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09/03/09, par Julien

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17/03/09, par Julien

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Mai 2009, Sylvie :

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Type de lave-vaisselle

La machine à panier statique à capot est utilisée dans les petits établissements (jusque 200 repas – repas complets). Dans les plus grands établissements, on choisira une machine à déplacement automatique de la vaisselle.
Le choix entre une machine à paniers mobiles ou à convoyeur se fait en fonction du système de lavage et du nombre de couverts à nettoyer en un certain temps.
Avec une machine à convoyeur, la vaisselle est introduite pièce par pièce dans la machine au fur et à mesure de son arrivée. Elle est donc utilisée avec un système de lavage instantané, ce qui est peu intéressant au niveau du prix des consommations électriques.
De plus, à cause du convoyeur, il nécessite beaucoup de place dans la laverie. Un local exigu pourra plus facilement accueillir un lave-vaisselle à paniers avec lequel il est possible de faire des configurations en angle (90 ou 180 degrés) alors qu’une machine à convoyeur ne peut être que rectiligne.
Par contre avec un lave-vaisselle à paniers mobiles, à cause de la place perdue par les paniers (évaluée à 20 %), le nombre de couverts nettoyés dans un laps de temps déterminé est plus faible que celui nettoyé par une machine à convoyeur.
Dans certaines organisations, la combinaison des deux types de lave-vaisselle est réalisée.

Dimensionnement

Un dimensionnement correct du lave-vaisselle permet une utilisation à sa pleine charge; ce qui est optimal au niveau de la consommation en eau et en électricité.
La méthode de dimensionnement simplifiée est utilisée lors de l’avant-projet. La méthode précise de dimensionnement pour les machines à paniers aussi bien que celle pour les machines à convoyeurs, sont utilisées lors du projet.
Quel que soit le type de lave-vaisselle envisagé (à panier ou à convoyeur), les principaux paramètres de dimensionnement sont le temps imparti au lavage, l’inventaire des pièces à laver et le temps de contact dans la zone de lavage. le temps imparti au lavage.
Le choix d’un lavage instantané nécessite un sur-dimensionnement de la machine. Ce sur-dimensionnement est donné par le coefficient d’utilisation. Lorsque le lavage est différé, ce coefficient peut être pris égal à 1.
Si la vitesse d’avancée du convoyeur calculée par le dimensionnement est supérieure à 2,50 m/min, il faudra dédoubler le nombre de machine à laver.
À partir de 1 000 repas, on prévoit en général deux machines à laver.
Si des machines spécifiques sont utilisées (laveuse de plateaux ou machine à laver les verres), la capacité du lave-vaisselle polyvalent devra être moindre. Le dimensionnement simplifié aussi bien que les méthodes plus précises devront en tenir compte au niveau de la composition d’un couvert-type.

Choix des équipements améliorant l’efficacité énergétique des lave-vaisselle

Toute l’énergie consommée par un lave-vaisselle est, finalement, transformée en chaleur. À l’entrée, environ 90 % de l’énergie est utilisée pour chauffer l’eau de lavage et 10 % pour actionner les moteurs. A la sortie, environ 70 % de la chaleur est perdue sous forme de buées et de dégagements de chaleur dans l’environnement (au détriment du confort des travailleurs). Les 30 % restant vont à l’égout.

Exemple.

Puissances injectées et perdues sur un lave-vaisselle sans mesures particulières d’économies d’énergie. (Source : société Stierlen).

vaissellepuissancesschema2.gif (7904 octets)

  vaisselllepuissancedessin.gif (11056 octets)

Les lave-vaisselle actuels utilise le principe de la cascade :
Dans les lave-vaisselle à bacs multiples, l’eau est amenée par cascade de la zone la plus propre vers la zone la plus sale : rinçage -> pré-rinçage -> lavage -> prélavage. De l’eau claire n’est introduite dans le lave-vaisselle que lors de son remplissage initial et lors du rinçage. Un volume équivalent à l’eau utilisée lors du rinçage est évacué à l’égout au départ de la première zone de la machine (prélavage ou lavage). Ceci permet de limiter la consommation d’énergie, d’eau et des produits lessiviels.
Dans les lave-vaisselle « mono-bac » ou « à panier statique », le principe est le même, l’apport d’eau fraîche (claire) se fait également lors du rinçage, eau qui régénère l’eau de lavage.
Plusieurs autres techniques permettent de diminuer la consommation d’énergie des lave-vaisselles et d’augmenter le confort par la même occasion :

  • l’isolation du lave-vaisselle,
  • le récupérateur de chaleur,
  • la pompe à chaleur,
  • la comparaison entre les effets d’un récupérateur de chaleur et d’une pompe à chaleur,
  • le détecteur de vaisselle.

