tour aerorefrigerante fonctionnement

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Le principe de fonctionnement de la tour aéroréfrigérante

Également appelée tour de refroidissement , la tour aéroréfrigérante (TAR) est un échangeur de chaleur air/eau , dans lequel l’eau à refroidir est directement mise en contact avec l’air ambiant.

La tour aéroréfrigérante : qu’est-ce que c’est ?

La tour aéroréfrigérante est un système de refroidissement d’eau conçu pour être utilisé dans un circuit fermé . Davantage adaptée aux puissances frigorifiques élevées , la TAR permet d’acquérir une meilleure efficacité énergétique qu’avec des équipements semblables comme le condenseur à air ou encore l’aéroréfrigérant sec.

La tour aéroréfrigérante est souvent utilisée seule ou en complément d’un groupe froid pour les systèmes de climatisation du secteur tertiaire comme les immeubles de bureaux, hôpitaux, centres commerciaux, universités… La tour de refroidissement est également populaire dans le secteur de l’industrie. Elle est notamment utilisée pour refroidir les cycles de production , notamment dans le secteur pharmaceutique, agroalimentaire ou encore métallurgique.

Les trois types de tours aéroréfrigérantes

Bien qu’il existe plusieurs modèles pour chaque type d'aéroréfrigérants, on distingue principalement trois grandes familles.

La tour ouverte

La spécificité de la tour de refroidissement ouverte est qu’elle ne comporte aucune séparation physique entre le circuit primaire et secondaire. Ainsi, l’eau à refroidir est directement conduite à l’intérieur de la tour et est distribuée de manière homogène en partie haute. L'air, en contact direct avec l'eau à refroidir, abaisse sa température par évaporation. La ventilation mécanique prend ensuite le relais en véhiculant l’air à contre-courant de l’eau. Enfin, l’eau refroidie est ensuite récupérée dans le bassin pour retourner au process .

La tour fermée

La tour aéroréfrigérante fermée est composée d’une séparation physique entre le circuit primaire et secondaire. Ainsi, l’eau à refroidir circule dans un échangeur à plaques, qui est collé à la section ouverte. Avec les deux circuits isolés, l’ échange thermique s’effectue à la fois au travers de l’échangeur à plaques, mais également dans le packing sur le même principe d’évaporation d’eau que la tour ouverte. Pour rappel, le packing est le principal composant d’une tour de refroidissement, il constitue la surface d’échange thermique entre les fluides.

La tour hybride

La tour de refroidissement hybride est une tour accompagnée d’une batterie sèche anti panache . L’ajout de cette batterie permet de réduire, voire dans certains cas de supprimer totalement le panache. Pour rappel, le panache est souvent associé à de la pollution, mais il ne s’agit en réalité que de vapeur d’eau. Outre la suppression de panache, cette tour aéroréfrigérante permet de réduire drastiquement la consommation d’eau (jusqu’à 80 %).

Les critères à prendre en compte pour votre tour aéroréfrigérante

La longévité : afin de garantir une longue durée de vie à votre tour de refroidissement, il est important de sélectionner une tour conçue avec des matériaux robustes, tels que des tôles épaisses en acier inoxydable.

La sécurité : suivant votre domaine d’activité, votre tour aéroréfrigérant devra être adaptée aux risques potentiels liés à votre secteur. Pour le milieu de l’industrie, où la sécurité est une question particulièrement cruciale, il est conseillé d’opter pour des aéroréfrigérants dotés de moteurs anti-déflagration, qui permettent une utilisation plus sécurisée des tours de refroidissement.

L’économie d’énergie : si vous souhaitez optimiser vos performances énergétiques, il est possible d’équiper une tour aéroréfrigérante de moteurs à vitesse réglable. Vous pourrez ainsi moduler la puissance de refroidissement afin de réduire votre consommation énergétique, sans pour autant dégrader la qualité de confort thermique.

La résistance anti encrassement : une atmosphère sale ou polluée entraîne la défectuosité rapide des équipements. Afin de lutter contre ce phénomène d’encrassement, il faudra choisir des tours de refroidissement adaptées, fonctionnant à base de tubes en aluminium extradé ou encore de tubes à ailettes. Ces pièces empêcheront l’air de s’introduire dans les tubes et faciliteront le nettoyage du système.

Les performances aérauliques : si vous souhaitez obtenir de meilleures performances en termes de ventilation, vous pouvez opter pour des tours aéroréfrigérantes équipées de groupes moto-ventilateurs. Très performants, ils limitent également les nuisances sonores.

Vous souhaitez obtenir plus d'informations ?

Comment fonctionne une tour aéroréfrigérante ?

Sur certaine centrale nucléaire, la tour aéroréfrigérante refroidit l’eau chaude, provenant du circuit tertiaire, en utilisant l’air ambiant. Ce processus de dissipation de la chaleur est crucial pour garantir le bon fonctionnement des installations nucléaires en bord de rivière.

On peut parfois apercevoir, à côté de certaines centrales nucléaires, d’immenses tours grises qui dépassent les 100 mètres de hauts, où semblent jaillir des nuages inlassablement : ce sont des tours aéroréfrigérantes (TAR) ou tours de refroidissement. L’installation a une allure semblable à un grand sablier en béton et laisse échapper des micro gouttelettes d’eau , sous la forme d’un grand panache blanc. Cette architecture, dite hyperboloïde, a été choisie pour assurer la rigidité de la structure et permet en outre de lui fournir une meilleure résistance mécanique pour faire face à la pression des vents.

Une tour aéroréfrigérante est donc un échangeur de chaleur entre l’eau (à refroidir) condensée par la turbine et l’air ambiant.

1. En premier lieu, l’eau chaude provenant du circuit tertiaire (qui n’est pas en contact avec le cœur nucléaire) est envoyée par un système de distribution à l’intérieur de la tour, à mi-hauteur.

2. Elle s’écoule ensuite par gravité sous forme de gouttes grâce à des buses sur le corps d’échange en forme de nid d’abeille, aussi appelée surface de ruissellement ou « packing ». Cela permet un contact maximal entre l’air et l’eau.

3. L’air entre à la base de la tour et remonte tout du long. Cette configuration est appelée « à tirage naturel ». L’évaporation d’une partie de l’eau, grâce à sa diffusion sous forme de gouttelettes et au courant d’air montant, refroidit la partie de l’eau qui n’est pas évaporée.

Un ventilation mécanique peut être ajoutée en complément pour fournir un courant d’air plus puissant. Dans cette configuration, dite « hybride », la tour est plus petite et ne rejette quasiment aucun panache.

4. Une partie (gazeuse) s’échappe par évaporation vers l’atmosphère et l’autre (liquide) est réceptionnée dans un bassin situé en partie basse de la tour.

5. Cette eau refroidie est ensuite renvoyée dans le circuit tertiaire du réacteur.

Schéma des configurations d’une tour de refroidissement (modifié), Source : energienucleaire.ch

Pour compenser les pertes de l’eau liées à l’évaporation et pour conserver un niveau constant dans le bassin de récupération, de l’eau froide est prélevée ponctuellement dans le cours d’eau voisin de la centrale.

Les conditions atmosphériques (température et humidité) peuvent affecter le fonctionnement de la tour. Lorsque la température de l’air en extérieur est élevée, notamment, la tour aéroréfrigérante peut être plus performante. Il est aussi nécessaire d’entretenir et de nettoyer régulièrement les composants pour que le système fonctionne parfaitement. L’entretien des composants permet également de prévenir la prolifération de bactéries, du type légionelles, pouvant affecter la santé respiratoire humaine.

