Diminuer les consommations d'énergie


Dans le générateur

Pertes

Dans le générateur, il n’y a pas ou de perte de vapeur sous forme de condensats mis à l’égout. En effet, la vapeur se refroidit au contact des parois en cédant sa chaleur de condensation et les condensats , issus de la transformation de la vapeur en eau, réintègrent la phase liquide; ce qui veut dire qu’il n’y a pas d’appoint d’eau osmosée. Cependant, les pertes au travers des parois sont compensées par la réchauffe supplémentaire de l’eau condensée de manière à reformer la vapeur perdue. On a donc intérêt à isoler au maximum les parois du générateur sachant qu’il y a toujours un compromis à trouver entre le prix de l’investissement dans un isolant par rapport à la réduction des déperditions engendrées.

Théories

Pour aller plus loin dans la réflexion concernant la détermination théorique des pertes.

La fiche technique d’un constructeur de stérilisateur, sur laquelle repose le calcul théorique des pertes, montre que les pertes au travers des parois du générateur sont de l’ordre de 0,8 [kW].
Ce qui représente au cours d’une année de fonctionnement de la stérilisation une surconsommation d’électricité de l’ordre de:

On a :

Consommation annuelle  = 0,8 [kW] x 4 000 [h]

Consommation annuelle  = 3 200 [kWh/an]

Où les 4 000 [h] représentent la durée totale maximale de fonctionnement de la stérilisation; soit :

  • 14 [h/jour],
  • 5,5 [jour/sem],
  • 52 [sem/an].

En réalité, le personnel de stérilisation arrive tant bien que mal à prendre congé sur l’année mais ils sont compensés par les nombreux rappels de garde de nuit ou de WE.

On consigne ces résultats dans le tableau suivant :

Type de consommation Consommation annuelle [kWh/an] Coût unitaire [€/kWh] Coût total [€/an]
électrique
3 200
0,11
352

Amélioration

Dans une installation existante, les actions d’amélioration de l’isolation sont limitées. En effet :

  • De part l’imposition auprès des constructeurs de limiter les températures de contact (risque de brûlure), les équipements sont en général isolés correctement.
  • Il n’est pas facile par après d’augmenter les épaisseurs d’isolant car beaucoup de tuyauteries encombrent l’espace autour des équipements.
  • Les faces avants des générateurs où se situent les têtes des résistances électriques pourraient être isolées par des coques préformées. Mais ne faut-il pas garder un certain échange entre la tête et l’ambiance ? Sans quoi la résistance électrique pourrait-elle « claquer » ?

Face avant de générateur.

  • les professionnels de la maintenance des équipements de stérilisation évoquent que l’isolation risque de masquer les fuites de vapeur.

N’empêche, toutes ces bonnes raisons ne sont pas suffisantes pour bannir toute amélioration. Pour s’en convaincre, il suffit d’évaluer la performance énergétique d’une isolation même partielle et sa rentabilité à court terme.

Calculs

Pour évaluer la rentabilité de l’isolation d’une cuve.

Dans la distribution

Pertes

Dans la distribution, il n’y a pas ou peu de perte de vapeur sous forme de condensats mis à l’égout si les conduites d’alimentation sont inclinées en pente douce vers le générateur. En effet, comme dans le cas du générateur, la vapeur se refroidit au contact des parois en cédant sa chaleur de condensation. Si la distribution est conçue en pente douce, les condensats, issus de la transformation de la vapeur en eau, réintègrent la phase liquide du générateur; ce qui veut dire qu’il n’y a pas d’appoint d’eau osmosée. Cependant, les pertes au travers des parois sont aussi compensées par la réchauffe supplémentaire de l’eau condensée de manière à reformer la vapeur perdue. On a donc intérêt à isoler au maximum les conduites de distribution.

Théories

Pour aller plus loin dans la réflexion concernant la détermination théorique des pertes.

Amélioration

Dans une installation existante, sauf si bien entendu l’isolant initial est enlevé, le constructeur est tenu, en principe de prévoir un isolant de manière à réduire les risques de brûlure (température de contact limitée à 50 °C).

 

Quelques centaines de W perdus.

Néanmoins, rare sont les installations où la distribution de la vapeur est isolée correctement. De nouveau, le sacro saint manque de visibilité de fuite de vapeur apparaît comme un argument de poid de la part des constructeurs pour ne pas isoler correctement les tuyauteries.

Faux naturellement, car on pourrait en déduire que les équipements non isolés sont susceptibles d’avoir des fuites (et la fiabilité ?).

Sachant qu’une conduite en cuivre de diamètre de 15 mm et de 1 m de long équivaut à une perte de l’ordre de 90 W, il est utile d’isoler au maximum.

Calculs

Pour évaluer la rentabilité de l’isolation d’une conduite.

Dans la double enveloppe

Pertes

La double enveloppe entoure la chambre de stérilisation et lui sert d’antichambre ou de réserve de vapeur.

   

Complexité de l’isolation de la double enveloppe.

Sa surface développée est assez importante et de forme complexe. Cette surface est assez déperditive et nécessite de nouveau de l’isoler correctement; ce qui n’est pas chose aisée. De plus, l’isolation n’étant pas parfaite, la déperdition réelle est toujours plus important que celle calculée par le programme suivant:

Calculs

Pour évaluer la rentabilité de l’isolation d’une cuve parallélépipédique ou cylindrique.

