Récupérateur de chaleur sur tank à lait
Un récupérateur de chaleur sur tank à lait permet de participer à la réfrigération du tank tout en chauffant de l’eau qui pourra être utilisée pour nettoyer la salle de traite. Au lieu de dépenser de l’énergie pour refroidir le tank d’un côté, et chauffer de l’eau de l’autre, le récupérateur de chaleur combine ces deux opérations en une.
La plus grande consommation d’électricité d’un élevage bovin laitier est le refroidissement du lait dans le tank, représentant entre 35 et 45 % des dépenses. La seconde consommation la plus importante est le chauffage de l’eau destinée au nettoyage de la machine à traire et du tank à lait, représentant entre 25% à 40 % de la consommation totale.
Installer un récupérateur de chaleur permet ainsi d’économiser jusqu’à 80% d’électricité en moyenne.
Principe
Dans une salle de traite classique, un chauffe-eau coûteux en énergie est utilisé pour chauffer de l’eau à 50°C afin de l’utiliser pour le nettoyage de la salle de traite et du tank à lait. Cette activité est indispensable pour le maintien de la qualité du lait.
L’utilité du récupérateur de chaleur est de préchauffer l’eau sans consommer aucune énergie extérieure avant son entrée dans le chauffe-eau.
Le dispositif de récupération de chaleur vient s’installer entre le compresseur et le condenseur à air, le fluide frigorigène présent dans la double paroi du tank à lait circule dans l’échangeur du récupérateur et chauffe ainsi l’eau qui circule dans le sens opposé et par un autre circuit de tuyaux. L’eau entre à une température entre 8 et 15°C et en sort entre 45 et 65 °C.
Types de récupérateur de chaleur
- Récupérateur à plaques : Il s’agit d’un empilement de plaques en inox entre lesquelles l’eau et le fluide frigorigène circulent à contre-courant. L’eau froide entre en aval du système et remonte les plaques en sens inverse du fluide frigorigène et sort en amont du système. Le circuit de l’eau est relié à un ballon de stockage et au chauffe-eau : l’eau à température ambiante se dirige vers le chauffe-eau pour monter encore en température quand l’eau qui demeure froide rentre dans le ballon et recommence le circuit.
- Récupérateur de chaleur interne : Le circuit du fluide frigorigène passe entre les parois interne et externe du ballon. L’eau froide entrant par le fond du ballon est réchauffée pendant son ascension par le circuit du fluide frigorigène. Le ballon récupérateur de chaleur interne peut être directement connecté au chauffe-eau par le haut ou bien être équipé d’une résistance dans sa partie haute et remplacer le chauffe-eau dans son double rôle de stockage et de chauffage de l’eau à 50°. Dans le second cas de figure, le ballon devra être de dimensions supérieures au chauffe-eau qu’il remplace.
Installer un récupérateur de chaleur
La première chose qu’un producteur doit faire avant de modifier le système de refroidissement du tank à lait est de demander l’autorisation des travaux à la laiterie. En France, la plupart des tanks appartiennent à la laiterie qui collecte le lait. Si la laiterie autorise les travaux, deux cas de figure se présentent : soit c’est la laiterie qui achète le matériel, soit c’est le producteur. Quel que soit le cas, il est souhaitable de préciser les responsabilités engagées pour chacune des parties au moyen d’une convention.
La réglementation impose que l’installation du récupérateur de chaleur soit réalisée par un professionnel du froid disposant d’une attestation de catégorie I. La raison de cette réglementation provient du caractère dangereux du liquide frigorigène du tank duquel on va modifier le circuit. Le frigoriste est également chargé d’indiquer sur le tank à lait, de façon lisible et indélébile, la nouvelle quantité de fluide frigorigène et les modifications faites au système.
Quelque caractéristiques devront être vérifiées lors du choix du récupérateur et de son installation :
- Les dimensions du récupérateur doivent être adaptées à la puissance frigorifique du groupe auquel il est raccordé. Un sur-dimensionnement peut entraîner une chute de la pression de condensation en hiver, entraînant une mauvaise réfrigération du lait sans pour autant augmenter les quantités d’eau pré-chauffées.
- L’échangeur et les canalisations d’eau doivent être bien isolés contre le gel. De manière générale, les canalisations chaudes doivent être isolées pour éviter les déperditions de chaleur.
- L’eau circulant doit être exempte de toutes particules et souillures (tartre, fer, manganèse, etc.). Un filtrage de l’eau en amont est vivement conseillé.
- La distance entre le récupérateur de chaleur et le tank à lait doit être la plus petite possible. Cela permet de limiter les coûts de construction (plus de longueur de tuyauterie ou plus de fluide frigorigène à acheter) mais aussi de limiter les pertes d’énergie thermique et réduire les risques de fuite.
Comment bien choisir son récupérateur de chaleur ?
Afin de choisir le récupérateur de chaleur le plus performant, il est tout d’abord nécessaire de calculer le ratio d’eau à préchauffer / lait à refroidir de son exploitation. Ce ratio est globalement plus élevé pour les petits troupeaux que pour les grands troupeaux. Il est important pour les élevages ayant un ratio élevé de se tourner vers les récupérateurs de chaleur les plus performants afin de récupérer suffisamment de chaleur pour le préchauffage de l’eau.
| Échangeurs à plaques | Échangeurs internes | |
|---|---|---|
| Caractéristiques | ||
| Le tank peut être pré-équipé d’usine | Oui | Non |
| Nombre de groupes froid pouvant être raccordés à l’échangeur | 1 | 1 ou 2 selon le modèle |
| Stockage de l’eau préchauffée | Dans un ballon relié au chauffe-eau* | Dans la cuve qui contient l’échangeur* |
| Accessoires à prévoir | Circulateur, calorstat ou vanne thermostatique, pressostat de régulation | Pressostat de régulation |
| Encombrement de l’échangeur | Faible | Selon capacité de la cuve |
| Encombrement du ballon de stockage | Selon capacité du ballon | / |
| Prix moyens observés (HT) | ||
| Prix de l’échangeur | 800 à 2 000 € | 2 000 à 3 000 € |
| Prix du ballon de stockage | 300 à 1 000 € * | |
| Prix des accessoires (circulateur, calorstat, filtre, anode…) | 100 à quelques centaines d’€ | |
| Prix de la pose | 200 à 1 000 € (échangeur équipé d’usine ou pas) | 500 à 1 000 € |
| Prix total (matériel et pose) | 1 000 à 3 000 € | 2 500 à 4 000 € |
| Facteurs de réussite | ||
| Installation par un professionnel du froid ferme | Impératif | |
| Accord formel de la laiterie | Oui, si le tank lui appartient | |
| Bonne qualité de l’eau | Primordiale | Préférable |
| Entretien | Détartrage, changement filtres | Surveillance anode(s) du ballon de stockage |
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Sources
Les informations présentes dans cet article sont tirées en partie du document "Réduire la consommation électrique du chauffe-eau grâce au récupérateur de chaleur sur tank à lait" de L'IDELE et GIE Lait-Viande Bretagne
