GreenFlex Actualités Articles Froid commercial : fonctionnement et enjeux Le froid commercial et économies d’énergie : fonctionnement et enjeux Le froid commercial est le plus gros poste de consommation énergétique dans le secteur de la distribution alimentaire et représente environ 30 à 60 % de la consommation énergétique. Pour réaliser des gains énergétiques, les entreprises peuvent optimiser voire remplacer leurs installations de froid, à travers une démarche en 5 étapes. Sommaire Qu’est-ce que le froid commercial ? Les différents équipements de production de froid commercial Le choix de système de refroidissement Les enjeux de la gestion du froid commercial Comment faire des économies d’énergie sur le froid commercial ? Qu’est-ce que le froid commercial ? Le froid commercial désigne l’ensemble des systèmes utilisés pour produire du froid, dans les secteurs de la distribution alimentaire, de la restauration, de la santé (sauf les médicaments qui utilisent des systèmes de froid industriel) ou encore du transport de produits frais ou surgelés. Ces installations servent à conserver des aliments et des produits sensibles à des températures basses ou négatives. Le terme froid commercial est aussi utilisé pour désigner les équipements comme les chambres froides, les laboratoires, les congélateurs, les vitrines réfrigérées ou les groupes frigorifiques. Le froid positif désigne la production de froid au-dessus de 0°C, pour des usages de réfrigération, tandis que le froid négatif concerne la production de froid en-dessous de 0°C, pour la congélation. Principe et fonctionnement du froid commercial Le fonctionnement du froid commercial repose sur le principe du cycle frigorifique, qui utilise les propriétés thermodynamiques de certains fluides pour produire du froid. Le froid est généralement produit grâce à un transfert de calories, entre un fluide caloporteur ou frigorigène et les produits stockés. Ce fluide monte en pression et en température grâce à un compresseur et circule dans l’installation froid. Le ou les compresseur(s), est la composante la plus énergivore du système frigorifique : il représente environ 90 % de la consommation du système. Des condenseurs, souvent localisés en toiture, permettent ensuite d’évacuer la chaleur causée par la montée en pression du fluide caloporteur. (Une rampe adiabatique peut être ajoutée au système afin d’améliorer l’échange de chaleur avec l’extérieur en été. Cet élément du système pulvérise de l’eau sur le condenseur). Enfin, un évaporateur va distribuer le froid : il peut s’agir de meubles frigorifique ou d’évaporateur pour chambre froide. Le fonctionnement ci-dessus décrit un système centralisé, qui va permettre de refroidir plusieurs équipements. Il existe des meubles dits indépendants ou logés dont le fonctionnement est identique mais où toutes les étapes se déroulent au sein de l’équipement. Les différents équipements de production de froid commercial Il existe différents types d’équipements de froid positif et négatif. Les équipements qui produisent uniquement du froid positif ou négatifs sont dits mono-étagés, tandis que les équipements qui produisent les deux sont bi-étagés. La présentation des différents éléments du système ci-dessus a mis en avant une centrale employant un fluide frigorigène comme les HFC (hydrofluorocarbures). Toutefois, il existe d’autres types de centrales, utilisant des fluides naturels, comme la centrale au CO₂. Les centrales au CO₂ emploient du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène. Une centrale CO₂ peut produire du froid positif, négatif ou les deux dans un système de centrale booster bi-étagé. Ce type d’installation représente plusieurs avantages : Mise en conformité avec la directive F-Gas : la centrale CO₂ n’emploie pas de fluide frigorigène et le CO₂ a dans ce cas, un faible pouvoir de réchauffement, ce qui réduit considérablement l’impact environnemental. Multiplicité des usages : plutôt que d’installer une centrale pour la production de froid positif et une pour le froid négatif, la centrale booster peut alimenter 100 % du site en froid positif, froid négatif. Performance énergétique du système Le types d’évaporateurs Concernant les évaporateurs, il existe différents types d’équipements. Typologies de meubles positifs : Vitrine verticale libre-service Vitrine semi-verticale (plus basse que la vitrine verticale) Vitrine traditionnelle de type traiteur Bac tombeau Typologies de meubles négatifs : Armoire verticale Requin ou meuble combiné Bac tombeau Évaporateur de chambre froide positive ou négative Le choix du système de refroidissement Choisir un système de refroidissement adapté à son site et à ses usages peut être complexe. Il existe 2 types d’installations frigorifiques, à détente directe ou indirecte, qui ont chacun leurs avantages et inconvénients. Installations à détente directe Dans ce cas, le fluide frigorigène circule dans l’ensemble du site, depuis les compresseurs en salle des machines, jusqu’aux évaporateurs. Ce type