Courant 2024, une nouvelle technologie devrait être testée sur une tour aéroréfrigérante à la centrale de Bugey (Ain). Infinite cooling permettrait d’accroitre la performance des tours aéroréfrigérante et limiter les besoins de consommation d’eau.■

Par François Terminet (Sfen)

Image : Tours aéroréfrigérantes d’une centrale nucléaire, Source : ©Shutterstock

• Centrale nucléaire
• Tour aéroréfrigérante

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Tour aéroréfrigérante : comment fonctionne ce système ?

par admin6604 | Avr 11, 2023 | Industrie | 0 commentaires

Les tours aéroréfrigérantes sont des équipements utilisés dans de nombreux processus industriels pour évacuer la chaleur. Cependant, leur fonctionnement reste inconnue de nombreuses personnes. On vous explique comment fonctionne ce système très utile pour les nombreuses industries.

Qu’est-ce qu’une tour aéroréfrigérante ?

Une tour aéroréfrigérante est un équipement industriel utilisé pour évacuer la chaleur générée par un processus de production. Elle utilise l’air ambiant pour refroidir l’eau chaude circulant dans le système et évacue ainsi la chaleur résiduelle dans l’atmosphère.

Le principe de fonctionnement des tours aéroréfrigérantes est simple : l’eau chaude est envoyée dans la tour aéroréfrigérante par le biais d’une pompe. Cette eau est ensuite pulvérisée dans la tour, où elle entre en contact avec l’air ambiant. L’air qui entre en contact avec l’eau chaude évacue la chaleur résiduelle et est ensuite expulsé dans l’atmosphère. L’eau refroidie est ensuite récupérée dans le bassin de la tour et renvoyée dans le processus de production.

Il existe plusieurs types de tours aéroréfrigérantes, chacun d’eux présentant des avantages et des inconvénients. Si vous avez besoin d’un tel équipement pour votre entreprise, faites appel à un fabricant de tours de refroidissement aéroréfrigérantes expérimenté comme Jacir qui se chargera de concevoir pour vous un dispositif sur mesure.

Vous l’aurez compris, les tours aéroréfrigérantes sont des équipements industriels essentiels pour évacuer la chaleur dans de nombreux processus de production. Ils utilisent l’air ambiant pour refroidir l’eau chaude circulant dans le système et évacuer ainsi la chaleur résiduelle dans l’atmosphère. Toutefois, leur utilisation doit être encadrée pour éviter les impacts environnementaux.

Focus sur les différents types de tours aéroréfrigérantes

Les tours aéroréfrigérantes sont des équipements essentiels pour évacuer la chaleur résiduelle dans l’atmosphère. Il existe plusieurs types de circuits aéroréfrigérants, chacun ayant des avantages et des inconvénients. Les tours à tirage naturel sont le type le plus courant de tours aéroréfrigérantes. Elles sont principalement utilisées dans les centrales électriques, les raffineries de pétrole et les usines de fabrication de produits chimiques. Les tours à tirage naturel utilisent la différence de densité entre l’air chaud et l’air froid pour évacuer la chaleur. L’air chaud monte naturellement dans la tour, tandis que l’air froid est aspiré à la base de la tour, ainsi qu’un courant d’air. Les tours à tirage naturel ont l’avantage d’être peu coûteux.

Les tours à tirage mécanique représentent un autre type de tours aéroréfrigérantes. Elles sont généralement utilisées dans les systèmes de climatisation des bâtiments, les usines de traitement de l’eau et les industries alimentaires. Les tours à tirage mécanique utilisent des ventilateurs pour aspirer l’air chaud et le faire sortir de la tour, permettent ainsi un courant d’air. Les tours à tirage mécanique sont plus efficaces que les tours à tirage naturel, mais elles sont également plus coûteuses.

Par ailleurs, il existe aussi les tours à circuit fermé. Elles sont pour la plupart utilisées dans les industries qui ont besoin d’une grande quantité d’eau pour leur processus de production. Les tours à circuit fermé utilisent un fluide réfrigérant pour évacuer la chaleur . Le fluide réfrigérant circule à travers un échangeur de chaleur, où il entre en contact avec l’eau chaude. L’eau chaude est refroidie, tandis que le fluide réfrigérant est chauffé. Ce dernier est ensuite pompé vers un autre échangeur de chaleur, où il est mis en contact avec l’air ambiant pour être refroidi.

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• PRÉVENTION DE LA LÉGIONNELLOSE
• TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES

Tours aéroréfrigérantes

Qu’est-ce qu’une tour aerorefrigerante .

Une tour aéroréfrigérante humide est un échangeur de chaleur "air/eau", dans lequel l’eau à refroidir est en contact direct avec l’air ambiant. L’eau chaude est pulvérisée en partie haute de la tour aéroréfrigérante et ruisselle sur le corps d’échange. L’air traverse le système de ruissellement et est rejeté dans l’atmosphère. Le refroidissement s’effectue principalement par évaporation de l’eau ; l’efficacité du système est liée à la conception et à l’entretien de la tour aéroréfrigérante ainsi qu’aux conditions atmosphériques (température et humidité).

Un des modes de contamination avéré est la dissémination dans l’atmosphère de légionelles par des systèmes de refroidissement à voie humide fonctionnant sur le principe de la dispersion de l’eau dans l’air , également appelées tours aéroréfrigérantes. On distingue les tours à circuit ouvert et à circuit fermé.

L’air saturé de vapeur d’eau crée un nuage visible à la sortie des tours aéroréfrigérantes par voie humide. Ce nuage appelé "panache" est constitué :

• de vapeur d’eau : c’est la quantité d’eau évaporée pour assurer le refroidissement. Elle est fonction de la chaleur éliminée.
• de gouttes entraînées : fines particules d’eau issues du circuit de refroidissement entraînées dans l’atmosphère par la circulation de l’air dans la tour. Contrairement à l’eau évaporée, les gouttelettes entraînées sont susceptibles de véhiculer des bactéries.

ÉLÉMENTS TECHNIQUES

Les principaux éléments constitutifs d’une tour de refroidissement classique sont :

• un système de distribution d’eau dont le rôle est de disperser de manière uniforme l’eau sous forme de gouttelettes,
• le corps d’échange ou garnissage encore appelé "packing", dispositif au travers duquel se fait le transfert thermique entre l’air et l’eau,
• le pare gouttelettes ou séparateur de gouttes (ensemble de chicanes) installé en sortie d’air de la tour aéroréfrigérante, conçu pour empêcher l’entraînement vésiculaire,
• la (ou les) trappe(s) de visite, ouverture sur le corps de la tour aéroréfrigérante permettant l’accès à l’intérieur et le contrôle visuel des différentes parties constitutives,
• le bassin situé en partie basse de la tour servant à récupérer l’eau refroidie,
• le ventilateur qui assure un écoulement continu d’air. Il peut être situé en partie haute ou basse de la tour aéroréfrigérante,
• éventuellement un ou plusieurs échangeurs et une pompe assurant la circulation de l’eau, pour les tours de refroidissement à double circuit ou pour les tours hybrides.

Tout exploitant d’une installation industrielle, d’un établissement recevant du public (centre commercial, hôpital, ...), d’un immeuble de bureaux, d’un immeuble de logements collectifs, etc. peut exploiter une tour de refroidissement de ce type. Celles-ci sont principalement utilisées pour la climatisation des locaux de taille importante, des salles informatiques, ou le refroidissement de procédés industriels dégageant de la chaleur.

ATTENTION : ces tours ne doivent pas être confondues avec des installations de climatisation à voie sèche, sans pulvérisation d’eau , qui ne présentent pas de risques légionellose (telles que des climatisations de voiture ou de logements individuels).

CONTEXTE RÉGLEMENTAIRE

En 2004, suite à plusieurs cas de légionelloses liés à la prolifération et à la dispersion de légionelles par les systèmes de refroidissement évaporatifs par dispersion d’eau dans un flux d’air (ou tour aéroréfrigérante), la rubrique 2921 de la nomenclature ICPE a été créée. La réglementation a été révisée en 2013 et est entrée en vigueur au cours de l’année 2014. Dans le cadre de cette rubrique sont soumis :

• à enregistrement , les systèmes de refroidissement évaporatifs par dispersion d’eau dans un flux d’air de puissance supérieure ou égale à 3 000 kW
• à déclaration avec contrôle , les systèmes de refroidissement évaporatifs par dispersion d’eau dans un flux d’air de puissance inférieure à 3 000 kW

LES MOYENS DE GESTION DU RISQUE LIÉ AUX LÉGIONELLES

Des mesures d’entretien préventif doivent être mises en œuvre, à l’initiative de l’exploitant, de façon à maintenir en permanence la concentration des légionella pneumophila dans l’eau à une concentration inférieure à 1 000 unités formant colonies par litre (UFC/L).