L’isolation du lave-vaisselle

Les pertes de chaleur par rayonnement d’un lave-vaisselle représentent quelques pour-cent (environ 5 %) des pertes de chaleur totales. Une bonne isolation permet de diminuer ces pertes.
Outre la diminution des consommations d’énergie et l’augmentation du confort des travailleurs, l’isolation de la machine va engendrer un abaissement du niveau sonore de la machine. Les bruits émis sont réduits d’environ 80 %.
L’isolation des lave-vaisselle n’est pas systématique. Elle est, selon les fabricants, en option ou standard.

Le récupérateur de chaleur

Un récupérateur de chaleur intégré dans un carter se trouve sur la machine.

  • L’air humide est aspiré au niveau du bac de rinçage pour qu’aucune vapeur ne s’échappe de la machine.
  • La chaleur contenue dans l’air d’évacuation humide est extraite et sert à réchauffer l’eau de rinçage à environ 45°C.
  • L’air refroidi et déshumidifié s’en va dans la conduite d’évacuation.
Exemple.

Machine à 4 zones de lavage équipée d’un récupérateur de chaleur.

vaisselllerecuperateurchaleur.gif (13485 octets)

Où :

  • A : prélavage
  • B : lavage
  • C : rinçage
  • D : séchage

Vu qu’avec un récupérateur de chaleur, l’eau de rinçage est réchauffée de la température du réseau à environ 45°C, il est évident que l’alimentation de rinçage se fait à l’eau froide.
Lorsque le lave-vaisselle est équipée récupérateur, la puissance du surchauffeur est adaptée en conséquence : il lui suffira de faire passer l’eau de rinçage de 45°C à environ 85°C.
La puissance totale installée ainsi que les consommations sont diminuées d’environ 20 %.
À titre de comparaison, les puissances installées et les consommations électriques sont équivalentes à celles du même lave-vaisselle alimenté au rinçage à l’eau chaude. Mais dans ce dernier cas, il faut ajouter l’énergie nécessaire pour chauffer au préalable cette eau de rinçage avec un autre combustible (fuel, mazout).
D’autre part,avec un récupérateur, les buées sortant de la machine sont refroidies jusqu’à environ 35°C et déchargées d’une bonne partie de leur humidité. On diminue ainsi les risques de condensation dans le système de ventilation qui va évacuer ces buées.
On ne trouve des récupérateurs de chaleur que sur les lave-vaisselle à déplacement automatique.
Les gains énergétiques sont à mettre en rapport avec le surcoût à l’achat.

Calculs

Si vous voulez accéder à un programme vous permettant, entre autres, de calculer ce que peut vous faire gagner un récupérateur sur un lave-vaiselle adapté à votre établissement, cliquez ici !

Attention, avec les graisses le récupérateur s’encrasse. Celui-ci doit régulièrement être nettoyé.

La pompe à chaleur

Lorsqu’une pompe à chaleur avec récupération sur les buées est installée sur un lave-vaisselle, celle-ci récupère la chaleur des buées au niveau de l’extraction pour la restituer à l’eau de rinçage.
L’eau de rinçage est ainsi chauffée de la température du réseau de distribution à environ 75°C. L’alimentation de rinçage se fait donc, bien entendu, à l’eau froide.
Lorsque le lave-vaisselle est équipé d’une pompe à chaleur, la puissance du surchauffeur est adaptée en conséquence : il lui suffira de faire passer l’eau de rinçage de 75°C à environ 85°C.
La puissance totale installée ainsi que les consommations sont diminuées d’environ 45 %.
D’autre part,avec une pompe à chaleur, les buées sortant de la machine sont refroidies et déchargées d’une bonne partie de leur humidité. On diminue ainsi les risques de condensation dans le système de ventilation qui va évacuer ces buées.
On ne trouve des pompes à chaleur que sur les lave-vaisselle à déplacement automatique.
Les gains énergétiques sont à mettre en rapport avec le surcoût à l’achat.