Comme pour la distribution, il nécessaire de savoir si les condensats qui traduisent l’importance des déperditions des parois, sont évacués à l’égout ou recyclés. Les constructeurs ont mis des systèmes au point qui permet de récupérer les condensats dans le générateur par simple gravité ou par pompage. Dans d’autres systèmes, ils sont jetés à l’égout.

Théories

Pour aller plus loin dans la réflexion concernant la détermination théorique des pertes

La moins bonne des solutions se trouve reprise dans la théorie où la plupart des condensats sont rejetés à l’égout.

Amélioration de l’isolation

D’origine, la cuve en général est bien isolée mais il faut veiller à ce qu’elle le reste suite aux différentes interventions de maintenance.

Récupération des condensats

Évaluer

Pour aller plus loin dans la réflexion concernant l’évaluation des pertes.

Dans le cas qui a été pris pour l’évaluation théorique, les coûts engendrés par la pertes d’énergie dans les condensats et dans la consommation d’eau osmosée sont :*

Consommations électriques Quantité total [kWh/an] coût unitaire [€/kWh] coûts [€/an]
Au démarrage 3 120 0,11 343
Entre les cycles 6 694 736
Pendant les cycles 2 516 276
Consommations eau osmosée Quantité total [litres/an] coût unitaire [€/litre] coûts [€/an]
Au démarrage 4 2.75 11
Entre les cycles 48 132
Pendant les cycles 20 55
Coût total 1 553

Dans le cas où les condensats ne sont pas récupérés suite à leur évacuation de l’installation vers l’égout depuis les pièges à eau (pas de récupération par gravité vers le générateur), il est raisonnable de penser que pour la valeur de 1 553 [€/an] d’économie on peut tout à fait investir dans un système de récupération composé de :

  • ballon isolé de récupération;
  • pompe à condensats refoulant vers le générateur;
  • anti-retour;
  • régulation en fonction de la demande de vapeur.

Bac tampon et pompe d’alimentation du générateur.

Ce système permettrait d’une part de réduire les consommations d’eau osmosée perdues à l’égout et d’autre part de réduire la consommation électrique des résistances chauffantes du générateur (l’eau froide amenée de l’osmoseur est réchauffée par les condensats chauds.

Dans les nouvelles générations de stérilisateur, le générateur se trouve sous la cuve du stérilisateur; ce qui permet de récupérer pratiquement l’entièreté des condensats.

Dans les installations centralisées, on s’arrange pour repomper les condensats de la double enveloppe vers le générateur.


Dans la chambre de stérilisation

Pertes

La formation de condensats dans la chambre de stérilisation est due au refroidissement de la vapeur au contact de la charge et des parois de la chambre (essentiellement les parois des portes). Ces condensats ne peuvent pas être récupérés puisqu’ils sont censés être contaminés. Ils sont donc évacués à l’égout via la pompe à vide.

Amélioration de l’isolation

L’isolation des portes de la chambre de stérilisation est prévue d’origine et il n’est pas possible de l’améliorer.

Récupération des condensats

Améliorer

Pour améliorer la récupération des condensats dans la pompe à vide.

Dans la zone technique

La zone technique, comme son nom l’indique, est l’espace qui comprend les équipements du stérilisateur

  • le stérilisateur proprement dit et sa double enveloppe,
  • le générateur de vapeur,
  • la pompe à vide,
  • la distribution,
  • les accessoires.

Cet espace est séparé des zones :

  • « propre » dans laquelle on prépare le matériel à stériliser,
  • « stérile » dans laquelle on stocke le matériel passé dans les stérilisateurs.

Déchargement automatique en zone stérile.

Les séparations sont franches entre les trois zones sachant que :

  • la zone propre a un degré d’hygiène assez élevé,
  • la zone stérile est censée être stérile,
  • la zone technique a un degré de propreté non précisé.

Dans la zone technique, Il fait chaud en permanence et les températures peuvent monter jusqu’à 30-35 °C. C’est le résultat d’une concentration excessive d’apports internes. L’isolation des parois chaudes est primordiale pour réduire les déperditions et indirectement les consommations de vapeur et d’énergie. Toutefois, il n’est pas possible de réduire drastiquement les déperditions; d’où la nécessité de placer une extraction.

Normalement, des gradients de pression doivent permettre de réduire le risque de contamination des zones propre et stérile par la zone technique. Il faut donc s’arranger pour mettre la zone technique en dépression; ce qui tombe bien puisque l’on veut extraire les calories.

De plus, en pratique, les zones stériles et propres sont souvent climatisées de part la présence d’apports internes très importants. Vu la nécessité de maintenir la zone technique en dépression et à une température raisonnable (l’électronique de régulation n’aime pas des températures supérieures à 30 °C), l’idéal est de pratiquer une fuite contrôlée d’air depuis la zone propre vers la zone technique; la zone stérile étant étanche. Donc la zone technique peut être légèrement refroidie par l’air de la zone propre.

On se rend bien compte que le bilan énergétique risque d’être mauvais, si l’isolation des équipements de la zone technique n’est pas optimale :

  • En période chaude, l’air chaud extrait du local technique doit être évacué à l’extérieur et l’énergie est perdue.
  • En période froide, il doit être récupéré soit pour chauffer le quai fournisseur (en général à proximité), soit recyclé dans le circuit de ventilation de la stérilisation (en zone « sale » par exemple moyennant un système de filtration adéquat).