Une première mondiale sur le marché français : le Solstice® N71 triomphe au U Express Bellecombe

Situé dans le quartier de Bellecombe à Lyon, le U Express est un magasin de centre-ville qui se caractérise par son concept moderne, avec une large offre de produits frais et les essentiels en non-alimentaire. Cette franchise U express représente une enseigne majeure dans le réseau des magasins de proximité du groupement SYSTÈME U.

Pour réduire sa consommation d’énergie et mieux satisfaire sa clientèle, Rui Inacio, le gérant du magasin, décide d’installer des meubles frigorifiques fermés pour le froid positif et négatif. C’est une opportunité pour réagencer la surface de vente de 975 m² et améliorer le confort des clients. La température ambiante pourra ainsi être augmentée de 3° à 5°C dans la zone des produits frais, où les consommateurs resteront plus volontiers dans les rayons afin de faire leur choix. Des travaux de toiture sont aussi engagés pour apporter une luminosité plus naturelle.

En janvier 2023, le projet est lancé et Rui Inacio fait appel à ses différents fournisseurs pour ce remodeling à réaliser en période creuse durant l’été. L’agence FCT Rhône-Alpes étudie la partie équipements frigorifiques afin de recommander la solution la plus respectueuse pour l’environnement.

Rénovation du U Express : un cahier des charges clair et précis

La société FCT (Froid Climatisation Techniques) envisage plusieurs solutions avec de nombreux critères à respecter, dont :

• l’enveloppe budgétaire,
• le coût de l’énergie,
• la configuration du bâtiment,
• l’empreinte environnementale,
• la réglementation F-Gaz et ses évolutions à venir.

Dans cette configuration, le nouveau fluide frigorigène Solstice^® N71 (R-471A) pour le froid positif en remplacement du R-134a tombe à point nommé.

« Quand Climalife m’a annoncé que le Solstice^® N71 pouvait être une solution de remplacement du R-134a, c’était pour nous une bonne opportunité pour ce projet. On envisageait au départ une installation au CO₂ pour répondre au cahier des charges mais cela aurait été très compliqué à mettre en œuvre compte tenu du bâtiment et des modifications de structure qu’il aurait fallu apporter tout en respectant l’enveloppe budgétaire » explique Philippe Gipe, responsable de l’agence FCT Rhône-Alpes.

La salle des machines, où la centrale frigorifique est installée, se trouve en effet dans un espace très réduit en sous-sol. Le condenseur et le réservoir liquide sont situés au premier étage à proximité des bureaux. 

Afin de valider le choix technologique, les équipes techniques Honeywell et Climalife étudient minutieusement la configuration du magasin et comparent différentes architectures pour offrir la meilleure solution pour le U Express Bellecombe en termes d’éco-efficacité.

Quelle architecture choisir pour un meilleur retour sur investissement ?

Trois configurations sont étudiées : installation neuve booster CO₂,  cascade Solstice^® N71 / CO₂ et une reconversion de la centrale positive au R-134a avec du Solstice^® N71 et la mise en place de groupes logés au R-290 pour le négatif.

La cascade Solstice^® N71/ CO₂ comparée à un booster CO₂ amélioré (compression parallèle et multi éjecteurs) présente un fort intérêt financier avec une réduction de 139 K€ sur 10 ans de la facture électrique et une réduction des émissions de 128 t eq. CO₂ selon le modèle d’éco-efficacité validé par le Cemafroid. Mais cela engendrerait des travaux supplémentaires de la structure du bâtiment et des coûts importants pour son implantation.

Il est alors envisagé la reconversion de la centrale positive au R-134a par du R-471A. La mise en place de meubles fermés compense la perte de capacité frigorifique de 36 % entre les deux fluides frigorigènes et permet de diminuer la puissance frigorifique utile. De ce fait, la puissance de la centrale existante s’avère largement supérieure au besoin en froid, ce qui permet de valider la solution, de garder une installation en bon état de fonctionnement et de réduire les coûts d’investissement (voir schéma étude éco-efficacité) . Le Solstice^® N71 répond à l’ensemble du cahier des charges avec un GWP de 148, une haute efficacité énergétique et un impact environnemental fortement réduit.

Solstice^® N71 : une mise en œuvre simple et une maintenance facile

Fin juillet dernier, le défi est lancé pour FCT et pour leur frigoriste Mohamed Chebel. L’objectif est de réaliser en moins de 48 heures l’intervention sur la centrale positive et de produire le froid nécessaire à la mise en service des nouvelles vitrines.

Après avoir récupéré le R-134a, Mohamed Chebel fait une vidange d’huile dans les règles de l’art pour éliminer au maximum l’huile d’origine afin d’assurer une lubrification correcte des compresseurs avec le R-471A. Une nouvelle huile est sélectionnée avec un grade de viscosité plus élevé. Le circuit est tiré au vide puis chargé avec 360 kg de R-471A, fourni par Honeywell en collaboration avec Climalife.

Le technicien procède ensuite aux réglages des différents appareils de régulation et de sécurité (HP- BP). Les meubles neufs EPTA sélectionnés au R-134a sont équipés de détendeurs électroniques DANFOSS AKV.

Un paramétrage du régulateur Danfoss AKCC a été effectué avec les coefficients de l’équation d’Antoine du R-471A.