Calculs 

Si vous voulez accéder à un programme vous permettant, entre autres, de calculer ce que peut vous faire gagner un récupérateur sur un lave-vaisselle adapté à votre établissement, cliquez ici !

On peut également trouver des lave-vaisselle avec pompes à chaleur encore plus performantes qui récupèrent la chaleur sur les buées d’extraction mais aussi sur l’air ambiant.
Dans ce cas, non seulement l’eau de rinçage est chauffée de la température du réseau à 75°C, mais en plus, l’eau de lavage est maintenue à la bonne température. Une résistance de maintien en température n’est plus nécessaire. Le lave-vaisselle doit, dans ce cas, être alimenté au remplissage à l’eau chaude.
Les puissances installées et les consommations électriques sont diminuées de 55 %.
Ce système présente un deuxième avantage non négligeable : l’air ambiant de la cuisine est refroidi, ce qui va améliorer le confort des occupants.
Attention : si l’humidité absolue de l’air du local diminue par condensation dans l’évaporateur de la pompe à chaleur, l’humidité relative du local va augmenter, ce qui ne contribuera pas à l’amélioration du confort à ce niveau.
On en conclut que de l’air sec devra de toute façon être apporté au local pour diminuer son taux d’humidité, mais en quantité nettement plus faible. Autrement dit, la présence d’une pompe à chaleur sur le lave-vaisselle qui extrait l’humidité de l’ambiance permettra un débit d’extraction d’air dans la laverie nettement plus faible.

Exemple.

Source : « Steun voor demonstratieprojecten energietechnologieen » – Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap – departement Économie, Werkgelegenheid, Binnenlandse Aangelegenheden en Landbouw – administratie Économie – afdelong Natuurlijke Rijkdommen en Énergie)

Un lave-vaisselle avec pompe à chaleur intégrée a été installé dans la laverie de deux hôpitaux. L’un de 350 lits, l’autre de 320 lits.

Description

Ce lave-vaisselle comporte une zone de pré-lavage, de lavage, de rinçage et de séchage.

vaisselllepompechaleurexemple.gif (29766 octets)

Son fonctionnement est identique à celui d’une autre machine à laver.

Cependant, ici, la pompe air/eau utilise la chaleur de l’air ambiant du local (26°C) et la chaleur récupérée de la zone de séchage (57°C) pour maintenir l’eau introduite dans le bac de lavage à 63°C. Cette eau est utilisée pour le pré-lavage et le lavage.
La pompe sert également à préchauffer l’eau de rinçage jusqu’à 70°C. Cette eau est ensuite réchauffée jusqu’à 85°C dans un boiler électrique.

Après rinçage, l’eau est recueillie et va servir au lavage.

L’air de la zone de séchage qui passe dans l’évaporateur est refroidi de 57°C à 19°C et est rejeté à l’extérieur.
L’air ambiant qui passe dans un filtre puis dans l’évaporateur de la pompe à chaleur est refroidi de 26°C à 18°C et sert à rafraîchir le local.

Rendement

Le COP de la pompe à chaleur varie donc entre 2,7 et 3,4.

Avantages

Des mesures ont été réalisées sur les lave-vaisselles des deux hôpitaux.

La consommation électrique du lave-vaisselle équivaut à 45 % de ce qu’elle aurait été sans pompe à chaleur.
La consommation électrique du lave-vaisselle du premier hôpital s’élève à 180 kWh/jour, celle du second à 195 kWh/jour.
Les consommations sans pompe à chaleur auraient donc été de 400 kWh/jour ( = 180 x (100/45)) dans le premier hôpital et de 433 kWh/jour ( = 195 x (100/45)) dans le second.

Économies et temps de retour

La machine sans pompe à chaleur et équipée d’une résistance électrique coûte 55 000 €. La machine à laver avec pompe à chaleur coûte 75 000 €.  L’énergie économisée permet-elle de rembourser le sur-investissement ? D’autant que les coûts annuels d’entretien de la pompe à chaleur s’élèvent à 750 €.
Le gain énergétique réalisé grâce à la pompe à chaleur est de 55 %.

