BAT-EQ-130 : un condenseur à faible ΔT vaut jusqu’à 15 500 kWh cumac par kW électrique

Dans un circuit frigorifique, le compresseur fait passer le fluide de la basse pression de l’évaporateur à la haute pression du condenseur, et l’électricité qu’il absorbe dépend de l’écart entre ces deux pressions. La basse pression est imposée par la température à produire dans la chambre froide, l’eau glacée ou la salle serveurs : on n’y touche pas. La haute pression est imposée par la température à laquelle le condenseur réussit à céder sa chaleur au milieu extérieur. C’est là que se joue l’économie.

Un condenseur ne condense jamais à la température exacte de l’air ou de l’eau qui le traverse : il lui faut un écart moteur pour que la chaleur passe. Cet écart, c’est le ΔT de la fiche, que les frigoristes appellent aussi l’approche. Un condenseur à haute efficacité, avec plus de surface d’échange et un débit d’air mieux réparti, réduit cet écart : par la même température extérieure, le fluide condense plus bas. Chaque degré de condensation en moins abaisse la haute pression, donc le taux de compression, donc la puissance absorbée par le compresseur, toute l’année, pour la même production de froid.

La fiche distingue trois façons d’évacuer la chaleur, d’où ses trois seuils. Avec un condenseur à air sec, la référence est la température de l’air lue au thermomètre, et le ΔT doit être d’au plus 12 °C. Avec un condenseur évaporatif ou une tour, l’eau pulvérisée s’évapore et refroidit jusqu’à une température proche de celle du bulbe humide, toujours inférieure à celle de l’air sec : la fiche accepte alors 22 °C au plus, mesurés par rapport à ce bulbe humide. Avec l’eau d’une nappe ou d’un cours d’eau, le médium est frais et stable toute l’année : la fiche est plus exigeante, 8 °C au plus, et ses forfaits sont plus bas que ceux des deux autres tableaux.

Dernier point de physique : les fluides frigorigènes à glissement, les mélanges zéotropes, condensent sur une plage de quelques degrés et non à une température unique. La fiche tranche : la température de condensation à retenir est celle du point de rosée, la valeur la plus haute de la plage, donc la lecture la moins favorable au ΔT.

La fiche s’adresse aux propriétaires et exploitants de bâtiments tertiaires disposant d’une installation frigorifique, quel que soit l’usage du froid : groupe d’eau glacée d’un immeuble de bureaux ou d’une clinique, centrale de réfrigération d’un supermarché, entrepôt frigorifique, centre de données. La mise en place doit être réalisée par un professionnel ; la fiche n’exige aucune qualification particulière au-delà de ce mot.

Elle distingue trois applications, qui déterminent la colonne du barème. La climatisation de confort des occupants, hors datacenter, est la moins valorisée. La climatisation d’un centre de données est la plus valorisée ; la fiche définit ce centre comme un bâtiment ou un local regroupant des équipements informatiques, serveurs, baies de stockage, équipements réseaux, pour le stockage, le traitement et la protection des données. La troisième colonne regroupe la réfrigération et le conditionnement d’ambiance hors confort : chambres froides, meubles frigorifiques, process, locaux tenus à température pour une autre raison que le bien-être des occupants.

Une seule exclusion figure dans la fiche, et elle ne vise que la climatisation de confort : les bâtiments neufs relevant de la catégorie CE1 au sens de la réglementation thermique des bâtiments neufs, que la fiche cite par ses arrêtés du 26 octobre 2010 et du 28 décembre 2012. Un datacenter neuf ou la centrale frigorifique d’un commerce neuf ne sont pas concernés. Pour un groupe de confort dans un bâtiment récent, il faut établir la catégorie du bâtiment avant d’engager quoi que ce soit.

Le montant en kWh cumac est le produit d’une valeur du barème par P, la puissance électrique nominale totale du groupe de production de froid, en kW. La valeur du barème se lit dans l’un des trois tableaux de la fiche, selon le médium de refroidissement, à la ligne du ΔT et dans la colonne de l’application. Aucune zone climatique n’intervient : le même condenseur vaut la même chose partout.

Les tableaux de l’air sec et de l’air humide ont exactement les mêmes valeurs, décalées de 10 °C : un condenseur à air sec à 7 °C d’écart et une tour à 17 °C d’écart par rapport au bulbe humide donnent le même forfait. Le tableau ci-dessous les fusionne. Celui de l’eau seule, nappe ou cours d’eau, est à part : trois lignes, de 8 à 6 °C.

P se lit sur la plaque signalétique du groupe, mono-compresseur ou multi-compresseurs, ou à défaut sur un document du fabricant. C’est la puissance électrique, pas la puissance frigorifique, qui est nettement plus élevée. La puissance des compresseurs de secours n’est pas comptabilisée.

Deux règles de lecture complètent le barème. Quand le ΔT calculé ne tombe pas sur une ligne, on retient la ligne immédiatement supérieure : 7,4 °C se lit à la ligne 8. Et quand le ΔT descend sous la dernière ligne, la même règle conduit à la lecture prudente : un condenseur sur nappe à 5 °C d’écart se lit à la ligne 6, une tour à 8 °C d’écart par rapport au bulbe humide se lit à la ligne 10. La fiche n’écrit nulle part qu’un meilleur ΔT rapporte davantage que la dernière ligne.

En condensation par rapport à l’air, le datacenter vaut à chaque ligne environ quatre fois le confort, et la réfrigération environ deux fois et demie.