d’installation permet de produire du froid positif et négatif. Ce système présente 2 inconvénients que sont la nécessité d’utiliser une grande quantité de fluide et l’augmentation des fuites potentielles. En revanche, la performance énergétique est meilleure qu’avec une installation à détente indirecte. Installations à détente indirecte Dans une installation à détente indirecte, le fluide frigorigène circule uniquement en salle des machines. Le fluide refroidi par la centrale frigorifique va circuler dans un échangeur afin de refroidir ensuite un fluide dit caloporteur comme de l’eau glycolée, par exemple. L’eau glacée (ou glycolée) circule ensuite dans le site, jusqu’aux évaporateurs. La détente indirecte nécessite moins de fluide frigorigène, mais oblige à l’installation d’une tuyauterie et d’une panoplie hydraulique plus importante. Par ailleurs, en raison des pertes au niveau de l’échangeur, la performance énergétique est moins bonne qu’avec une installation à détente directe. Dans ce type de système, il est uniquement possible de produire du froid positif via une centrale positive, appelée chiller. Les enjeux de la gestion du froid commercial Enjeux économiques La production de froid génère d’importantes consommations d’énergie (30 à 60% de la consommation énergétique dans le secteur de la distribution alimentaire). Dans un contexte de forte volatilité des prix de l’énergie, améliorer sa performance énergétique est un levier puissant pour réduire sa facture d’énergie. Par ailleurs, dans certains secteurs, comme la distribution alimentaire, la production de froid est intrinsèquement liée à l’activité économique. Une panne représente une perte de denrées et donc une perte de chiffre d’affaires importante. Le fonctionnement optimal des équipements de froid est alors stratégique. Pour cette raison, le réglage, mais également la maintenance des équipements sont incontournables. Afin de répondre à cet enjeu, la maintenance prédictive, rendue possible par les algorithmes, améliore l’identification des pannes et permet de planifier des interventions. Pour une entreprise multisite, intervenir sur ses équipements de froid est un moyen d’accélérer les rénovations, à condition d’avoir recours aux solutions adaptées (Contrat de Performance Energétique, notamment). Enjeux d’attractivité Gérer le froid est aussi l’occasion de répondre aux attentes des parties prenantes par l’amélioration du confort de ses usagers, par exemple en fermant les meubles frigorifiques dans la grande distribution alimentaire. Enjeux réglementaires Plusieurs réglementations françaises rendent obligatoires des évolutions concernant le froid commercial et les consommations énergétiques associées. Réglementation F-Gas La réglementation F-Gas, en vigueur depuis 2015 vise à la réduction de l’utilisation des gaz à fort effet de serre dans la climatisation et la réfrigération. Ainsi, les hydrofluorocarbures (HFC) ont un fort pouvoir de réchauffement global. La réglementation interdit donc le recours à certains de ces fluides (R404A, R448A, R449A…) au profit des fluides naturels ou des hydrofluorooléfines (HFO) dont le pouvoir de réchauffement est plus faible. L’utilisation des fluides HFC ayant un pouvoir de réchauffement supérieur à 2 500 est interdite sur les installations neuves ayant une puissance supérieure à 40kW depuis 2020, et depuis 2022 les fluides ayant un pouvoir de réchauffement supérieur à 150 est interdit. Pour les installations existantes, la recharge avec différents fluides est progressivement interdite, jusqu’à une interdiction totale concernant les HFC en 2030. Décret tertiaire Par ailleurs, la production de froid commercial est très énergivore. Le décret tertiaire, qui cible les bâtiments d’une surface de 1 000m², vise à une réduction de 40 %, 50 % et 60 % de la consommation énergétique finale des bâtiments tertiaires, respectivement en 2030, 2040 et 2050. Ainsi, afin de se mettre en conformité avec ce décret, les entreprises et collectivités concernées devront diminuer leurs consommations à ces échéances. La maîtrise de ses consommations liées au froid commercial est donc stratégique. Enjeux écologiques Comme indiqué précédemment, certains fluides frigorigènes ont un fort pouvoir de réchauffement. Remplacer ses installations de froid peut permettre de réduire fortement son empreinte gaz à effet de serre, et ainsi de s’inscrire dans une démarche plus vertueuse vis-à-vis du climat. Comment faire des économies d’énergie sur le froid commercial ? Réaliser un état des lieux La première étape est d’identifier les équipements installés ainsi que les consommations d’énergie liées au froid. La vérification de la conformité des équipements avec la directive F-Gas intervient à cette étape. C’est également l’occasion d’identifier les équipements vétustes et ceux qui sont très énergivores. Dimensionner les besoins de sa structure Des analyses approfondies permettent d’identifier la puissance frigorifique d’un ou de plusieurs sites, les interactions avec la