L’économie d’énergie annuelle par rapport à une situation de référence avec un lave-vaisselle sans pompe à chaleur est de 80 300 kWh [365 x 0,55 x 400] dans le premier hôpital et de 86 992 kWh [365 x 0,55 x 433] dans le second.

On peut alors calculer le temps de retour de l’investissement, c’est-à-dire le rapport entre le surcoût d’investissement et l’économie annuelle. Avec un prix moyen du kWh de 6,5 c€,  ce temps de retour varie de 4,5 ans [20 000 / [(0,065 x 80 300) – 750]] à 4,1 ans [20 000 / [(0,065 x 86 992) – 750]].

Un autre regard consiste à faire le bilan sur les 15 années de vie du lave-vaisselle : le bilan (simplifié car les valeurs ne sont pas actualisées) donnerait une économie totale de :

(0,065 x 80 300 – 750) x 15 – 20 000 = 47 042,5 € économisés…!

Comparaison entre les effets d’un récupérateur de chaleur et d’une pompe à chaleur

Exemple.

Effets d’un récupérateur de chaleur ou d’une pompe à chaleur sur une machine à convoyeur – Source Stierlen.

Lavevaissellecomparaison.gif (12807 octets)

Le détecteur de vaisselle

Lorsque le lavage est instantané, on choisira un lave-vaisselle avec détecteur de vaisselle. Apparemment, tous les nouveaux lave-vaisselle serait actuellement équipés de ce dispositif.
En effet, lorsque le lavage est instantané, les casiers de vaisselles sont introduits dans la machine à déplacement automatique au fur et à mesure qu’ils reviennent en cuisine. Du fait des espacements entre les casiers qui défilent sur le tapis roulant, une quantité importante d’énergie, d’eau et de détergent est gaspillée.
Les lave-vaisselles avec détecteur de vaisselle sont équipés d’un système comprenant une cellule photoélectrique qui identifie les casiers et d’un système de contrôle qui dirige les opérations du lave-vaisselle.
A l’entrée du tunnel, une cellule photosensible identifie les casiers qui sont chargés dans le lave-vaisselle. Lorsqu’un espacement entre les dits casiers apparaît, le système interrompt les opérations du lave-vaisselle et le maintient en stand-by.
Le système de contrôle maintient le lave-vaisselle hors fonction si la chaîne des casiers est interrompue.
Dès que le système détecte le casier suivant, au début du tunnel, le processus de lavage est repris.
Lorsque la durée de stand-by dépasse un certain temps, le système de contrôle remet la machine en route de manière à ce que le résultat de lavage reste bon.
Avec d’autres systèmes, il y a une temporisation entre l’arrêt et la détection correspondant au temps de passage.
Un bouton de dérogation permet également des interventions par le personnel.

Exemple.

Dans un hôtel en Finlande, on a fait placer ce type de système de contrôle sur un lave-vaisselle d’une capacité de 150 casiers/heure. En moyenne, les besoins de cet hôtel est de 500 casiers par jour. Le but recherché était de diminuer les temps de fonctionnement à vide de telle manière qu’ils ne dépassent pas 10 % du temps total de fonctionnement.

Les campagnes de mesures réalisées ont révélé une consommation électrique avant le placement du détecteur de 0,74 kWh par casier et après placement de 0,38 kWh par casier, soit une réduction de 49 %.

On doit ajouter à cela les économies en eau et en détergent.

 D’autres avantages viennent se greffer sur ces premiers résultats :

  • diminution du niveau de bruit (du fait de la réduction du temps de fonctionnement),
  • diminution du coût de la maintenance.

Aspects économiques.

L’investissement pour le système de contrôle a été d’environ 8075 €. L’économie sur la consommation d’électricité est de 5 400 kWh/mois, à 6,5 c€/kWh, soit 351 €/mois. L’économie totale, détergent et eau inclus, est de 580,25 €/mois.

Le temps de retour simple de l’investissement est donc de 22 mois sur les seules consommations électriques et de 14 mois en considérant les économies totales.

