Projets d'innovation
Préparation décentralisée d'eau chaude sanitaire ECS++
Le projet de recherche «Réservoir d'eau chaude sanitaire ECS++» développe un système compact pour la préparation décentralisée d'eau chaude sanitaire dans les immeubles d'habitation. Il se base sur une pompe à chaleur décentralisée (eXergiemachine), un accumulateur de chaleur latente décentralisé et un module de production d'eau chaude instantanée.
La production d'eau chaude sanitaire doit permettre de réduire la consommation énergétique des bâtiments
Le chauffage des pièces et la production d'eau chaude sanitaire sont les deux postes qui présentent le plus grand potentiel de réduction de la consommation énergétique des bâtiments. Dans le cadre du projet de recherche «Réservoir d'eau chaude sanitaire ECS++» du centre de compétences «Thermische Energiespeicher» (HSLU) et de la société BMS Energietechnik AG, un nouveau système de production décentralisée d'eau chaude sanitaire est en cours de développement. Ce système comprend une eXergiemachine qui tire son énergie d'évaporation du circuit de chauffage en hiver ou de la chaleur ambiante en été et qui alimente un module de production d'eau chaude sanitaire via un accumulateur de chaleur latente. L'objectif est de combiner de manière optimale hygiène et efficacité énergétique : les normes relatives à l'eau potable doivent être respectées et la consommation d'énergie dans ce domaine doit être considérablement réduite.
eXm®-compact
eXergiemachine pour les applications de petite taille
BMS-Energietechnik AG et varmeco GmbH & Co.KG proposent désormais une version améliorée de la machine eXergie (eXm®): l'eXm®-compact. Cette version plus petite augmente par exemple l'efficacité énergétique de la production d'eau chaude dans les installations équipées de pompes à chaleur ou d'énergie solaire dans les maisons individuelles et les immeubles collectifs ainsi que dans les petites entreprises...
La nouvelle eXergiemachine (eXm®) compact est un «booster de chaleur» pour maisons individuelles et immeubles collectifs, développé par varmeco et BMS-Energietechnik. Elle fonctionne en combinaison avec un ou deux ballons tampons d'eau chaude. La machine prélève de l'eau à température moyenne (par exemple 45 °C) dans le réservoir, en chauffe une partie et la met à disposition à 60 °C ou plus, ce qui est suffisant pour produire de l'eau chaude sanitaire. L'autre partie de l'eau est refroidie et assure un retour frais vers la source de chaleur. Cela permet d'augmenter le rendement des installations solaires, des réseaux de chauffage à distance ou des pompes à chaleur, par exemple.
L'appareil est suspendu au mur pour gagner de la place et convient à la rénovation ou à la mise à niveau d'installations de chauffage existantes.
Augmenter la température de départ, baisser la température de retour
La situation idéale pour un système de chauffage efficace, c'est-à-dire un écart de température important entre le départ et le retour, est rarement atteinte dans la pratique, sauf avec l'eXergiemachine. Cette nouvelle invention des spécialistes du chauffage varmeco et BMS-Energietechnik transforme la situation idéale en situation normale. L'eXergiemachine est une pompe à chaleur eau-eau conçue pour des températures plus élevées qu'une pompe à chaleur de chauffage normale et qui offre une très grande amplitude de température.
L'eXergiemachine abaisse la température de retour et/ou fournit des températures de départ plus élevées, indépendamment du comportement de l'utilisateur. Diverses applications bénéficient de cet écart de température: les installations de chauffage à distance, de chauffage de proximité et les chaudières à condensation peuvent fonctionner avec une température de retour basse, la chaleur résiduelle atteint un niveau de température utilisable et les pompes à chaleur ou les capteurs solaires fournissent plus de chaleur utilisable à partir d'énergie renouvelable. Cela augmente l'efficacité et protège le climat. En plus de l'eXergiemachine, il suffit d'un accumulateur tampon de chauffage (ou d'un système d'accumulation tampon) dans lequel la stratification des températures est optimisée.
Technique modulaire BMSpower®: comment tout a commencé
Depuis 40 ans, la société BMS-Energietechnik AG réalise des projets qui produisent à la fois du froid ET de la chaleur. Elle utilise pour cela le module BMS power®, qui fournit de l'énergie thermique selon les besoins, du côté froid et/ou du côté chaud. Le fondateur de l'entreprise, Remo Meister, raconte comment l'idée est née...
Simple et sûr: notre technologie modulaire brevetée
«J'ai commencé comme installateur de systèmes de réfrigération. Je réparais presque exclusivement des pannes sur des systèmes de réfrigération et de climatisation ainsi que des pompes à chaleur et j'ai vu ce que la défaillance de tels systèmes pouvait signifier: des coûts élevés, des pertes de production, des difficultés de livraison, voire la perte de clients.