Pour cela un plan d’entretien préventif et un plan de surveillance doivent être définis à partir d’une analyse méthodique des risques (AMR) de prolifération des légionelles, en prenant en compte la conception et l’implantation de l’installation ainsi que ses conditions de fonctionnement normales et exceptionnelles. Une révision périodique de l’AMR est imposée par la réglementation en vigueur relative aux tours aéro-réfrigérantes (TAR) afin de prendre en compte les évolutions de l’installation ou des techniques et des connaissances concernant les modalités de gestion du risque de prolifération et de dispersion des légionelles.

En cas de changement de stratégie de traitement, ou de modification significative de l’installation, l’analyse méthodique des risques doit également être revue par l’exploitant, pour s’assurer que tous les facteurs de risque liés à l’installation sont bien pris en compte.

Le plan d’entretien préventif comprend la mise en place de traitements de l’eau dont l’exploitant doit avoir démontré l’efficacité sur le biofilm et/ou les légionelles . Les mesures d’entretien préventif comprennent :

• Les opérations de nettoyage, dont le but est de réduire au maximum le biofilm dans l’installation soit par une action mécanique sur les parties accessibles soit par un traitement chimique sur l’ensemble des parois.
• Les opérations de traitement de l’eau, dont le but est de réduire la concentration de légionelles accessibles dans l’eau. Pour cela il existe plusieurs procédés de traitement : les procédés chimiques (biocides oxydants ou non oxydants) et les procédés physiques (choc thermique, irradiation UV, filtration, ultrasons électrolyse cuivre/argent). Ces derniers sont pour l’instant peu développés pour le cas des installations de refroidissement.
• le choix des produits de traitements utilisés,
• les caractéristiques et modalités d’utilisation de ces produits (fréquence, quantités), au regard des paramètres propres à l’installation.
• Il est nécessaire d’optimiser la stratégie de traitement afin de maîtriser les rejets liquides (cf. arrêtés ministériels du 14 décembre 2013 ; Directive cadre eau/RSDE). En particulier, les biocides non oxydants ne doivent être utilisés qu’en traitement curatif. Pour une utilisation en traitement préventif, l’exploitant devra avoir démontré qu’aucune stratégie alternative n’est possible.
• En cas de changement de stratégie de traitement (notamment le changement des produits biocides ou biodispersant, le changement du mode d’injection des biocides ou du biodispersant, la mise en place/arrêt d’un biodispersant, le remplacement d’un biocide non oxydant par un biocide oxydant (et inverse)....), l’exploitant doit informer l’IIC en justifiant de l’efficacité du traitement sur la gestion du risque « légionelles » : l’exploitant démontre l’efficacité du traitement par la réalisation d’analyses hebdomadaires pendant 2 mois et jusqu’à obtenir des résultats < 1 000UFC/L en legionella pneumophila.

Le plan d’entretien est accompagné d’un plan de surveillance destiné à s’assurer de l’efficacité des mesures d’entretien. L’exploitant identifie dans ce plan de surveillance les indicateurs de suivi propres à son installation (ex : pH, chlore résiduel etc.), la fréquence de suivi de ces indicateurs, les valeurs d’alerte et d’action associées à chaque indicateur et les mesures correctives correspondantes (à mettre en œuvre dès que les seuils d’action ou les valeurs critiques de certains paramètres sont dépassés).

RÉGLEMENTATION

Décret n°2013-1205 du 14 décembre 2013 modifiant la rubrique 2921 de la nomenclature des installations classées

Arrêté du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations relevant du régime de la déclaration au titre de la rubrique n° 2921

Arrêté du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations relevant du régime de l’enregistrement au titre de la rubrique n° 2921

Circulaire du 28 septembre 2006 concernant les mesures compensatoires en cas d’impossibilité technique ou économique de réaliser l’arrêt annuel de l’installation pour nettoyage et désinfection.

Décret n° 2021-976 du 21/07/2021 modifiant la nomenclature des installations classées pour la protection de l'environnement

ÉVOLUTION RÉGLEMENTAIRE

La modification de la réglementation en 2013 a permis de tenir compte du retour d’expérience acquis depuis la création de la rubrique 2921.

Le retour d’expérience a permis d’établir que :

• le niveau de risque de prolifération de légionelle dans les circuits ouverts et les circuits fermés est comparable. La distinction entre les deux types de circuits a donc été supprimée ;
• plus la puissance de l’installation est importante, plus l’entrainement de gouttelettes dans le panache est important, d’où la distinction réalisée en fonction de la puissance de l’installation ;
• la fréquence d’analyse de la concentration en légionelle dans l’eau doit être réalisée à un rythme adaptée à la vie de l’exploitation, a minima tous les deux mois pour les installations soumises à déclaration et tous les mois pour les installations soumises à enregistrement ;
• l’analyse méthodique de risque doit être réalisée avec attention et la stratégie de traitement et le plan de surveillance doivent être proportionnées aux risques et justifiées de façon à limiter les impacts environnementaux (limiter les rejets de substances néfastes dans le milieu aquatique) ;
• l’efficacité de la stratégie de traitement doit être démontrée par la réalisation d’analyses hebdomadaires a minima pendant 2 mois et jusqu’à obtenir 3 analyses successives inférieures à 1 000 UFC/L.
• la formation des personnes impliquées dans la gestion du risque légionelle doit être renouvelée tous les cinq ans ;
• la recherche des causes des dérives en légionelles est essentielle pour la gestion de son exploitation et doit servir pour éviter d’autres dérives. Pour cela, l’AMR doit être révisée de manière systématique après des dépassements successifs en légionelles ou des dépassements importants.

Afin de suivre l’avis de l’ANSES, l’exploitant doit mettre en place des actions en fonction de la concentration en legionella pneumophila (contre legionella species précédemment).

En 2021, la rubrique a été de nouveau modifiée pour y intégrer les condenseurs à voir humide (Installations de récupération de la chaleur par dispersion d'eau dans des fumées émises à l'atmosphère)

GUIDES TECHNIQUES

Au-delà de l’aspect réglementaire, il importe de sensibiliser les exploitants au risque de légionellose lié aux tours aéroréfrigérantes.

• Le Guide pour la réalisation de l’analyse méthodique des risques de prolifération de légionnelles - Partie 1 : Principe de l’AMR (2017, Kosamti). Ce travail a été réalisé à partir de l’observation sur le terrain des pratiques mises en œuvre mais aussi à partir de nombreux échanges avec des personnes concernées lesquelles prennent en compte le risque en fonction de leur métier, de leurs propres critères de références, de la perception qu’elles se font du risque et de la compréhension des processus susceptibles de conduire au danger.
• La partie 2 du guide pour la réalisation de l’analyse de risque de prolifération de légionnelles (2017, Kosamti). Cette partie du guide fournit des exemples d’analyses méthodiques des risques réalisées à partir de la méthode décrite dans le guide ci-dessus.
• Le Guide de formation à la gestion du risque de prolifération des légionelles dans les installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air => document à venir
• Le Guide Traitements pour la gestion du risque de prolifération des légionnelles dans les installations de refroidissement (2006) présente les différents traitements existants pour lutter contre le risque de prolifération des légionnelles et indique les bonnes pratiques d’utilisation concernant chaque type de traitement.

DOCUMENTATION

Rapport d’étude d’ aide pour l’élaboration d’un plan de surveillance (2006, Inéris) des installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air (rubrique 2921) pour le risque de prolifération des légionnelles.

