Machine frigorifique Stirling

Figure 6.10 Glacière à système Stirling Coleman

Figure 6.11 Module Stirling de Twinbird



Une des premières machines frigorifiques développée l’a été par Philips en 1950. Par la suite, les applications se sont dirigées vers les basses températures, les systèmes Stirling étant particulièrement bien adaptés pour les grands écarts de températures entre la source et le puits. La société Stirling Cryogenics a commercialisé plus de 3 000 de ces systèmes basse température (de -80 à -200 °C) pour des puissances allant de quelques dizaines de kW à quelques milliers.

Pour les applications en réfrigération, la machine à piston libre développée par Sunpower dans les années 70, avec des puissances variant de 35 W à 7,5 kW. Depuis 2002 l’entreprise japonaise Twinbird commercialise différents modules (cf. figure 6.11). Ces modules peuvent être intégrés par exemple dans des glacières portables (cf. figure 6.10). Les modules Stirling ont été développés préférentiellement pour des puissances de quelques centaines de watts, une des limitations étant les surfaces réduites des « bouts » chaud et froid des machines Stirling. Ces tailles réduites sont intrinsèques au procédé.

Les puissances frigorifiques obtenues varient de quelques dizaines de W à presque 10 kW pour les applications frigorifiques « classiques ». Pour les refroidisseurs cryogéniques de -80 à -200 °C, les puissances vont jusqu’à plusieurs mégawatts froid. Pour un écart de températures entre la source froide et le puits chaud de 100 °C avec une production frigorifique de -80 °C, le COP est de l’ordre de 0,3 et pour une température de -20 °C, le COP est de l’ordre de 0,6, ce qui est de fait inférieur aux cycles à compression de vapeur.





Les usages habituels sont :

• applications cryogéniques médicales industrielles, biologie, …
• applications frigorifiques : glacières portables.

Les coûts des composants sont plutôt élevés car fonctionnement à haute pression avec des matériaux nobles.

Marchés potentiels : le petit froid commercial.