Lave-vaisselle électrique, au gaz ou à la vapeur

Des lave-vaisselle au gaz et à la vapeur ont vu le jour sur le marché.
Un lave-vaisselle nécessite différentes puissances de chauffage internes :

  • Une puissance pour l’eau de lavage. Celle-ci va soit maintenir l’eau du bac de lavage à température lors du lavage si le lave-vaisselle est alimenté à l’eau chaude au remplissage, soit monter l’eau de remplissage de la température du réseau de distribution à la température de lavage (environ 60°C) si le lave-vaisselle est alimenté à l’eau froide au remplissage.
  • Une puissance pour l’eau de rinçage. Celle-ci va amener l’eau de rinçage de la température du réseau de distribution à 85 °C si le lave-vaisselle est alimenté à l’eau froide au rinçage, d’environ 45 °C à 85 °C si le lave-vaisselle est alimenté à l’eau chaude au remplissage ou à l’eau froide et équipé d’un récupérateur de chaleur ou enfin, de 75°C à 85°C si le lave-vaisselle est alimenté à l’eau froide au rinçage mais équipé d’une pompe à chaleur.
  • Une puissance de séchage pour les lave-vaisselle disposant d’une telle zone.

Ces puissances internes peuvent provenir de résistances électriques. Elles peuvent également provenir d’un circuit de vapeur.
L’alimentation vapeur consiste en le raccordement des organes de chauffe à une installation produisant de la vapeur. La vapeur circule dans des tubulures placées dans les différents bacs, l’échange de chaleur se faisant par contact de l’eau des bacs ou du surchauffeur avec les tubulures contenant la vapeur.
Le lave-vaisselle à la vapeur n’est intéressant que lorsque le prix de revient du kWh est plus intéressant que celui du kWh électrique. Ce qui n’est en général le cas que lorsqu’on dispose déjà d’une distribution de vapeur en bon état. Ce qui est fréquent dans les hôpitaux. La vapeur provient soit d’une chaudière au gaz ou au mazout, soit d’un réseau de distribution.
Les différentes puissances ci-dessus peuvent également provenir d’une chaudière au gaz propre au lave-vaisselle. Le fonctionnement est similaire à un chauffe-eau domestique. La chaudière chauffe de l’eau qui circule en circuit fermé. L’eau chaude alimente des échangeurs de chaleur (réservoir de lavage, eau de rinçage et tunnel de séchage). Ce choix est intéressant lorsque le sur-investissement du lave-vaisselle à gaz et de son installation est compensé par la différence de prix entre le kW gaz et le kWh électrique.
Les prix du kWhfuel et du kWhgaz sont indépendants de la période d’utilisation.
Le prix du kWhélectrique dépend fortement de la période d’utilisation mais également de la tarification de l’établissement. Le prix moyen du kWh électrique varie en fonction de la période d’utilisation. Pour d’autres tarifications, on peut calculer le prix moyen du kWh à partir de la valeur des différents termes intervenant dans la facturation.

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Le choix d’un lave-vaisselle au gaz peut également être faire lorsque la puissance électrique disponible n’est pas suffisante pour un lave-vaisselle électrique.

Lave-vaisselle spécifique

Le lave-ustensiles

La plonge des ustensiles de cuisine constitue sans doute le travail le plus pénible et le plus ennuyeux dans une cuisine.
La tendance actuelle va donc vers la suppression du poste de plongeur batterie après s’être équipé d’un lave-ustensiles.
Selon les fabricants, son temps de retour d’investissement est estimé à 12 à 18 mois.

La laveuse de plateau et la machine à laver les verres

Une machine à laver les verres n’est pas nécessaire si l’aspect des verres ne doit pas nécessairement être impeccable ou si le lave-vaisselle polyvalent est équipé d’un système mécanique, optique ou magnétique d’enclenchement automatique des jets d’eau déminéralisée au passage de paniers de verres (ou couverts) lors du rinçage final.
Les lave-vaisselle spécifiques présentent cependant une certaine souplesse au niveau des changements d’organisation. Ainsi, certains établissements choisissent un lave-vaisselle à part pour laver les verres en prévision du cas où ils passeraient un jour à la vaisselle jetable.