Rapport d’étude : Études des analyses méthodiques des risques (2009, Kosamti) lors de dépassement du seuil en légionnelles de 10 5 UFCL dans les installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air.

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Quel est l’usage des tours de refroidissement .

Tout d’abord, une tour de refroidissement est utilisée pour refroidir de l’eau :

• Soit seule(s) soit en complément des groupes froids pour les systèmes de climatisation en milieu tertiaire : immeubles de bureaux, centres commerciaux, hôpitaux, campus, data centres, etc.
• Tous process industriels nécessitant de refroidir son cycle de production : sucreries, distilleries, pétrochimie, agroalimentaire, métallurgie, sidérurgie, R&D, production d’énergie, etc.

Le refroidissement s’effectue par le biais d’une surface d’échange (packing). L’air étant en contact direct avec l’eau permet, par évaporation d’une faible quantité de celle-ci, d’abaisser sa température. De cette manière, il est possible de refroidir l’eau à une température plus basse que celle de la température sèche ambiante.

Quelles sont les avantages des tours de refroidissement ?

Les tours de refroidissement permettent d’optimiser ses rendements en :

• Maîtrisant la consommation électrique,
• Abaissant les consommations d’eau,
• Limitant les temps d’arrêt de maintenance pour une disponibilité des équipements toujours accrue, et des coûts de fonctionnement maitrisés.

Tours de refroidissement ouvertes

Tours de refroidissement fermées

Quelle tour pour quelle application .

Le choix d’un appareil fait l’objet d’une étude personnalisée pour répondre à chaque besoin spécifique :

• Le type d’application, industrielle ou tertiaire.
• La qualité de l’eau à refroidir (le choix de la surface d’échange est prépondérant)
• La puissance thermique à rejeter et/ou le débit d’eau à refroidir.
• La température de refroidissement souhaitée.
• La zone dédiée à son installation et l’environnement en fonction des contraintes acoustiques et visuelles (anti-panache).

Tour ouverte, fermée ou hybride ?

Les tours de refroidissement peuvent être constitués par deux types de circuit de refroidissement : d’un circuit ouvert ou fermé. Le type de circuit de refroidissement va être déterminant pour la façon exacte dont la transmission de chaleur se produit.

En effet, l’efficacité des procédés est directement liée à la température de fonctionnement des circuits d’eau.

De ce fait, le refroidissement évaporatif demeure le procédé le plus économique. Des températures d’eau froide inférieures à la température ambiante sont alors atteintes.

Tour aéroréfrigérante ouverte :

Une tour aéroréfrigérante ouverte ne comporte aucune séparation physique entre le circuit primaire (process) et secondaire (tour). En effet, l’eau à refroidir passe directement à l’intérieur de la tour et est distribuée en partie haute et de manière homogène sur la totalité de la surface d’échange du packing. L’air étant en contact direct avec l’eau permet, par évaporation d’une faible quantité de celle-ci, d’abaisser sa température. De plus, la ventilation mécanique, soufflante ou aspirante, permet de véhiculer l’air à contre-courant de l’eau. L’eau refroidie est alors récupérée dans le bassin pour retourner au process.

Les principaux avantages :

• Équipement permettant d’obtenir les températures d’eau les plus basses.
• Appareil compact.

Tour aéroréfrigérante fermée :

Une tour aéroréfrigérante fermée comporte une séparation physique entre le circuit primaire (process) et secondaire (tour). D’abord, l’eau à refroidir passe dans un échangeur à plaques accolé à la section ouverte. Ainsi, les deux circuits sont isolés et l’échange thermique s’effectue, d’une part, au travers de l’échangeur à plaques pour le circuit client, et d’autre part, dans le packing sur le même principe d’évaporation d’eau que pour la tour ouverte.

• L’eau du process n’est pas au contact de l’eau de la tour.
• Maitrise de la qualité d’eau et du risque d’un éventuel développement des bactéries,
• Maintenance simplifiée et sécurisée, car limité au volume d’eau de la tour.
• Coût de traitement d’eau faible, liée au volume stricte de la tour.

Tour aéroréfrigérante hybride ouverte ou fermée :

Une tour hybride ouverte ou fermée est une tour complétée par la mise en place d’une batterie sèche antipanache. En d’autres termes, l’ajout d’une batterie antipanache au sommet d’une tour ouverte ou fermée permet de réduire, voire supprimer le panache. À noter que la panache pourrait, à tort, être associée à une pollution, mais il ne s’agit que de vapeur d’eau.

L’efficacité d’une tour hybride est garantie par l’utilisation d’une batterie sèche associée à une vanne de variation de débit d’arrosage sur le corps d’échange (brevet JACIR). Ainsi, la désaturation par réchauffement de l’air en sortie de tour, et la diminution de l’humidification de l’air sur le packing assurent une réduction maximale du panache.

Au-delà de la seule suppression de panache, ce système permet de réduire la consommation d’eau jusqu’à 80 % , et représente un ultime obstacle aux entraînements vésiculaires possibles.

• Maitrise de la qualité d’eau et du risque d’un éventuel développement des bactéries. Elle reste une tour de refroidissement de l’eau, mais plus sécurisée.

En conclusion, JACIR met à un point d’honneur à la qualité et à la faciliter d’utilisation et d’exploitation de ses systèmes de refroidissement. Pour cela, des solutions existent, et doivent être optimisées dès la conception. 

• Les accès de maintenance sont facilités, permettant ainsi un accès suffisant pour agir rapidement et en toute sécurité.
• Nos équipements sont conçus pour limiter les consommations d’eau et d’énergie, conserver les performances dans le temps, et permettre une régulation en fonction de la demande du procédé, des variations des conditions extérieures et de l’environnement de travail.
• Une qualité de fabrication est assurée afin de maîtriser les dépenses de maintenance et permettre de à nos tours de refroidissement d’être programmé pour prévenir les aléas de production sur le long terme.

Fonctionnement du Refroidisseur Adiabatique :

Le refroidisseur adiabatique , appelé également Dry adiabatique, résulte de l’association d’un aéroréfrigérant sec et d’une section de pré-refroidissement d’air, Il fonctionnera majoritairement en mode sec puis en mode adiabatique, lorsque la charge thermique sera maximale notamment lors des saisons chaudes.

L’eau à refroidir circule dans les deux batteries verticales, elles-mêmes traversées par l’air ambiant. Le média à l’entrée est sec. Cet air est aspiré par une ventilation à variation de vitesse et régulée en fonction de la charge thermique afin de maintenir constante la température de sortie du fluide. L’air est ensuite évacué vers le haut, et l’eau refroidie est alors disponible à la sortie des batteries.

Mode adiabatique

Lorsque les conditions climatiques changent et que le refroidissement en mode sec devient insuffisant, le média est humidifié. L’air ambiant traversant le média du Topaz Néo se refroidit par humidification : l’air ainsi pré-refroidi traverse ensuite la batterie pour refroidir l’eau. L’eau d’humidification excédentaire est collectée dans un bac en acier inox, puis recyclée. L’économie d’eau est alors majeure, sans risque de propagation de bactéries. Cette section de pré-refroidissement a pour objectif d’abaisser la température de l’air ambiant par évaporation d’eau sur un média conçu spécifiquement pour cet usage.

• Aucun entraînement vésiculaire : Non soumis ICPE
• Faible consommation d’eau grâce au système de récupération d’eau avec pompe
• Maintenance aisée (Accès interne total)
• Aucun traitement d’eau nécessaire

DÉCOUVREZ NOS SOLUTIONS DE REFROIDISSEMENT ADIABATIQUE

Paramètres importants à prendre en compte sur la conception des tours de refroidissement :

Le type de circuit de refroidissement est déterminant pour la façon exacte dont la transmission de chaleur se produit : L’efficacité des procédés est directement liée à la température de fonctionnement des circuits d’eau. Le refroidissement évaporatif demeure le procédé le plus économique pour obtenir des températures d’eau froide inférieures à la température ambiante. Un procédé efficace devra optimiser ses rendements en maîtrisant la consommation électrique, en abaissant les consommations d’eau, en limitant les temps d’arrêt de maintenance pour une disponibilité des équipements toujours accrue, et des coûts de fonctionnement maîtrisés. Les solutions existent, et doivent être optimisées dès la conception : Faciliter les accès de maintenance, permettant un accès suffisant pour agir rapidement et en toute sécurité. Offrir des équipements conçus pour limiter les consommations, conserver les performances dans le temps, et permettre une régulation en fonction de la demande du procédé, des variations des conditions extérieures et de l’environnement de travail. Assurer une qualité de fabrication afin de maîtriser les dépenses de maintenance et permettre de les programmer à long terme pour prévenir les aléas de production.