Premier cas, un immeuble de bureaux. Groupe d’eau glacée de 80 kW électriques, climatisation de confort, condenseur à air sec neuf dimensionné pour 10 °C d’écart : 1 000 × 80 = 80 000 kWh cumac. Le même condenseur étudié pour 8 °C d’écart aurait donné 1 500 × 80 = 120 000 kWh cumac, soit 40 000 kWh cumac de plus pour deux degrés.

Deuxième cas, un supermarché. Centrale de réfrigération de 60 kW électriques, condenseur à air sec adiabatique dimensionné pour 8 °C d’écart : 4 000 × 60 = 240 000 kWh cumac. Si la note de calcul aboutit à 7,4 °C, la règle de la ligne supérieure renvoie à 8 °C et le montant reste 240 000. Pour obtenir la ligne 7, qui vaut 4 700 × 60 = 282 000 kWh cumac, la note doit établir un ΔT inférieur ou égal à 7 °C.

Troisième cas, un centre de données. Groupe de 250 kW électriques, condenseur à eau refroidi par une tour ouverte neuve, 14 °C d’écart entre la température de condensation et le bulbe humide : 10 100 × 250 = 2 525 000 kWh cumac. C’est là que la fiche pèse le plus lourd, et le cas où la définition du datacenter doit être vérifiée mot à mot.

Quatrième cas, une clinique dont le groupe de confort de 150 kW électriques condense sur l’eau d’une nappe, avec 7 °C d’écart : 770 × 150 = 115 500 kWh cumac. Le médium est frais et stable, mais le barème de l’eau seule reste le plus bas des trois.

La pièce maîtresse est la note de calcul de dimensionnement, que la fiche désigne comme le document justificatif spécifique de l’opération. Établie par un professionnel ou un bureau d’études, elle précise les caractéristiques de l’installation, en particulier celles du fluide frigorigène, sa température de condensation, la température du médium de refroidissement en entrée du condenseur, et les caractéristiques du groupe de production de froid, mono-compresseur ou multi-compresseurs, avec sa puissance électrique nominale totale en kW. Une note qui donne la température de condensation sans celle du médium, ou l’inverse, ne permet pas de lire le tableau.

La fiche ne précise pas à quelles conditions extérieures le ΔT doit être calculé : elle parle de la température du médium en entrée du condenseur, sans fixer de température d’air de référence. La lecture prudente est de calculer le ΔT aux conditions de dimensionnement du condenseur, celles pour lesquelles le fabricant garantit sa puissance, et d’écrire ces conditions dans la note : température d’air sec ou de bulbe humide retenue, température de condensation correspondante, point de rosée pour un fluide à glissement. Un ΔT affiché sans ses conditions de calcul est invérifiable.

La preuve de réalisation, en pratique la facture, mentionne la mise en place d’un système de condensation sur une installation frigorifique et la valeur de ΔT. À défaut, elle mentionne la marque et la référence de l’équipement, et un document du fabricant atteste qu’il s’agit d’un système de condensation sur une installation frigorifique et précise le ΔT. Dans les deux cas, le ΔT de cette pièce et celui de la note de calcul doivent concorder.

Un dossier BAT-EQ-130 en datacenter ou en réfrigération se compte en centaines de milliers, parfois en millions de kWh cumac pour un seul groupe. Il est regardé de près, et les motifs de rejet tiennent surtout à la famille de condensation, au ΔT et à la puissance.

Une première erreur porte sur la famille. Un condenseur à eau refroidi par un aéroréfrigérant adiabatique est classé par la fiche dans l’air sec, seuil 12 °C : le déclarer dans l’air humide, seuil 22 °C et ΔT lu par rapport au bulbe humide, gonfle artificiellement la ligne du barème. À l’inverse, une tour fermée hybride relève bien de l’air humide. La fiche nomme chaque équipement, il suffit de retrouver le sien dans sa liste.

La deuxième porte sur P. Reprenons la centrale de supermarché, avec quatre compresseurs de 20 kW électriques dont un de secours. La puissance à retenir est 3 × 20 = 60 kW, et le montant 4 000 × 60 = 240 000 kWh cumac. Compter les quatre donne 4 000 × 80 = 320 000 kWh cumac, soit 80 000 kWh cumac de trop, et un dossier qui ne correspond pas à la plaque.

Le bon ordre : faire établir la note de calcul avant de commander, y faire figurer la famille de condensation telle que la fiche la nomme, les conditions de calcul, le ΔT et la puissance électrique du groupe compresseurs de secours déduits, puis vérifier que le devis et la facture reprennent la mention du système de condensation et la même valeur de ΔT. Le mandataire ou l’obligé qui valorise les certificats doit être intervenu au plus tard le jour de l’engagement : un condenseur déjà commandé avant ce contact ne peut plus être valorisé.

• Pas de note de calcul, ou note muette sur la température du médium, la température de condensation ou la puissance électrique nominale totale du groupe : son absence est rédhibitoire.
• ΔT au-dessus du seuil de sa famille : 13 °C en air sec, 23 °C en bulbe humide ou 9 °C en eau seule, et l’opération sort du champ de la fiche.
• ΔT décimal lu à la ligne inférieure, ou ΔT sous la dernière ligne extrapolé au-delà du tableau ; fluide à glissement pris ailleurs qu’au point de rosée.
• P surévaluée : compresseurs de secours comptés, ou puissance frigorifique retenue à la place de la puissance électrique de la plaque.
• Mauvaise application : local technique déclaré en datacenter sans serveurs ni baies de stockage, ou climatisation de confort dans un bâtiment neuf de catégorie CE1.
• Facture qui ne mentionne ni le système de condensation ni le ΔT, sans marque, référence et document du fabricant pour compenser.