fonction est de permettre la bonne conservation des marchandises périssables sur une longue période alors que les commerces ont pour but de vendre les produits le plus rapidement possible sans avoir beaucoup de stock.

La surface fonctionnelle des locaux et notamment les chambres froides sont significatives. D’après les données CEREN, les chambres froides des commerces (locaux de distribution alimentaire ou non destinés à l’exposition ou la mise en libre-service à l’intention du public) sont en moyenne de quelques dizaines de m³ quand dans les entrepôts frigorifiques elles sont en moyenne de 32 000 m³.

Ses besoins frigorifiques sont beaucoup plus importants que dans les commerces (locaux de distribution alimentaire ou non destinés à l’exposition ou la mise en libre-service à l’intention du public) et le besoin frigorifique et thermique sont de natures différentes.

En effet dans les commerces, ils ont à des besoins frigorifiques réparties pour des petites chambres froides et des vitrines et bacs réfrigérés de quelques dizaines de kW alors que dans un entrepôt frigorifique ils ont des besoins frigorifiques pour de très grandes chambres froides et des quais de chargement et déchargement de plusieurs MW.

La puissance récupérable et disponible est importante vu les puissances frigorifiques en jeu alors que dans les commerces elle reste limitée.

Ses besoins thermiques à couvrir sont essentiellement pour le dégivrage, le chauffage des dalles des chambres froides et le maintien hors gel des combles alors que pour les commerces ils sont pour l’ECS et de chauffage de réserve.

Son temps de fonctionnement est différent. Les commerces (locaux de distribution alimentaire ou non destinés à l’exposition ou la mise en libre-service à l’intention du public) sont généralement ouverts de 8h30 à 19h30 du lundi au samedi, un entrepôt frigorifique fonctionne en 3*8h sans arrêt week-end ce qui se retrouve dans le nombre d’heures de fonctionnement indiqué dans les tableaux ci-dessus.

De ce fait, ces deux activités ont été séparées.

La définition d’un entrepôt frigorifique (ICPE) est la suivante :

Entrepôt frigorifique : installation composée d'un ou plusieurs bâtiments servant au stockage ou au tri de marchandises (denrées alimentaires, animales ou produits pharmaceutiques...), dans lequel les conditions de température dirigée et/ou d'hygrométrie sont réglées et maintenues en fonction des critères de conservation propres aux produits, qu'ils soient réfrigérés (entrepôts à température dirigée positive généralement comprise entre +2°C et +8°C) ou congelés ou surgelés (entrepôts à température dirigée négativegénéralement autour de -18°C).

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Par souci de simplification de la présentation des forfaits, le secteur « Bureaux » est affecté à une rubrique « Autres secteurs ».

Durée de fonctionnement du groupe de production de froid

Nh (h/an)

TRANSPORT 1 764

HOTELLERIE/RESTAURATION 2 254

SANTE 2 254

COMMERCES 2 701

ENSEIGNEMENT 3 135

DATA CENTERS 4 085

AUTRES SECTEURS 1 428

Par ailleurs afin de limiter le nombre de catégories, et compte tenu de la durée de fonctionnement proches des entrepôts frigorifiques et des Datacenters, ces deux catégories seront regroupées avec une durée déterminée au prorata du nombre d’installation : 720 entrepôts frigorifiques (statistiques MTES

« Entrepôts et plates-formes logistiques - année 2010 » sur 3000 au total) et 208 Datacenters (Etude EFFICACITY janvier 2017 « Datacenter - Etat des lieux »).

Durée « Entrepôt frigorifique et Datacenters » : (4100*720 + 4032*208) /(720+208) = 4085

Enfin afin de limiter le nombre de catégories, et compte tenu de la durée de fonctionnement proche de l’hôtellerie/Restauration et de la Santé, ces deux catégories seront regroupées avec une durée équivalente à la moyenne des durées de chaque secteur.