Quelle est la différence entre une tour à tirage naturel et une tour de refroidissement à tirage forcé ?

La tour de refroidissement à tirage naturel de type hyperboloïde en béton (comme on les voit dans le secteur nucléaire) utilise « l’effet cheminée » pour évacuer la chaleur de l’eau à refroidir.

L’eau chaude est répartie au sommet de la tour, freinée par la surface d’échange, et profitant de l’action du vent naturel pour être refroidie par gravité.

Une partie de l’eau, en s’évaporant, provoque l’abaissement naturel de sa température.

Le tirage forcé permet de s’affranchir de l’action du vent naturel à l’aide d’un groupe moto ventilateur pour des installations métalliques ou polyester de plus petites tailles.

Cette extraction forcée mécanique améliore les performances et la régularité du courant d’air, sans influence des conditions météorologiques.

Ces groupes moto-ventilateurs peuvent être positionnés au bas de l’appareil (ventilation soufflante) ou au sommet de la tour (ventilation aspirante).

Le choix du type de ventilation dépend généralement des contraintes de l’installation : quantité d’eau à refroidir, faible consommation énergétique, niveau sonore, encombrement, etc., et sont utilisés sur tous types de tour, à circuit ouvert ou fermé.

Statut d’installation classée pour la protection de l’environnement (ICPE) des tours en France

En France, les tours de refroidissement sont considérées comme des installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE) et sont répertoriées dans la rubrique 2921 de la nomenclature des installations classées. Elles sont contrôlées par les Agences Régionales de Santé et les Directions Régionales de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement (DREAL).

Les tours d’une puissance thermique évacuée supérieure ou égale à 3000 kW sont soumises à enregistrement ICPE. Les exploitants doivent respecter les prescriptions de l’arrêté ministériel du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations relevant du régime de l’enregistrement au titre de la rubrique n° 2921.

Les tours d’une puissance thermique évacuée inférieure à 3000 kW sont soumises à déclaration ICPE. Les exploitants doivent respecter les prescriptions de l’arrêté ministériel du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations relevant du régime de la déclaration au titre de la rubrique n° 2921.

Le contrôle du respect de ces prescriptions techniques par les exploitants est effectué par l’inspection des installations classées. Ces obligations réglementaires visent à limiter les risques environnementaux et sanitaires liés aux tours de refroidissement, et l’ensemble de nos tours ouvertes comme fermées y sont conformes.

Condenseurs et tours de refroidissement

Vue synoptique

La chaleur extraite par une machine frigorifique doit être évacuée vers l’extérieur . Le plus simple est de refroidir le fluide frigorigène avec l’air extérieur :

Mais la puissance de refroidissement est parfois trop faible. On peut la renforcer grâce à l’ évaporation d’eau supplémentaire  (lorsque de l’eau s’évapore, la chaleur de la vaporisation est “pompée” sur la goutte d’eau qui reste et qui donc se refroidit):

Problème : parfois, la distance entre le groupe et la toiture est fort élevée et la perte de charge sur le circuit frigorifique serait trop importante.

Aussi, un circuit d’eau est créé : l’eau refroidit le fluide frigorifique et l’air refroidit l’eau !

Trois types d’échangeur sont rencontrés :

1° L’aéro-refroidisseur :

L’eau est directement refroidie par l’air.

2° La tour de refroidissement fermée :

Une puissance supplémentaire est donnée par pulvérisation d’une eau indépendante du circuit.

3° La tour de refroidissement ouverte :

Cette fois, c’est l’eau qui traverse le condenseur qui est directement pulvérisée et en partie évaporée.

Fonctionnement d’un condenseur

Le fonctionnement du condenseur s’intègre dans un fonctionnement global de la machine frigorifique .

En théorie, la condensation se déroule en 3 phases :

> Phase 1 , la désurchauffe du fluide frigorigène , qui, sortant du compresseur sous forme de gaz très chauds (parfois jusqu’à 70°C), va se refroidir et donner sa chaleur sensible.

> Phase 2 , la condensation du fluide, moment où l’essentiel de la chaleur est donnée sous forme de chaleur latente.

> Phase 3 , le sous-refroidissement du liquide, communiquant encore de la chaleur sensible au fluide refroidisseur.

En pratique, ce découpage en phases ne se fait pas vraiment ainsi. Le fluide frigorigène circule dans un tube en contact avec l’eau ou l’air. Le fluide qui touche le tube est liquide et se sous-refroidit. Le fluide qui est en contact avec ce liquide condense à son tour. Enfin, le gaz qui est au centre du tube désurchauffe simplement. A la limite, le gaz au cœur du tube ne sait pas qu’il y a un refroidissement sur les parois !

Les 3 phases sont donc simultanées…

Fonctionnement d’une tour de refroidissement

Un litre d’eau évaporée évacue 2 500 kJ de chaleur.

Pour obtenir le même effet avec le refroidissement de l’eau, on devrait refroidir 60 litres d’eau de 10°C… (sur base d’une capacité calorifique de l’eau de 4,18 [kJ/kg.K].

Comparons les systèmes en fixant des valeurs moyennes : une température d’air de 30°C 40 % HR, une “approche” de 5°C, un pincement des échangeurs de 6°C et un échauffement de la température de l’eau de 7°C.

Cette approche simplifiée situe l’ordre de grandeur de la température de condensation, et donc l’impact sur la consommation du compresseur.

Les condenseurs à air

L’évacuation de la chaleur du circuit frigorifique est assurée au travers d’un échangeur direct fluide frigorigène/air.

Le gaz chaud du réfrigérant cède sa chaleur à l’air traversant le condenseur et passe à l’état liquide. Le débit et la température du flux d’air déterminent la puissance du condenseur .

La vitesse moyenne de passage de l’air est de 2 à 4 m/s. Ordre de grandeur du coefficient d’échange d’un condenseur à air : 20 à 30 [W/m².K]

Deux types de ventilateur sont utilisés :

Ventilateur axial et ventilateur centrifuge.

Les condenseurs à eau

On parle de condenseur à “refroidissement indirect”, puisque cette fois, le gaz chaud du réfrigérant cède sa chaleur à de l’eau circulant dans le condenseur.

Ordre de grandeur du coefficient d’échange d’un condenseur à eau : 700 à 1 100 [W/m².K]

Les performances du condenseur seront fonction de :

• la différence de température entre le réfrigérant et l’eau,
• la vitesse de l’eau (le débit),
• le coefficient d’encrassement,
• la nature du fluide frigorigène.

Pour le refroidissement, on peut utiliser l’eau du réseau (eau potable), mais cette solution n’est pas adéquate vu la consommation exorbitante d’eau qu’elle entraîne !

On peut utiliser également l’eau de nappes phréatiques, de lac ou de rivière (demander l’autorisation). Les eaux contiennent alors plus ou moins d’impuretés qui se déposent sur les tubes. Ces dépôts peuvent réduire considérablement le coefficient de transfert de chaleur. À défaut de la mise en place d’un système de nettoyage automatique, il faut surdimensionner l’échangeur de sorte que les performances de l’installation restent suffisantes.

Plus classiquement, il s’agira d’un circuit d’eau, ouvert ou fermé. C’est le cas le plus fréquent. Il entraîne l’utilisation d’une tour de refroidissement.

