Produire du froid

Un réseau de froid, c’est la somme

  • d’une ou plusieurs unités centralisées de production de froid,
  • d'un réseau de distribution (de l’eau glacée transmise par des canalisations)
  • de sous-stations (points de livraison, un par bâtiment ou ensemble de bâtiments avec échangeur thermique).

Le réseau de La Défense peut se définir comme une climatisation à l'échelle du quartier.

Alimenté par la centrale de Courbevoie La Défense, ainsi que par deux centrales déportées (Carpeaux et Valmy), le réseau de canalisations (installé en galeries techniques sous la dalle de La Défense ou enterré) transporte l'eau glacée jusqu'aux immeubles en toute sécurité.

Un circuit « aller » assure le transport du fluide énergétique vers les postes de livraison des immeubles et un circuit « retour » rapporte le fluide énergétique à la centrale de production (circuit fermé) après avoir délivré la chaleur à l'immeuble.

La centrale de Courbevoie La Défense est équipée d'une unité de production directe (Groupes Frigorifiques + GFVT) et d'une unité de stockage de glace pour une puissance totale de 122 MW.

Principe de fonctionnement

Dans le réseau de froid et durant la période conventionnelle de climatisation (du 16 avril au 14 octobre), l'eau glacée circule à une température comprise entre 4,5°C et 5,5°C (variable en fonction du taux d’humidité et de la température extérieure). Le fluide est acheminé à une pression maximum de 20 bars jusqu'aux postes de livraison situés au pied des immeubles raccordés. Ces postes, appelés aussi "sous-stations", sont constitués d'une panoplie de régulation & sécurité associée à un ou plusieurs échangeurs (propriété du client). L'énergie distribuée est utilisée pour la climatisation des bâtiments.

schéma fonctionnement froid

Production directe

Quatre groupes frigorifiques (de type centrifuge) d'une puissance unitaire de 12 et 24 MW associés à un Groupe Frigorifique & de Valorisation Thermique (GFVT) de 8 MW froid, produisent directement de l'eau glacée à 4,5°C environ pour un débit maximum de 9 000 m3/h.

A ce niveau de puissance et compte tenu de l'éloignement de la Seine, 18 tours aéroréfrigérantes (T.A.R) sont utilisées pour le refroidissement des condenseurs. Ces T.A.R. font l'objet d'un programme pluriannuels (3 ans) de rénovation démarré en 2019.

La modernisation d’un des groupes frigorifiques (GF5) durant l'été 2017 a permis d'améliorer la performance globale (COP) du parc et d'augmenter la puissance installée tout en générant une économie d'énergie de 6.412 kWhe/an.

La totalité du parc utilise un fluide frigorigène de substitution (R134a ou 507c).

Le GFVT

Machine frigorifique à haut rendement, le Groupe Frigorifique de Valorisation Thermique  assure la double fonction de pompe à chaleur (valorisation chaud) et de groupe frigorifique (valorisation froid). D’une puissance de 12 MW chaud et 7 MW froid, elle est la plus grosse unité utilisant le R134a installée en France.

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Production indirecte

Stockage de glace

Situé sur le site de Courbevoie, un bâtiment dédié sur 3 niveaux d'une surface totale de 6 000 m2 abrite cette installation hors norme inaugurée en juillet 2007. D'une capacité de 240 MWh, il s'agit de la plus importante unité de ce type actuellement en service en Europe.

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Principe de fonctionnement

Trois groupes frigorifiques d'une puissance unitaire de 8MW produisent et envoient de l'eau glycolée à - 7° C dans les batteries multitubulaires immergées dans les six bassins (1.000 m3 unitaire). Au contact des tubes, l'eau gèle progressivement par création de couches successives et homogènes de glace autour de chaque épingle de batteries (épaisseur maximum de 7cm).

Ce processus est suivi par une phase de déstockage : l'eau de stockage (0° C) passe par le réseau des cinq échangeurs (12 MW unitaire) pour être ensuite «poussée» (par des pompes) dans les réseaux de distribution à une température de 4.5°C. Les équipes d'exploitation peuvent ainsi n'utiliser que l'eau de fonte stockée ou la mélanger à celle issue de la production directe.

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L'utilisation de bacs permet de constituer et de stocker une réserve de refroidissement lorsque la demande est importante. Une fois la glace fondue, l'eau glacée est utilisée lorsque les coûts d'énergie sont élevés (le plus souvent en journée).

Ce système présente de nombreux avantages :

Exploitation

  • augmentation de la capacité de production frigorifique sans ajout de puissance de refroidissement (pas de T.A.R. supplémentaire)
  • amélioration de la qualité de fourniture et de la continuité de service
  • réduction des coûts d'exploitation et de maintenance
  • amélioration de l'efficacité de l'outil de production
  • rendement amélioré (COP)
  • satisfaction et anticipation des besoins des Clients
  • sécurité : les systèmes d'accumulation de glace assurent une réserve de refroidissement
  • fiabilité : température d'alimentation en eau constante (de 1 à 2° C)

Environnement

  • respect et anticipation de la réglementation et des normes sur les fluides frigorigènes
  • impact environnemental réduit : réduction de l'empreinte carbone due au refroidissement de nuit, lorsque les températures de condensation sont inférieures
  • économies d'énergie