Tours de refroidissement (fonctionnement de refroidissement gratuit)

()

Les tours de refroidissement sont utilisées pour dissiper la chaleur des systèmes de climatisation ou de processus industriels. De nombreux systèmes de climatisation actuellement utilisés ne fonctionnent que pendant la saison de refroidissement estivale, mais il existe de nombreux systèmes de climatisation et de traitement qui nécessitent un refroidissement toute l'année. Dans certains cas, l'ensemble du système de refroidissement doit fonctionner pendant l'hiver. La tour de refroidissement doit fournir au système la même eau à 85 °F (30 °C) ou plus froide qu'en été, mais elle le fait à des températures ambiantes plus basses. Cependant, il existe certaines applications conçues pour utiliser la tour de refroidissement pour "refroidissement gratuit”. Le refroidissement naturel se produit lorsque l'eau réfrigérée est refroidie par l'eau de la tour de refroidissement grâce à l'utilisation d'échangeurs de chaleur sans l'utilisation de compresseurs frigorifiques. Le refroidissement naturel peut être réalisé lorsque les conditions ambiantes permettent à la tour de refroidissement de produire "eau glacée» pour le système.

Tour de refroidissement

Lorsque la tour de refroidissement fournit de l'« eau réfrigérée » au système, il y a des périodes où elle doit fonctionner dans des conditions inférieures au point de congélation. Pendant ces périodes, lorsque la tour est soumise à des conditions ambiantes très froides, il y a un plus grand potentiel de production de glace dans la tour de refroidissement ou ailleurs dans le système. Si une conception de tour de refroidissement inappropriée est choisie, ou si l'unité n'est pas utilisée ou hivernée correctement, des quantités excessives de glace peuvent se former dans l'unité, entraînant une diminution de la capacité, des difficultés opérationnelles et des dommages potentiels à la tour.

Les performances de la tour de refroidissement dans les applications de refroidissement naturel dépendent à la fois du système et de la conception de la tour de refroidissement. Les séquences de contrôle appliquées au système de refroidissement doivent tenir compte gestion à la fois côté air et côté eau de la tour de refroidissement. Il est essentiel que les séquences de contrôle appropriées soient appliquées pendant le refroidissement naturel pour assurer un fonctionnement adéquat de la tour de refroidissement dans des conditions ambiantes basses.

Lorsqu'une exigence de refroidissement gratuit est spécifiée pour un projet utilisant des tours de refroidissement, certaines considérations doivent être prises dès le début de la conception du projet.

Première, des précautions particulières doivent être prises lors de l'implantation des tours de refroidissement pour éviter la recirculation due à un mauvais emplacement des tours et aux vents dominants. Si un vent dominant fort est présent, l'ajout de « murs de vent » à une tour à tirage induit doit être envisagé.

Deuxième, la tour de refroidissement doit être équipée d'options de base telles que des réchauffeurs de bassin, un contrôle électrique du niveau d'eau et des interrupteurs de vibration pour éviter les problèmes de fonctionnement dus au gel du bassin si un puisard à distance n'est pas possible.

Dernièrement, le contrôle de la capacité doit également être soigneusement pris en compte, en particulier si la charge de refroidissement hivernale est nettement inférieure à la charge estivale. L'arrêt des cellules individuelles d'une tour de refroidissement à plusieurs cellules ou l'utilisation d'un collecteur à faible débit sur une seule cellule doit être utilisé. Une température minimale de sortie d'eau de 45 °F doit être maintenue en tout temps.

Dans une tour de refroidissement à contre-courant, le remblai est complètement enfermé et protégé des éléments extérieurs, tels que le vent, qui peuvent provoquer le gel du pack de remblai dans des conditions ambiantes basses. De plus, le pack de remplissage est soutenu par le bas pour éviter l'affaissement en cas de gel en raison d'un déséquilibre du système. Les ventilateurs, les moteurs de ventilateur et les systèmes d'entraînement des tours de refroidissement à contre-courant Evapco sont également conçus pour fonctionner en toute sécurité en sens inverse jusqu'à 50 % de la vitesse normale du ventilateur. Cependant, plusieurs éléments doivent être pris en compte lors de l'utilisation d'une tour de refroidissement à contre-courant en mode de refroidissement naturel.

Lire la suite
Contrôle des chaudières à eau chaude

Ce bulletin technique examinera les considérations relatives à la conception de la tour de refroidissement pour les unités à tirage forcé et induit, et des procédures de maintenance appropriées pour assurer le bon fonctionnement de la tour de refroidissement pendant le refroidissement naturel.