Les aéro-refroidisseur (ou dry cooler)

L’aérorefroidisseur est un simple échangeur eau/air : un ou plusieurs ventilateurs forcent le passage de l’air extérieur pour accélérer le refroidissement.

Cette batterie d’échange convient en toute saison, puisqu’ en ajoutant un antigel (type glycol), elle est insensible au gel.

Elle présente donc l’intérêt de refroidir le condenseur de la machine frigorifique … à distance ! Le groupe frigorifique peut être en cave et l’aéro-refroidisseur en toiture : la boucle d’eau organisera le transfert.

Un exemple simple est donné par une armoire de climatisation d’un local informatique :

Elle n’est pas aussi performante qu’une tour de refroidissement avec pulvérisation d’eau puisque la température de refroidissement est limitée à la température de l’air extérieur…

Boucle d’eau

L’eau de refroidissement tourne en circuit fermé entre le condenseur et l’aéro-refroidisseur. On doit dès lors prévoir un vase d’expansion et une soupape de sûreté sur la boucle. Des purgeurs seront placés aux points hauts de la boucle.

Un gros avantage (surtout par rapport aux tours ouvertes) est qu’il n’y a pas de risque d’entartrage ou de corrosion du circuit puisqu’il s’agit toujours de la même eau qui circule (“eau morte”).

Généralement, un thermostat placé sur la boucle d’eau actionne le ou les ventilateurs en fonction de la température. C’est le point faible de l’aérorefroidisseur : la température de l’eau de refroidissement est élevée

• D’une part, parce qu’il y a un double échange : fluide/eau glycolée – eau glycolée/air, et donc un Delta T° supplémentaire.
• D’autre part, parce que l’air de refroidissement peut être élevé en été.

Or, si l’air de refroidissement est chaud, l’eau sera encore plus chaude et, dans le condenseur, la pression de condensation sera très élevée. Le compresseur verra dès lors sa consommation énergétique augmenter.

Proportionnellement, la tour de refroidissement aura un meilleur rendement… mais une sensibilité à la corrosion plus forte…

Ce système doit donc être limité aux installations de moyenne puissance.

Les tours de refroidissement

Dans une tour de refroidissement, on va profiter de l’effet de refroidissement créé par la vaporisation de l’eau. En effet, pour passer à l’état vapeur, l’eau a besoin d’énergie. Et cette énergie, elle la prend sur elle-même. Une eau qui s’évapore … se refroidit.

Tour ouverte

On parle de tour “ouverte” si c’est l’eau de refroidissement elle-même, venant du condenseur, qui est pulvérisée. C’est le système le plus efficace qui entraîne le refroidissement le plus élevé. Mais le contact entre l’eau et l’atmosphère est source de corrosion (oxygénation de l’eau, introduction de poussières et de grains de sable qui risquent de se déposer dans le condenseur, risque de gel accru,…).

Un exemple simple est donné ci-dessous pour une armoire de climatisation d’un local informatique :

À noter qu’il existe des tours ouvertes sans ventilateurs. La pulvérisation d’eau est réalisée avec une pression assez élevée et cette pulsion d’eau entraîne l’air avec elle par effet induit (effet Venturi). L’avantage premier est la diminution des bruits et des vibrations.

Tour fermée

On parle de tour “fermée” si l’eau du circuit de refroidissement circule dans un échangeur fermé sur lequel de l’air extérieur est pulsé, et de l’eau est pulvérisée. Il s’agit soit d’une tour …?

L’évaporation partielle de l’eau entraîne un refroidissement plus faible que dans le cas de la tour ouverte, mais les risques de corrosion sont annulés.

Voici l’exemple adapté pour une armoire de climatisation :

La consommation d’eau se limite à la quantité d’eau évaporée (présence d’une alimentation par flotteur), plus un faible volume lors de purges pour éliminer les impuretés qui se sont concentrées dans le fond du bac.

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• GUIDE D’OPÉRATION ET DE MAINTENANCE POUR LES TOURS DE REFROIDISSEMENT

TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES: FONCTIONNEMENT ET MAINTENANCE

Guide pous les tour aéroréfrigérantes.

Toutes les usines industrielles, la météo, le refroidissement ou la production d’énergie sont caractérisées par des émissions de chaleur plus ou moins importantes en termes quantitatifs. Cette chaleur « résiduelle » a, sauf dans certains cas, une contenu à faible énergie qui ne rend pas sa récupération possible ou pratique. Par conséquent, il doit être dissipé à l’extérieur d’une manière ou d’une autre.

• Qu’est-ce que sont les tours de refroidissement , à quoi servent-elles et comment fonctionnent-elles ?
• Que signifie  ‘évaporatif’ ?
• Quels sont les composants et matériaux utilisés dans les tours de refroidissement ?
• Quels types de tours de refroidissement existent ?
• Où et pourquoi sont-elles utilisées ? Applications industrielles et civiles .
• Qu’est-ce que sont les purges et leur rôle dans les tours de refroidissement ?
• Comment entretenir et traiter l’eau de refroidissement ?

TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES: QU'EST-CE QUE SONT, À QUOI SERVENT ET COMMENT FONCTIONNENT-ELLES?

Les tours aéroréfrigérantes utilisent la chaleur latente de l'évaporation.

Les tours aéroréfrigérantes peuvent encore mieux effectuer le processus d’échange de chaleur de l’eau / air. A l’intérieur, le phénomène d’évaporation se produit en utilisant des composants simples et efficaces. En général, ils ont besoin d’une maintenance minimale.

Pour mieux comprendre comment la dissipation de la chaleur se produit, il est nécessaire de connaître deux concepts:

• Chaleur sensible. La quantité d’énergie calorique qui est ajoutée ou soustraite d’un élément physique (comme une batterie avec ailettes) pour modifier sa température.
• Chaleur latente . Il est essentiellement basé sur le changement d’état qui peut subir une substance en raison de l’incorporation ou de la perte de chaleur. Dans le cas de l’eau, il peut passer d’une phase liquide à une phase solide (glace), si la chaleur est retirée lorsque le point de congélation atteint. Il peut également passer de la phase liquide à la soude (vapeur) si la chaleur est incorporée lorsque le point d’ébullition atteint. La chaleur latente est ensuite définie comme la chaleur qui est introduite ou éliminée pour changer l’état de l’eau. En particulier, dans les systèmes de refroidissement de l’évaporation, la chaleur latente de l’évaporation est définie.

Une tour de refroidissement doit offrir de l’eau comme surface possible du contact d’air, de sorte que l’échange de chaleur est optimal.

Ceci est réalisé au moyen d’une surface d’échange de chaleur, spécialement conçu à cet effet. Cette surface d’échange, la remplissage, doit être sélectionnée en fonction de la qualité de l’eau pour être refroidie, des liquides possibles en suspension, de son efficacité et de La facilité pour la maintenance ultérieure.

QUELLE EST LA TEMPÉRATURE DU BULBE HUMIDE ?

La température du bulbe humide est définie comme la température que nous mesurons si l’air était avec une humidité relative de 100%. Si l’ampoule d’un thermomètre est humidifiée avec de l’eau, l’évaporation de cette eau fait tomber la température du thermomètre.

Plus l’humidité relative inférieure sera inférieure à la température du bulbe humide par rapport à la température ambiante. La température du bulbe humide fournit une référence précise de la température de sortie théoriquement réalisable par la tour de refroidissement.

Profitant de ce concept, les tours de refroidissement peuvent refroidir les liquides bien en dessous de la température ambiante.

L'efficacité énergétique des tours aéroréfrigérantes

Compte tenu de sa simplicité constructive, combinée à la grande efficacité en termes de relation de coût par kW dissipé, les tours de refroidissement restent aujourd’hui le dispositif de refroidissement le plus utilisé à la fois dans la sphère civile et surtout dans l’industriel.

