Machine frigorifique à cycle de Brayton



Les systèmes de climatisation basés sur le cycle de Brayton-Joule à air ont des systèmes développés pour toute l’aviation civile depuis les années 50. Ces systèmes sont intégrés dans le système de gestion de la pressurisation, de la température et de l’hygrométrie de la cabine. Les points essentiels étant la légèreté du système de turbo-compression et non pas la performance énergétique. A noter qu’il existe des systèmes Brayton pour les cycles cryogéniques à la fois pour la liquéfaction du méthane pour de faibles débits (< 2000 Nm³/h de méthane) et pour des applications spatiales à -200 °C.

Des constructeurs de ces machines pour l’aviation, comme Garrett ou Liebehrr, ont développé dès la fin des années 90 de tels systèmes pour la climatisation des trains ICE avec des commandes de l’ordre de 100 unités.

Le cycle Brayton à air est très facilement calculable et ses performances dépendent des températures de source et de puits comme tout système thermodynamique et des efficacités des compresseurs et des turbines.

Comme on le voit figure 6.9, qui indique la performance énergétique pour des rendements de turbine et de compresseur de 0,9, pour un écart de température, de seulement 12 °C, soit un taux de compression de 2, le COP est de 1,5 et surtout ce COP baisse significativement avec l’augmentation du taux de compression, ce qui est directement lié à l’accroissement de l’écart de températures source / puits.





Les usages habituels sont :

• Climatisation des avions.
• Applications cryogéniques de quelques dizaines de W.

Les coûts des composants sont a priori du même ordre de grandeur pour les systèmes de climatisation ferroviaire.

Marchés potentiels : la généralisation de la technologie pour la climatisation des trains n’est pas vérifiée (2013).