Fonctionnement normal

Un examen du refroidissement naturel devrait commencer par un examen du fonctionnement normal de la tour de refroidissement pendant la saison de refroidissement estivale. Le schéma illustré à la figure 1 détaille le fonctionnement du système de refroidissement dans des conditions estivales typiques. Le refroidisseur est opérationnel et refroidit le système d'eau glacée. Dans un système traditionnel, l'eau réfrigérée revient de l'espace climatisé à 55 °F où elle a absorbé la chaleur de l'espace climatisé. Il est ensuite refroidi dans la coque de l'évaporateur du refroidisseur avant d'être renvoyé dans l'espace climatisé à 45 °F. Dans ces conditions, le refroidisseur et la tour de refroidissement fonctionnent alors que l'échangeur de chaleur illustré est isolé du système et n'est pas inclus. dans le fonctionnement du système.

Simultanément, la tour de refroidissement absorbe la charge du bâtiment plus la chaleur de compression. La tour de refroidissement transfère ensuite cette charge thermique à l'atmosphère. Dans un système de climatisation typique, l'eau quitte la coque du condenseur du refroidisseur et entre dans la tour de refroidissement à 95 ° F. L'eau chaude est ensuite refroidie à 85 ° F puis renvoyée à la coque du condenseur du refroidisseur pour continuer le processus de transfert de chaleur.

Figure 1 : Schéma du système de refroidissement : fonctionnement normal en été

Opération de refroidissement gratuit

Pendant le free cooling, le refroidisseur ne fonctionne pas. La tour de refroidissement absorbe la charge thermique du bâtiment et la rejette dans l'atmosphère. Pendant l'opération de refroidissement naturel, la tour de refroidissement n'a pas besoin d'évacuer la chaleur de compression puisque le refroidisseur ne fonctionne pas. Le refroidisseur est isolé et l'eau de la tour de refroidissement et de l'espace climatisé est dérivée vers l'échangeur de chaleur. Des conditions ambiantes basses permettent à la tour de refroidissement de fournir des températures « d'eau réfrigérée » aussi basses que 45 °F au côté primaire de l'échangeur de chaleur où elle absorbe la charge thermique du bâtiment avant d'être renvoyée à la tour de refroidissement. Une approche à 2 °F peut être obtenue dans l'échangeur de chaleur où l'eau à 47 °F du côté secondaire assure le refroidissement du bâtiment. Étant donné que les charges de refroidissement et la nécessité d'éliminer l'humidité du bâtiment sont réduites en hiver, les températures de l'eau glacée « free cooling » peuvent être plus élevées que celles pendant le fonctionnement en été.

Lire la suite
Vannes de régulation indépendantes de la pression (PICV)

Les températures indiquées dans le schéma sont typiques mais dépendent des charges du système, des conditions de conception hivernales et des températures de bâtiment souhaitées. L'ingénieur de conception est chargé de définir les paramètres du système qui vous permettront de sélectionner une tour de refroidissement appropriée pour l'opération de refroidissement naturel.

Figure 2 : Schéma du système de refroidissement : fonctionnement du refroidissement naturel (système indirect)

Free Cooling : Considérations relatives à la conception du système

Lors de l'examen d'une application de refroidissement libre, il est important de planifier correctement la conception du système de tour de refroidissement. Les éléments suivants doivent être pris en compte lors de la phase de conception d'un projet :

  • Sélection de la tour de refroidissement
  • Disposition de l'unité
  • Tuyauterie de la tour de refroidissement
  • Accessoires pour tour de refroidissement
  • Transition du Free Cooling au Refroidissement Mécanique

Sélection de la tour de refroidissement

Le premier élément à prendre en compte lors de la conception d'un système de tour de refroidissement est la condition de conception principale - conditions estivales ou conditions hivernales (refroidissement naturel). Cette condition de conception déterminera la sélection de l'unité. Si les conditions hivernales déterminent la sélection de l'unité, une unité plus grande sera nécessaire que celle qui serait normalement sélectionnée pour un fonctionnement en été uniquement. Cela se produit parce qu'il est plus difficile pour la tour de refroidissement de rejeter la chaleur dans des conditions de fonctionnement à basse température ambiante.

De plus, bien qu'une unité à une seule cellule puisse répondre aux conditions de conception estivales et hivernales, une unité à plusieurs cellules peut être un meilleur choix pour le fonctionnement en hiver. Étant donné que le débit d'eau pour le fonctionnement en hiver peut être inférieur au débit d'été, il peut être concentré dans moins de cellules, ce qui permet au débit par cellule de rester élevé, réduisant ainsi le potentiel de formation de glace à l'intérieur de la tour. Les unités à plusieurs cellules fournissent également une capacité de secours si une cellule en fonctionnement nécessite un dégivrage ou tombe en panne.

Disposition de l'unité

Une attention particulière doit être accordée à l'emplacement et à la disposition appropriés de la ou des tours de refroidissement pour chaque projet. Un débit d'air adéquat et non obstrué doit être assuré à la fois pour l'admission et l'évacuation de l'unité. C'est impératif pour les tours de refroidissement utilisées pour le refroidissement naturel qui la disposition de l'équipement minimise le potentiel de recirculation.