En effet, il n’y a pas de pièce mobile particulière, sauf un ventilateur qui peut être installé à la fois en aspiration et en impulsion. D’un autre côté, la consommation d’électricité est vraiment réduite par rapport aux autres systèmes de refroidissement.

Surtout en présence de grandes quantités de chaleur à se dissiper (par exemple, en acier, des usines chimiques, des plantes électriques), les tours de refroidissement n’ont pas de rival en termes d’énergie électrique utilisée et de l’espace limité requis pour son installation. Dans le même temps, les températures réalisables , en termes d’eau réfrigérée, sont bien inférieures à la température ambiante . Au contraire, les systèmes non évaporatifs sont très soumis à cette limite de température car les systèmes d’évaporation fonctionnent en utilisant une évaporation latente (la limite minimale que l’eau peut atteindre est la température de l’ampoule humide).

COMPARAISON DES TECHNOLOGIES DE REFROIDISSEMENT: RÉFRIGÉRATEURS SECS, ADIABATIQUES, ÉVAPORATIFS ET REFROIDISSEURS

Lorsque vous devez sélectionner un système de réfrigération industriel ou civil, le choix doit être fait en tenant compte des points fondamentaux qui garantissent le système le plus approprié. En particulier, les deux températures de fonctionnement requises et celles liées aux conditions environnementales du site d’installation doivent être prises en compte.

Les systèmes de refroidissement à sec ou les refroidisseurs secs sont basés sur un échange de chaleur sensible. La limite dans ce cas est fixée par la température du liquide de refroidissement, c’est-à-dire l’air ambiant. Ce type de refroidissement peut atteindre des températures minimales d’environ 5 ° C au-dessus de la température ambiante.

Les nouveaux systèmes adiabatiques de paragraphe combinent le refroidissement par air avec une petite évaporation de l’eau qui leur permet d’atteindre les températures de refroidissement similaires à la température ambiante.

Si nous devons refroidir de grandes quantités d’eau ou réduire significativement la température, la meilleure option est d’utiliser une tour de refroidissement . Avec celle-ci, nous pouvons atteindre un refroidissement d’environ 3 °C au-dessus de la température du bulbe humide. Comparée à des options telles que le refroidisseur à air sec (dry cooler) ou le système adiabatique, la tour de refroidissement permet d’atteindre des températures beaucoup plus basses.

Dans des situations nécessitant des températures extrêmement basses, l’alternative serait une machine frigorifique (chiller) ou un refroidisseur . Bien que ces dispositifs aient une consommation électrique élevée, ils sont la seule option viable pour certains cas.

Tout cela nous aide à préciser qu’il n’y a pas de système de réfrigération « bon pour toutes les stations ». Faire un choix approprié est basé sur les exigences de conception et les conditions environnementales. Cela signifie optimiser la consommation d’énergie, en réduisant l’espace avec des systèmes dans des conditions de travail au maximum.

Un chapitre séparé est supprimé représente les unités de refroidissement. Dans ce cas, cependant, ce sont des machines qui utilisent des composants mécaniques spécifiques pour obtenir un refroidissement (compresseurs, évaporateurs) et non des éléments « naturels » tels que l’air ou l’eau.

TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES: TAILLE, COMPOSANTS ET MATÉRIAUX UTILISÉS

Nous savons ce qu’est une tour de refroidissement et le principe physique qu’elle utilise pour maintenir une performance optimale. Ensuite, nous examinerons son processus de construction et, plus important encore, les critères selon lesquels elle est dimensionnée.

Comment dimensionner une tour : l'importance de la température du bulbe humide

Le dimensionnement des tours d’évaporation est réalisé en tenant compte de certains paramètres fondamentaux :

• Énergie thermique à dissiper,
• Température de l’eau entrant dans la tour
• Température que vous souhaitez atteindre en sortie,
• Conditions thermo-hygrométriques (c’est-à-dire, température et humidité) caractéristiques de la zone d’installation.

Cette information spécifique représente une donnée décisive pour un dimensionnement correct. En effet, elle permet d’identifier avec précision le paramètre de la température du bulbe humide. Cela définit les conditions environnementales les « plus défavorables » de la zone d’installation et la limite à laquelle l’eau refroidie par la tour de refroidissement tend à atteindre.

Composants de la tour et matériaux utilisés :

Pr incipaux composants qui distinguent les tours aéroréfrigérantes (tours de refroidissement) à circuit ouvert ou fermé.

• Structure principale de confinement et de support de la tour de refroidissement: peut être en tôle, en fibre de verre ou les deux.
• Remplissage ou paquet d’échange de chaleur (dans les tours à circuit ouvert) ou serpentins d’échange de chaleur .
• Ventilateur axial ou centrifuge : seul dispositif mécanique en mouvement. « Force » l’évaporation de l’eau nécessaire pour le refroidissement.
• Système de distribution d’eau : généralement constitué d’une série de tubes et de buses.
• Séparateur de gouttes:  situé immédiatement en amont du ventilateur. A la fonction de retenir les gouttes d’eau, qui seraient autrement entraînées vers l’extérieur par le flux d’air du ventilateur.

TYPES DE TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES

Le choix des différents types et variantes de construction des tours de refroidissement est effectué lors de la phase de conception. La sélection est faite en fonction de l’application à laquelle elles sont destinées, ou de la taille du système.

Les variables les plus fréquentes qui peuvent guider le choix sont, dans l’ensemble, les suivantes :

• l’énergie thermique dissipée,
• la nature de l’eau à refroidir,
• le type de processus,
• le contexte dans lequel a lieu l’installation (civil ou industriel),
• des exigences spécifiques d’installation, par exemple, s’il s’agit d’une nouvelle installation ou d’un remplacement.

TYPES DE TOURS DE REFROIDISSEMENT ÉVAPORATIVE

Tours aéroréfrigérantes préassemblées en usine et installées sur site.

Les tours de refroidissement de type modulaire peuvent être fabriquées aussi bien en métal qu’en d’autres matériaux moins « sensibles » à la présence d’eau et à son éventuel effet de corrosion, comme la fibre de verre. Les tours de refroidissement montées sur site sont construites à partir d’une structure métallique ou avec des profilés pultrudés en fibre de verre, voire même en béton (tours classiques hyperboliques des centrales nucléaires).

Tour de refroidissement combinée avec des échangeurs de chaleur

Les tours évaporatives à circuit fermé constituent une alternative valable lorsque l’on souhaite refroidir le consommateur de manière « indirecte ». Autrement dit, on préfère que le liquide du circuit de réfrigération ne soit pas contaminé par l’air.

Le même type de refroidissement indirect peut être réalisé avec une tour évaporative à circuit ouvert combinée à un échangeur de chaleur à plaques ou un échangeur de chaleur à faisceau tubulaire. 

Tour aéroréfrigérant combinée avec des condenseurs refroidis à l'eau.

Les tours de refroidissement sont également utilisées dans le refroidissement civil, mais surtout industriel et commercial. En particulier, on les trouve en combinaison avec le condenseur des unités de réfrigération refroidies par eau – chillers – et aujourd’hui plus que jamais dans les unités d’absorption.

TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES: PRINCIPALES APPLICATIONS INDUSTRIELLES ET CIVILES

• Refroidissement industriel
• Refroidissement commercial
• HVAC (Chauffage, Ventilation, Climatisation)
• Processus industriels

Tour aéroréfrigérante: la solution optimale pour les grandes puissances

Tous les autres systèmes de refroidissement , qu’il s’agisse de ventilation, adiabatiques ou frigorifiques, représentent une alternative possible lorsque la puissance thermique à dissiper est relativement modeste. Par exemple, pour donner une référence, en dessous de 1 MW. Cependant, ils deviennent extrêmement antieconomiques lorsqu’il s’agit de puissances très élevées , même de plusieurs MW.

Dans le secteur industriel, on utilise à la fois des tours de refroidissement à circuit ouvert et à circuit fermé . Dans ces dernières, le fluide à refroidir, qui peut toujours être de l’eau ou un mélange d’eau et de glycol, circule à l’intérieur d’un serpentin de tubes lisses qui est humidifié extérieurement avec de l’eau. Cette évaporation extrait la chaleur du fluide interne.