Ces expériences m'ont incité à développer de nouvelles solutions pour les installations. Ma vision: les clients doivent recevoir les systèmes de climatisation et de réfrigération et les pompes à chaleur les plus sûrs, les plus simples et les plus petits, qui fonctionnent de manière rentable, nécessitent peu d'entretien et économisent l'énergie. En outre, ces systèmes doivent offrir plus de flexibilité afin de pouvoir réagir à l'évolution des besoins. Un ajustement des performances ou un changement d'emplacement ne devraient donc pas poser de problème.
C'est de cette idée qu'est né le module BMSpower, qui a depuis fait ses preuves dans de nombreuses applications. Il utilise les côtés chaud et froid du circuit frigorifique, ce qui permet d'atteindre un rendement supérieur à celui obtenu en séparant la production de chaleur et de froid.»
Remo Meister, fondateur, propriétaire et directeur technique de BMS
De l'énergie à partir des eaux usées
Au lieu d'investir des sommes considérables dans les énergies renouvelables, les entreprises peuvent également envisager des systèmes et des produits économes en énergie. Ceux-ci entraînent souvent des coûts d'investissement moins élevés et s'amortissent plus rapidement, explique le directeur Roman Aebersold. C'est le cas par exemple de la récupération de chaleur à partir des eaux usées...
L'efficacité énergétique dans les entreprises grâce à la récupération de la chaleur des eaux usées
Les ressources énergétiques se raréfient. La consommation d'énergie des entreprises et des particuliers ne cesse d'augmenter. Beaucoup d'argent et de ressources sont investis dans les énergies renouvelables afin de couvrir la consommation d'énergie. De nombreux projets de grande envergure visant à produire des énergies renouvelables se heurtent cependant régulièrement à des résistances, qu'il s'agisse de l'élévation de barrages ou de la production à grande échelle d'énergie éolienne et solaire. En revanche, l'utilisation efficace des ressources est trop peu discutée, du moins en public, bien qu'il soit plus proche et plus facile d'augmenter d'abord l'efficacité énergétique que de chercher de nouvelles sources d'énergie.
Les systèmes et produits économes en énergie permettent de réaliser des économies d'énergie et d'argent dans l'industrie, dans les supermarchés ainsi que dans les grands immeubles. Les investissements dans l'efficacité énergétique sont souvent amortis au bout d'un à trois ans et les économies d'énergie profitent directement aux exploitants des installations.
Chauffer l'eau sanitaire ou l'eau de chauffage presque gratuitement
La récupération de la chaleur des eaux usées en est un bon exemple. Par rapport à une centrale solaire, une telle installation permet d'économiser plus d'argent avec un investissement moindre.
Comparaison des coûts de l'énergie renouvelable et de la récupération de chaleur
Depuis 2005, BKW FMB Energie AG exploite sur le toit du Stade de Suisse à Berne la plus grande centrale solaire au monde intégrée à un stade. Environ 7000 panneaux solaires sont installés sur une surface de 12 000 m2. Lorsque l'ensoleillement est optimal, leur puissance atteint 1300 kilowatts. Sur l'ensemble de l'année, le Stade de Suisse produit environ 1,2 million de kWh d'électricité, ce qui suffit à couvrir les besoins annuels de 400 foyers. Les investissements se sont élevés à plus de dix millions de francs.
De nombreux processus industriels, mais aussi des immeubles, des hôtels, des hôpitaux, des maisons de retraite, des centres de bien-être et des piscines produisent des eaux usées chaudes. L'énergie résiduelle de cette eau permet de chauffer de l'eau sanitaire ou de l'eau de chauffage presque gratuitement. L'exemple suivant montre qu'un investissement dans cette technologie relativement simple est rapidement rentable: trois ans après la mise en service de la centrale solaire du Stade de Suisse, la société Emmi a mis en service un système de récupération de la chaleur des eaux usées à Ostermundigen (BE). Actuellement, environ 3,6 millions de kWh d'énergie sont récupérés chaque année. Cela correspond aux besoins annuels de 1 200 foyers. Par rapport au Stade de Suisse, Emmi à Ostermundigen économise environ trois fois plus d'énergie par an, si l'on compare ce qui est produit sur le toit du Stade de Suisse, et ce pour un coût d'investissement 36 fois inférieur. Les économies réalisées sur la consommation de gaz et la taxe sur le CO2 se sont élevées à 351 000 francs au cours des deux premières années d'exploitation. Ainsi, la nouvelle installation d'Emmi a été amortie après seulement 18 mois.