Pendant le fonctionnement en été, la recirculation peut réduire considérablement la capacité de la tour de refroidissement, mais pendant le fonctionnement en hiver, cela peut entraîner le gel du condensat sur les volets d'entrée, les ventilateurs, les arbres de ventilateur et les écrans de ventilateur. L'accumulation de glace dans ces zones peut nuire au débit d'air vers l'unité ou, dans les cas les plus graves, entraîner la défaillance de ces composants. Les entreprises de fabrication et de conseil encouragent fortement l'utilisation d'un interrupteur de vibration sur les unités qui doivent être utilisées pour le fonctionnement hivernal.

Voir la figure 3 pour les installations correctes et incorrectes pour les unités à tirage forcé et induit. Les performances de la tour de refroidissement peuvent être affectées par les vents dominants. Des vents violents peuvent créer des conditions de givrage sur les persiennes d'entrée et les écrans de ventilateur, affectant négativement le flux d'air vers la tour.

Figure 3 : Dispositions correctes et incorrectes pour les unités de tirage forcé et induit.
Figure 4 : Installation du mur anti-vent

De plus, les vents dominants dans les mauvaises dispositions de l'unité peuvent provoquer un flux d'air vers le bas de l'air de refoulement chargé d'humidité, qui peut se condenser sur les surfaces de l'unité et geler rapidement. Ce phénomène favorise la formation de glace sur les volets d'entrée des appareils à tirage induit et sur les ventilateurs des appareils à tirage forcé.

Lire la suite
Lighting Rules Of Thumb (HVAC)

Tuyauterie de la tour de refroidissement

Lors de la conception d'un système de tour de refroidissement pour les applications de refroidissement naturel, plusieurs détails de tuyauterie doivent être pris en compte pour assurer le bon fonctionnement hivernal de l'unité. Une dérivation de la tour de refroidissement doit être intégrée à la conception du système pour permettre à l'eau de « contourner » le système de distribution d'eau de la tour comme moyen de contrôle de la capacité dans des conditions de faible charge. Il existe plusieurs façons de concevoir la tuyauterie du système pour accueillir la dérivation de la tour de refroidissement.

Il est recommandé d'installer la dérivation de la tour de refroidissement dans le système de tuyauterie d'eau du condenseur. Une dérivation installée de cette manière nécessitera une section de tuyau entre l'alimentation en eau du condenseur et le retour menant vers et depuis la tour de refroidissement.

Le contournement de l'eau de la tour de refroidissement directement dans le bassin d'eau froide est une autre méthode de contournement de la tour de refroidissement. Quelle que soit la méthode de dérivation (dans la tuyauterie du système ou le puisard de la tour), il est recommandé d'installer la vanne de dérivation sous le niveau du bassin d'eau froide pour assurer une bonne pression de refoulement sur la vanne.

Quel que soit le type d'arrangement de dérivation utilisé, il est recommandé que seul un BY-PASS PLEIN FLUX être utilisé pendant le fonctionnement en free cooling. Cela signifie que le débit total vers la tour doit soit être envoyé au système de distribution d'eau, soit être contourné.

BIEN QU'IL PUISSE ÊTRE ACCEPTABLE D'UTILISER UN BY-PASS PARTIEL PENDANT L'ÉTÉ, N'UTILISEZ JAMAIS UN BY-PASS PARTIEL DE TOUR DE REFROIDISSEMENT PENDANT LE FONCTIONNEMENT FREE COOLING !

Un débit réduit sur la tour peut entraîner un débit d'eau irrégulier sur le fluide caloporteur (remplissage), ce qui peut entraîner un entartrage pendant le fonctionnement en été et la formation de glace pendant le fonctionnement en hiver.

Protection contre le gel

Une autre considération importante lors de la conception d'un système de refroidissement naturel est de s'assurer que la tuyauterie et les accessoires nécessaires sont chauffés et isolés. Toute l'eau à l'intérieur de la tour de refroidissement s'écoule (par gravité) vers le bassin d'eau froide - aucune disposition supplémentaire n'est requise dans la tour de refroidissement. Cependant, toutes les tuyauteries externes qui ne se vidangent pas (conduites d'eau d'appoint, égaliseurs et tuyauterie montante) doivent être calorifugées et isolées pour s'assurer qu'elles ne gèlent pas. Les accessoires de tuyauterie du système (eau d'appoint et vannes de régulation, pompes de circulation d'eau et ensembles de contrôle du niveau d'eau) nécessitent également un traçage thermique et une isolation. Si l'un de ces éléments n'est pas chauffé et isolé, la formation de glace qui s'ensuit dans ces composants peut entraîner une défaillance entraînant l'arrêt de la ou des tours de refroidissement.

À quel point ce message vous a-t-il été utile ?

Cliquez sur une étoile pour la noter !

Note moyenne / 5. Décompte des votes :

Aucun vote pour l'instant ! Soyez le premier à noter ce post.

Nous sommes désolés que ce post ne vous ait pas été utile !

Améliorons ce post !

Dites-nous comment nous pouvons améliorer ce post ?