UN RÉCUPÉRATEUR DE CALORIES DU LAIT POUR CHAUFFER SON EAU

LA RÉCUPÉRATION DES CALORIES DU LAIT à refroidir dans le tank pour chauffer l'eau de lavage de la salle de traite est balisée de longue date. Elle consiste à intercaler entre le compresseur et le condenseur à air du groupe frigorifique, un échangeur de chaleur entre le fluide frigorigène et l'eau. Le fluide frigorigène a pour rôle de transporter l'énergie thermique depuis le tank à lait jusqu'au récupérateur, où il cède des calories à l'eau qui voit alors sa température s'accroître.

Sur les récupérateurs de calories standard, le fonctionnement du condenseur à air est modifié à l'aide de pressostats ou de régulateurs de vitesse de ventilation. Cela est effectué dans le but d'augmenter la température de condensation et, par conséquent, celle du fluide frigorigène (du fréon) en sortie de compresseur pour améliorer le niveau de récupération de chaleur.

Ces récupérateurs standard offraient jusqu'alors de bonnes performances lorsqu'ils fonctionnaient avec du fluide frigorigène R22. Ceci dit, force était de constater que la quantité d'énergie récupérée était très dépendante de la température ambiante. Le temps d'obtention de l'eau préchauffée pouvait aussi être long et la température finale au sein du ballon variable, notamment en période hivernale.

Ces difficultés, plus ou moins pénalisantes selon la quantité d'eau à chauffer, se sont accrues avec l'obligation récente de travailler avec un autre fluide frigorigène, moins nuisible à la couche d'ozone, le R404a. Et pour cause, le R404a ne sort du compresseur qu'à une température moyenne de 70°C, là ou le R22 arrivait à 100°C. Or, les installations classiques sont conçues pour ne récupérer qu'une partie de la chaleur, principalement et justement celle liée à la désurchauffe du fluide frigorigène en sortie du compresseur, quand sa température passe de 70 à 40°C environ. Ces calories ne représentent, en outre, que 10 à 15 % de la chaleur du fluide frigorigène à récupérer, là où celles dégagées pendant la phase de condensation, plus longue, pèsent 80 à 85 %.

SUBSTITUTION DU CONDENSEUR À AIR PAR UN CONDENSEUR À EAU

C'est en partant de ce constat qu'est né le système de récupération de chaleur Ecolactéo, commercialisé depuis un an. Son principe de fonctionnement novateur permet de récupérer toute la chaleur de la phase de désurchauffe et de condensation. Pour cela, ce récupérateur enchaîne deux modes de fonctionnement successifs au cours d'un même cycle de réfrigération.

Dans un premier temps, en début de cycle, le mode « pompe à chaleur » privilégie le chauffage de l'eau et le rendement énergétique global, tant que la température de l'eau permet de condenser le fluide dans le récupérateur.

Le condenseur à air et donc les ventilateurs, qui évacuent d'ordinaire la chaleur du fluide frigorigène, sont alors à l'arrêt. C'est un condenseur à eau qui prend leur relais. Résultat : la chaleur extraite du lait et celle générée par le compresseur sont transférées intégralement à l'eau par l'échangeur de chaleur. Un régulateur de débit assure une température d'eau de 55°C en sortie d'échangeur.

Le pressostat de sécurité intervient en cas d'anomalie pour assurer la réfrigération du lait en toutes circonstances en activant le condenseur.

Dans un second temps, quand la totalité de l'eau est préchauffée et que sa température ne permet plus de condenser le fluide dans le récupérateur, le système passe en mode « réfrigération optimale ». Le thermostat actionne le condenseur à air et ses ventilateurs. On retrouve alors le cycle classique de réfrigération du tank : évacuation dans l'air ambiant de la chaleur du fluide frigorigène par ventilation et baisse de sa température pour le ramener de l'état gazeux à l'état liquide, avant de passer dans un détendeur relié à un évaporateur (1), puis à nouveau dans un compresseur.

Des essais neutres conduits par le Cemagref le prouvent : le système Ecolacteo fonctionne, contrairement aux récupérateurs standard et grâce à son mode « pompe à chaleur », indépendamment de la température ambiante. Cela lui permet d'assurer une température d'eau préchauffée très proche de 55°C, même en hiver à une température de 5°C. On est alors avec du R404aa à des performances voisines des essais réalisés à une température ambiante de 20°C, soit 1,04 l d'eau préchauffée par litre de lait refroidi. Avec un récupérateur standard, on estime généralement qu'il faut 3 l de lait pour préchauffer 1 l d'eau.

En été, le système Ecolactéo qui, pendant la phase de « réfrigération optimale », récupère une partie de la chaleur de surchauffe, permet de porter l'eau à une température de 65°C.

UN LITRE D'EAU PRECHAUFFEE PAR LITRE DE LAIT REFROIDI

L'intérêt du système est aussi de disposer d'eau chaude plus rapidement après la traite. Réussir à chauffer été comme hiver 1 l d'eau pour 1 l de lait refroidi permet aussi d'envisager l'installation de ce type de récupérateur sur les tanks équipés d'un pré-refroidisseur. Ce qui n'est pas envisageable avec un appareil standard.

Il existe trois modèles d'échangeurs à plaques selon la puissance du groupe frigorifique (dix plaques pour 3 à 4,5 ch, vingt plaques pour 5 à 9 ch, trente plaques pour 10 à 15 ch).

Compter un investissement de 3 740 € pour un échangeur de dix plaques avec un ballon tampon standard de 300 l à coupler à un chauffe-eau existant (4 040 € avec un échangeur de vingt plaques).

Ce niveau d'investissement, globalement 40 % plus onéreux qu'un appareil standard, amène à s'interroger sur l'avantage réel dans certains cas de récupérer 100 % des calories du lait. Ainsi une exploitation disposant, à chaque traite, d'une quantité très importante de lait à refroidir n'a-t-elle pas intérêt à se satisfaire du rendement plus faible des récupérateurs d'ancienne génération ? Pour Pascal Lasne, gérant de REAL-Climats Faton (installation et maintenance de refroidisseurs), le choix du système doit d'abord se raisonner sur les besoins journaliers d'eau préchauffée à 55°C et la capacité de production de calories en période « creuse », celle où le troupeau produit le moins.

LA PERFORMANCE DU GROUPE FRIGORIFIQUE PRÉSERVÉE

De son côté, Ecolactis met en avant deux arguments pour justifier son appareil, même dans ces exploitations disposant d'une quantité de calories du lait à récupérer supérieure aux besoins d'eau préchauffée.

« Outre le fait que la température ambiante a une influence sur la température de l'eau préchauffée avec un récupérateur classique, on pénalise la performance frigorifique et donc la consommation électrique du tank quand la totalité de l'eau contenue dans le ballon est préchauffée. »

En effet, précise Ecolactis, « il faut que la température ambiante soit assez élevée pour que la pression déclenche le second ventilateur du condenseur à air. On constate d'ailleurs que les appareils équipés d'un dispositif de pressostats pour réguler les ventilateurs fonctionnent en grande partie avec un ventilateur à l'arrêt. On pénalise donc le rendement frigorifique car plus la pression est élevée, plus le rendement est faible ».

JEAN-MICHEL VOCORET

(1) C'est pendant cette phase d'évaporation du fluide frigorigène, à la suite d'une détente qui fait chuter sa pression, que les calories sont transférées depuis le lait jusqu'au même fluide.