La clim' à l'eau, c'est pour bientôt ?

Exploitée dans un cycle thermodynamique intelligent, l’eau permet la conception de machines frigorifiques qui consomment jusqu’à deux fois moins d’énergie que les machines conventionnelles fonctionnant avec des gaz fluorés.
C’est fort de cette hypothèse qu’en 2016, Karino Kang et Alan Chauvin, deux jeunes ingénieurs respectivement anciens diplômés de l’ENSMA et de l’ENSAM se sont alors donné comme défi de concevoir une solution de refroidissement industrielle utilisant uniquement l’eau comme réfrigérant. Le but étant ainsi de fabriquer et d’installer des machines frigorifiques innovantes à faible empreinte environnementale et à haute efficacité énergétique, une sorte de révolution dans un secteur où les avancées majeures se sont faites rares au cours des deux dernières décennies.

Pour cette innovation, l'eau permet un gain intrinsèque en efficacité énergétique de 5 % comparé au R134A. De plus, l'utilisation de ce procédé à échange direct permet une réduction de la consommation énergétique de 25 % sur le point de fonctionnement nominal. Enfin, il est beaucoup plus simple d'intégrer le refroidissement libre puisque le condenseur peut être utilisé comme échangeur air-eau. Ainsi, un seul échangeur est nécessaire et aucune perte aéraulique additionnelle n'est générée. Globalement, pour les procédés qui nécessitent du refroidissement toute l'année, on peut s'attendre à une réduction jusqu'à 60 % de la consommation énergétique.
De telles machines, avec la particularité de n’exploiter que l'eau comme réfrigérant, présenteraient un éventail d’applications dans de nombreux domaines à l’instar de la climatisation, la pharmaceutique, la métallurgie ou encore des datacenters, quelques exemples d’industries avec de forts besoins en refroidissement.
Aujourd’hui, les deux jeunes ingénieurs touchent au but avec la conception d’une machine frigorifique protégée par deux brevets qu’ils ont baptisée Golgoth, ainsi que la création d’une start-up, Leviathan Dynamics, dont l’objet sera de commercialiser cette technologie de rupture aux entreprises. Pour en savoir plus, www.leviathan-dynamics.com

Légende photo : La chambre froide est un des marchés sur lequel la nouvelle technologie de rupture Leviathan pourrait s’imposer rapidement. Doc. Dagard

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Comment ça marche ?
Le procédé de compression mécanique de vapeur (CMV) nécessite de l'évaporation. Cependant, le procédé de CMV avec l'eau comme fluide de travail nécessite un fonctionnement sous vide poussé pour permettre l'évaporation sous basse température. Le problème avec la vapeur sous vide, c'est qu'elle est très légère. Ici, la vapeur d'eau est jusqu'à 100 fois plus légère que l'air. Puisque c'est la masse qui véhicule la chaleur, il est nécessaire de transférer un très grand débit volumique pour obtenir une puissance frigorifique exploitable. Avec les technologies de compresseur existantes, comparé aux machines qui fonctionnent avec des réfrigérants fluorés, il faudrait un compresseur 20 fois plus gros. Pour éviter ce problème, Leviathan a développé sa propre technologie de compresseur.