climatisation, le chauffage et la ventilation, ainsi que les gisements d’économies d’énergie. Optimiser ses équipements Pour réduire les consommations, des optimisations peuvent être faites sur des équipements existants : adapter la température d’évaporation du système frigorifique à la température extérieure, grâce à une Haute Pression flottante (HP flottante) ajuster la vitesse des compresseurs avec un variateur de vitesse mettre en place d’une basse pression flottante mettre en place de récupération de chaleur mettre en place d’un réduit de nuit sur la température de condensation (offset) Ces optimisations sont couvertes par les Certificats d’Economies d’Energie, qui permettent de couvrir tout ou une partie du coût de ces travaux. Remplacer ses équipements Pour aller plus loin dans la performance énergétique, il faut effectuer un remodeling complet c’est-à-dire changer tous les équipements frigorifiques. Cela vise à moderniser et penser autrement la manière de produire du froid. Fermeture des vitrines commerciales et récupération de chaleur fatale pour chauffer des locaux et/ou préchauffer l’eau chaude sanitaire toute l’année sont des solutions pour diminuer ses consommations d’énergie. Ces deux actions entraînent une modification des besoins de chauffage, ventilation, climatisation (optimiser les réglages du CVC, par exemple grâce à une GTB (Gestion Technique du Bâtiment), devient donc indispensable, en complément de l’intervention sur le froid commercial. Enfin, des services de revalorisation permettent de gérer la fin de vie des équipements, à travers leur réemploi ou leur recyclage. Pour financer le remplacement de ces équipements, des solutions peuvent se combiner (CEE, tiers-financement, location évolutive…). Piloter les consommations d’énergie Une fois les travaux effectués, il convient de mesurer les progrès réalisés ainsi que d’identifier et corriger les anomalies et dérives, à travers la maintenance corrective des installations (lorsqu’un système frigorifique est défectueux ou qu’une anomalie est identifiée). Cette étape comprend également des actions de maintenance préventive des installations. Lors de ce type de maintenance, un technicien planifie et effectue une intervention sur le froid pour prévoir les anomalies et défaillances. Cela nécessite une bonne connaissance des équipements et des réglages. Focus avec Corentin Posson Quel enjeu pour le froid commercial dans le secteur tertiaire ? « Beaucoup d’acteurs du tertiaire disposent d’une production frigorifique : grande distribution, hôtels, restaurants, chaînes de boulangeries ou de traiteurs, entrepôts frigorifiques… Pour la grande distribution, c’est le principal poste de consommation énergétique, environ 40 % à 60 % de la facture énergétique et une source d’émissions de gaz à effet de serre. » Comment maîtriser ses consommations d’énergie en agissant sur le froid ? « Des optimisations peuvent être réalisées sur les équipements pour réduire les consommations énergétiques et améliorer les rendements des productions frigorifiques : ajuster la vitesse des compresseurs, automatiser les réglages des pressions de fonctionnement, réduire les températures pendant les horaires de fermeture, mettre en place des capteurs pour détecter et prévenir des fuites de fluides frigorigènes. » Pourquoi rénover sa production de froid permet également de décarboner ? « Les installations frigorifiques ont besoin de fluides frigorigènes pour fonctionner. Auparavant, les fluides utilisés étaient fortement émetteurs de gaz à effet de serre : la directive F-Gas impose aujourd’hui de passer à des fluides dits verts ou faiblement émetteurs (GWP). Cela va impacter 90 % des installations d’ici la fin de la décennie. C’est un levier pour moderniser et penser autrement la manière de produire du froid. » L’ensemble des actions listées ci-dessus peuvent s’intégrer au sein d’un Contrat de Performance Energétique (CPE). Ce type de contrat de service, avec engagement de performance énergétique garantit une économie d’énergie et déporte la gestion des travaux à un tiers. Il combine : études, solutions de financement (Certificats d’Economies d’Energie – CEE, montage financier avec des loyers minorés, tiers financement…), travaux et optimisation, pilotage de la performance et des économies générées. Le CPE dérisque le projet, car l’économie d’énergie et les aléas sont garantis par le contrat, le risque est porté par le prestataire. D’autre part, le Contrat de Performance Energétique permet la bonification de certaines primes CEE, ce qui améliore le retour sur investissement des projets, en diminuant le reste à charge. Pour financer le reste du projet, des solutions locatives sont possibles, afin de ne pas impacter sa trésorerie. Tout sur la Gestion Technique du Bâtiment Distribution : quelles économies d’énergie rapides sans investir ? Distribution : investir pour la transition Tout savoir sur le système CVC Vous souhaitez en savoir plus sur le froid commercial ? Nos experts vous répondent Contactez-les