Cela ne veut pas dire pour autant que la production d'électricité verte ne soit pas rentable. Il ne s'agit pas de choisir entre l'un ou l'autre, mais plutôt d'agir selon la devise «faire l'un sans renoncer à l'autre» et d'exploiter les potentiels d'efficacité de son propre système, tels que la réduction de la consommation ou la récupération d'énergie.
Auteur: Roman Aebersold
Étude de cas: produire des produits carnés avec moins d'énergie
La boucherie Mark, dans le canton des Grisons, avait besoin d'un nouveau concept global de réfrigération qui fournisse de la puissance frigorifique et beaucoup d'eau chaude. Depuis la rénovation des installations frigorifiques, les économies d'énergie sont si importantes qu'elles ont même laissé perplexe le fournisseur d'électricité...
Produire des produits carnés de qualité avec une meilleure efficacité énergétique
Une viande de grande qualité, une hygiène irréprochable et une réfrigération optimale des produits de boucherie sont les conditions préalables pour séduire les consommateurs. En 1990, Andy Mark a posé la première pierre de son entreprise individuelle dans une ancienne ferme à Schiers-Lunden. Les spécialités de viande grisonnes de Mark sont rapidement devenues connues et appréciées. Avant d'atteindre leur apogée gustative et d'être mises en vente, ces délicieuses spécialités sont soigneusement entreposées dans des locaux de maturation spéciaux.
Spécialités et réfrigération
Pour que les spécialités de viande de Schiers puissent atteindre leur haut niveau de qualité, il est nécessaire de disposer d'un système de réfrigération performant et fiable. Les températures et l'humidité de l'air doivent être garanties sans fluctuations. Il y a encore quelques années, les chambres froides, les chambres de congélation et les chambres climatisées étaient alimentées par des installations frigorifiques décentralisées. Le système de refroidissement a évolué en même temps que l'entreprise de spécialités, mais il n'existait pas de concept global pour le refroidissement. Mark s'est finalement retrouvé face à un problème central: le système existant ne produisait pas assez d'eau chaude pour le nettoyage, qui est une étape importante.
Nouveau concept global
La société Kälte 3000 AG de Landquart a élaboré un concept global pour Mark. Celui-ci prévoyait la centralisation de l'ensemble de la production de froid, y compris la récupération de la chaleur perdue et la production d'eau chaude au moyen d'une station de production d'eau chaude instantanée . La chaleur perdue des différents réseaux de froid est acheminée vers trois réservoirs d'une capacité de 800 litres chacun. Le contenu des réservoirs alimente l'échangeur de chaleur d'une station de production d'eau chaude instantanée . Ce dernier doit être dimensionné de manière à ce qu'il y ait toujours suffisamment d'eau chaude disponible pour Mark, même pendant les jours d'abattage. En combinaison avec le réservoir d'eau chaude sanitaires, une station de production d'eau chaude instantanée garantit une eau chaude saine en permanence grâce à la régulation de la température, sans temps d'attente ni fluctuations de température, et ce dans toutes les quantités requises.
La bonne station de production d'eau chaude instantanée
Pour dimensionner la station de production d'eau chaude instantanée, BMS-Energietechnik a été consulté et a examiné chaque bâtiment individuellement. Des programmes de calcul ont été utilisés pour déterminer les besoins exacts sur la base des normes DIN 4708 (bâtiments résidentiels) et DIN 1988 (autres bâtiments). C'est à partir de là et des valeurs empiriques enregistrées dans le programme que l'on a calculé la taille des station de production d'eau chaude instantanée , des réservoirs et des puissances de raccordement nécessaires.
Selon Roman Aebersold, directeur de BMS Energietechnik AG, les station de production d'eau chaude instantanée sont particulièrement utiles si leur utilisation est déjà intégrée dans la planification. Pour une conception correcte, il faut disposer d'informations sur les besoins en eau chaude, le système de chauffage et le type d'utilisation. Il est ainsi possible de réaliser des systèmes compacts et bon marché, qui garantissent des températures de sortie constantes et des débits élevés.
Une boucherie avec abattoir a déjà un besoin très élevé en eau chaude, pour des raisons d'hygiène. Une station de production d'eau chaude instantanée est une excellente solution. Grâce au nouveau système d'eau chaude, des économies peuvent également être réalisées ici, dit M. Aebersold.
Un investissement rapidement rentabilisé
Comme pour tous les investissements, la question de la rentabilité se pose : la consommation d'électricité chez Mark a diminué d'environ 100 000 kWh par rapport à avant. Avec un coût de construction d'environ 50 000 CHF (travaux compris), l'investissement dans la nouvelle installation a été amorti en 3 ans et demi. Mark raconte: «Le fournisseur d'électricité a même appelé pour demander si tout fonctionnait bien. La consommation d'électricité avait fortement diminué par rapport aux années précédentes.»
Auteur: Andreas Widmer