Durée « Hôtellerie/Restauration et Santé » : moyenne soit (2240+2268) /2 = 2254 Le tableau récapitulatif devient :

Branches d’activités Durée de fonctionnement du groupe de production de froid

Nh (h/an) Sport, Loisir, Culture et Transport 1 764 Hôtellerie/restauration et Santé 2 254

Commerces 2 701

Enseignement 3 135

Entrepôts frigorifiques et Data Centers 4 085

Autres secteurs 1 428

(15)

ANNEXE 2

Calcul des économies d’énergie annuelles dans la version de l’arrêté 28 :

Soit P la puissance thermique en kW de l’échangeur-récupérateur de chaleur qui sera installé aux bornes du groupe frigorifique, alors les économies d’énergie annuelles se calculent de la manière suivante :

E = Péchangeur x Nh x (1-taux de pénétration) x FS x (1 – Pertesdistrib) avec Péchangeur ≤ PMaxrécup

Après regroupement de différents secteurs : Montant en

kWhcumac par kW

Coefficient multiplicateur selon la valorisation de la chaleur

Puissance thermique du système de récupération

de chaleur en kW (thermique) Zone climatique

H1 H2 H3

Sport, Loisir, Culture et Transport

17 091 X

Chauffage des locaux

et/ou Besoin en

procédé

0,63 0,59 0,50 X

Précupérée

limitée à : (2,9x Pcompresseur(s)) – Pdéjà

récupérée

Hôtellerie / Restauration et Santé

21 840 Eau chaude

sanitaire 1

Commerces 26 172 Enseignement 30 377 Entrepôts

frigorifiques et Data Centers

39 582

Autres

secteurs 13 832

• Fiche de calcul N°(ATEE) : Référence (DGEC) : BAT-TH-139

(16)

• Nom du porteur de la fiche : Thomas PAULO (EDF) / Julien DUPRE (Engie / Axima)

• Nom de l’expert de l’ADEME : Hélène RIVIERE / Hubert DESPRETZ

Date Entité Auteur Demande de modification motivée/ Réponse

apportée détaillée

09/04/2015 EDF Maxime Dupont Adaptation de IND-UT-117

02/03/2016 ADEME H.Despretz/E. Trauchessec - Quelques coquilles/points de formes - La reprise des calculs donne des valeurs légèrement différentes, sans incidence sur le forfait arrondi final

07/04/2016 EDF T.PAULO - Expression des forfaits en fonction de la

chaleur récupérée par un échangeur – récupérateur.

- Limitation au périmètre « Tout tertiaire sauf GMS et commerces alimentaires de détail »

23/11/2017 EDF T.PAULO - Fiche dédiée à l’ensemble du tertiaire

- Ajout, dans les modes de preuves, de la nécessité de produire une étude de

dimensionnement (en conformité avec IND-UT- 117 en version 27^e arrêté)

18/04/2018 ADEME H.Despretz/E. Trauchessec - Retour ADEME : Avis favorable avec une interrogation sur la validité de prendre la moyenne arithmétique du COP dans les regroupements entre secteurs qui ont des poids différents.

- Proposition de l’ADEME de conditions de délivrance plus précises à l’image de la fiche industrie.

04/05/2018 EDF T.PAULO - Ajout d’éléments sur les consommations froid

des Data Centers

- Corrections des valeurs de Pmax récup 04/05/2017 ATEE Vincent Bonnet - Modification dénomination des secteurs

identifiés

17/05/2018 ATEE Vincent Bonnet - Modification du regroupement des secteurs identifiés et recalcul des durées de

fonctionnement, COP, économies d’énergies annuelles et forfait final en fonction de cette modification.

- Modification de la mise en page de la fiche de calcul (en tête notamment)

31/05/2018 Engie/Axima/A TEE

Julien Dupre/Vincent Bonnet

- Ajout des taux de couverture dans la fiche de calcul.

14/08/2018 DGEC J.DAUBLANC - Retour de la fiche avec questions et commentaires

24/08/2018 EDF/Axima/AT EE

Thomas PAULO/ Julien DUPRE/ Vincent

BONNET

- Réponses aux commentaires et questions de la DGEC. Reste à traiter avec la DGEC :

* la fusion Entrepôts frigorifiques/Commerces

* Forfait pour autres secteurs

* Facteur de synchronisation pour les usages process

03/10/2018 EDF / Axima Thomas PAULO/ Julien DUPRE

- Réponses aux commentaires et questions de la DGEC du Comité de Relecture du 24/09 :

* Nouvelle proposition de regroupement

* Taux de pénétration

* Taux de couverture

* Modes de preuve

12/02/2020 ATEE W. ZHANG Ajout d’un complément sur l’étude de

dimentionnement