Concernant les évaporateurs, les vitrines étant au R-134a et le R-471A ayant une production frigorifique volumétrique plus faible, la question se posait au niveau des débits utiles plus importants. L’étude théorique préalable montrait que la puissance frigorifique disponible de la centrale permettrait de les fournir. Force est de constater qu’après un mois d’exploitation, les vitrines maintiennent la température désirée sans aucune difficulté, même dans une période météorologique exceptionnellement chaude dans la région lyonnaise.

Afin de conserver la fraîcheur des légumes, un évaporateur double flux raccordé à la centrale au R-471A est positionné au-dessus de ce nouveau linéaire pour maintenir la température idéale et offrir un meilleur confort aux consommateurs.

Le détecteur Murco en place est remplacé par deux détecteurs Samon Glaciär Midi distribués par Climalife. L’un est mis en place dans la salle des machines en sous-sol, l’autre au niveau du condenseur à l’étage où se trouve le réservoir liquide. Samon, le fabricant suédois de contrôleurs d’ambiance, est en cours de qualification du R-471A sur l’ensemble de sa gamme. Cette installation est une belle opportunité pour valider ce nouveau modèle de détecteur sur le marché.

Le U Express a réouvert ses portes le 16 août dernier et l’installation en service donne entière satisfaction. Le frigoriste constate dès la mise en route que ce nouveau fluide frigorigène R-471A génère des pressions plus faibles, un facteur clé pour réduire les fuites et les consommations énergétiques.

« On s’est posé quelques questions au démarrage lorsque nous avons constaté des différences de pression comparé au R-134a. Mais votre accompagnement technique nous a vite rassurés. Très rapidement, on a trouvé le bon équilibre au niveau des réglages et tous les meubles et chambres froides sont descendus correctement à la température souhaitée » souligne le frigoriste Mohamed Chebel.

Ce fluide A1 aux caractéristiques physiques classiques (moyenne pression et non inflammable) permet à tous les techniciens frigoristes de formation standard d’intervenir aisément avec les compétences nécessaires pour l’entretien et la maintenance du système.

Le Solstice^® N71 est une solution d’avenir pour le froid positif qui convient parfaitement aux besoins futurs en froid commercial.

« On faisait le constat avec Mohamed dans cet épisode caniculaire, que si tous les magasins fonctionnaient comme celui-ci, cela serait parfait » conclut Philippe Gipe.

Remodeling de l’installation en froid positif et ses caractéristiques

Ancienne configuration du magasin U Express

• La centrale positive au R-134a est équipée de 5 compresseurs Bitzer 6H25 2Y (110.5 m³ / h) pour alimenter des meubles ouverts et les 2 chambres froides de stockage.
• Le régime de fonctionnement est de -10°C / +40°C pour une puissance frigorifique de 83,4 kW. Le débit maximum par compresseur est de 846 kg /h
• Un groupe frigorifique au R-404A alimente les meubles négatifs et la chambre de congélation.

Nouvelle configuration du magasin U Express avec des meubles fermés

• Des meubles neufs EPTA au R-134a sont implémentés et équipés de détendeurs électroniques Danfoss AKV.
• Avec ces nouveaux meubles fermés, le besoin en puissance frigorifique est réduit à 47 kW.
• La centrale positive existante au R-134a est rétrofitée avec le nouveau fluide frigorigène Solstice^® N71 (R-471A). Elle alimente les meubles des produits frais et les deux chambres froides positives.
• La charge en R-471A est de 360 kg.
• Le régime de fonctionnement – 7°C / + 40°C permet aux compresseurs de délivrer 25 kW unitaire, soit 3 compresseurs seulement sont nécessaires pour couvrir les besoins avec le R-471A. Le débit par compresseur est de 695 kg / h.
• L’huile BSE 32 est remplacée par une BSE 55 ; une huile avec une viscosité plus élevée est sélectionnée afin de limiter la solubilité du R-471A plus importante que celle du R-134a.
• Deux nouveaux détecteurs Samon Glaciär MIDI sont mis en place.
• Des groupes logés au R-290 sont mis en place pour le froid négatif.

Etude d’éco-efficacité réalisée pour comparer les différentes architectures

Dans cette nouvelle étude, nous avons comparé deux configurations répondant aux mêmes besoins frigorifiques du point de vente pour les postes positifs :

1. Une détente directe en positif avec le R-744.
2. Une détente directe en positif avec le R-471A.

La figure suivante montre les résultats obtenus, aussi bien en termes des émissions totales de CO₂ incluant les effets directs (fuites) et indirects (consommation d’énergie), que le coût total de possession (TCO) sur toute la durée de vie de l’installation.

Comme nous pouvons le constater, le R-471A offre le meilleur compromis économique et une réduction significative des émissions de CO₂.

La solution

Solstice^® N71 (R-471A) est le nouveau fluide frigorigène développé par Honeywell, sur la base de la technologie HFO avec un GWP inférieur à 150. Il est non-inflammable, non-toxique, et offre des avantages significatifs par rapport au CO₂ et aux fluides traditionnels comme le R-404A. Il permet aux installations de froid positif des gains d’efficacité énergétique et contribue à réduire l’empreinte carbone globale.

Il peut être utilisé dans de nombreuses typologies d’installation et s’adapte parfaitement à la conception de magasins. C’est une solution sûre, économe en énergie et facile à mettre en œuvre. C’est un fluide A1, de moyenne pression, simple à gérer lors de la manipulation, le stockage et le transport.