Exemples de domaines d'application

À titre d’exemple, nous présentons une liste de domaines d’application industriels ou civils dans lesquels les tours de refroidissement remplissent leur fonction d’élimination de la chaleur des processus.

• Centrales nucléaires, thermiques, géothermiques et au charbon.
• Installations pétrolières et gazières : on utilise souvent de grandes tours de refroidissement industriel.
• Raffineries.
• La production de plastiques et le traitement thermique des métaux (comme les aciéries et les fonderies).
• Cogénération et trigénération.
• Systèmes de climatisation dans les bâtiments civils et industriels (domaine du HVAC).
• Supermarchés en combinaison avec des refroidisseurs.
• Petites installations de production telles que les glaciers.

Solutions standard ou silencieuses

Un autre élément qui influe sur le choix de la solution constructive la plus appropriée est la zone d’installation. Dans un contexte civil (hôpitaux, centres commerciaux, systèmes de climatisation), il est préférable d’opter pour une solution à faible impact acoustique. Dans ce cas, un équipement de refroidissement conçu avec de faibles émissions sonores ou facilement atténuables sera privilégié.

En revanche, dans une zone industrielle , bien que les limites de bruit soient présentées comme une exigence de conception, elles sont certainement moins contraignantes.

Ces dernières années, il y a eu une tendance à orienter le choix dans le secteur civil vers des tours aéroréfrigérantes avec des ventilateurs centrifuges . En revanche, les versions avec des ventilateurs axiaux étaient préférées pour les processus industriels.

De nos jours, il existe des tours de refroidissement avec des ventilateurs axiaux tout aussi efficaces et silencieuses.

Une solution pour chaque installation: la collecte d'informations

Enfin, il est également nécessaire de connaître les limites dimensionnelles ou d’autres situations préétablies qui peuvent définir un choix.

Par exemple, dans le cas d’un remplacement, il peut y avoir un réservoir existant ou un espace défini par l’installation précédente qui doit être adapté.

Les différents aspects doivent être discutés au cours de la phase de collecte des données entre le client et le fournisseur. Il incombe au fournisseur de jouer un rôle de « conseiller » auprès du client afin de s’assurer que la proposition est la meilleure d’un point de vue technique et économique.

ENTRETIEN ET TRAITEMENT DE L'EAU DE REFROIDISSEMENT

Comme tous les dispositifs inclus dans un système technologique, les tours aéroréfrigérant nécessitent un programme d’entretien régulier et, en cas de panne, extraordinaire.

En raison de leur extrême simplicité de construction, les tours ne nécessitent généralement pas une attention particulière, mais plutôt l’observation de quelques directives très simples mais efficaces pour les maintenir toujours à leur rendement maximal. La sécurité et l’efficacité vont de pair.

Le traitement de l'eau dans la tour de refroidissement

Les aspects les plus délicats peuvent certainement être liés à la nature de l’eau en circulation. C’est-à-dire, non seulement l’attention portée au type d’eau à refroidir, mais aussi la manière dont cette eau est contrôlée et conditionnée pour éviter qu’elle ne se détériore d’un point de vue physique-chimique.

La qualité de l'eau de refroidissement

De plus, la nature de l’eau à refroidir a une influence considérable. Elle définira le choix des matériaux de construction à utiliser. Comme mentionné précédemment, cela sera également un facteur déterminant pour le choix du remplissage le plus approprié. En présence d’eau particulièrement agressive ou acide , il est préférable d’opter pour des matériaux en acier inoxydable ou en fibre de verre. Cette dernière est intrinsèquement insensible à la plupart des agents chimiques

En revanche, si l’eau peut être contaminée par le processus, entraînant avec elle des impuretés ou d’autres contaminants de diverses natures, y compris organiques, il sera nécessaire d’évaluer le type de remplissage. Parmi les différents types disponibles, on trouve les dispositifs anti-incrustants, les canaux verticaux non croisés et les packs « splash » classiques basés sur le principe de l’entraînement de gouttes, entre autres.

Purges et apports dans les tours aéroréfrigérantes

Les tours évaporatives atteignent leur objectif de refroidissement de l’eau par évaporation forcée d’une certaine quantité d’eau. La quantité d’eau évaporée est directement proportionnelle à la quantité de chaleur à dissiper . En particulier, environ 1 litre d’eau est perdu pour chaque 600 kcal de charge thermique éliminée.

Cela représente l’un des rares aspects « critiques » à gérer dans les systèmes de refroidissement par évaporation par rapport à d’autres technologies de refroidissement.

L’eau évaporée pour obtenir le refroidissement doit être réintégrée dans le circuit. Il est conseillé d’effectuer cette opération en conditionnant la qualité de l’eau. De cette manière, il n’y aura pas d’infiltrations et de dépôts dans le circuit lui-même. Cela est dû au fait que les sels contenus dans l’eau évaporée restent dissous dans l’eau restante, qui augmente en concentration. En résumé, il est essentiel de maintenir sous contrôle le fait que certains seuils ne soient pas dépassés. Normalement, un traitement anticalcaire approprié, une purge partielle de l’eau contenue dans le circuit et un traitement biocide sont plus que suffisants à cette fin.

L’eau évaporée est une conséquence de la chaleur dissipée et ne peut donc pas être modifiée en termes quantitatifs. 

L’eau définie comme « purge » peut être modifiée et a pour fonction de maintenir la quantité de sels dissous dans certaines limites

Bonnes pratiques du fabricant de tours aéroréfrigérantes (ou de refroidissement)

Les composants qui constituent les tours de refroidissement bénéficient également d’une gestion correcte. Les échangeurs de chaleur ont une durée de vie plus longue, les moteurs et les ventilateurs fonctionnent dans de meilleures conditions, car une eau corrosive pourrait détériorer les parties les plus sensibles.

En ce qui concerne les pratiques à suivre pour obtenir cette condition, il suffit généralement de suivre les instructions spécifiques fournies par le fabricant . Ils doivent être respectés en ce qui concerne les contrôles et la maintenance périodiques, ainsi que les paramètres chimico-physiques pour l’eau en circulation. Cependant, il existe des directives plus générales, souvent également mentionnées dans les manuels des fabricants, qui fournissent des « bonnes pratiques » valables pour tous les systèmes utilisant des tours de refroidissement. Des organismes prestigieux dans ce domaine sont Eurovent, Cooling Technology Institute ou AEFYT .

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Focus réglementaire : Tour Aéroréfrigérante (TAR)

Par Smail Mayouf

Le 08/10/2020

Qu’est-ce qu’une TAR ?

Définition
.

Une tour aéroréfrigérante ou tour de refroidissement est une installation de refroidissement évaporatif par dispersion d’eau dans un flux d’air. Elles sont utilisées pour refroidir de l'eau grâce à l'air ambiant. 

Le refroidissement évaporatif est basé sur un principe naturel simple : dans une tour ouverte, l’eau à refroidir est pulvérisée sur une surface de ruissellement alors que de l’air est soufflé ou aspiré au travers de cette surface de ruissellement.

Une petite quantité d’eau est évaporée, provoquant ainsi le refroidissement de l’eau restante. Cette eau froide tombe dans le bac de la tour, et la chaleur est extraite par l’air sortant de la tour.

Décomposition


Les tours de refroidissement varient en fonction de plusieurs caractéristiques définies en fonction de l’utilisation voulue :

• Type de tour : ouverte, fermée ou hybride
• Type de fonctionnement : intermittent ou continu
• Domaine d’utilisation : alimente des climatisations, la partie alimentaire, etc.

Parmi les installations de refroidissement, on va retrouver la ou les tour(s) de refroidissement et ses parties internes avec :

• Échangeur(s)
• Le circuit d’eau en contact avec l’air
• Le circuit d’eau appoint (eau de ville, de forage, etc.)
• Le circuit de purge

Où trouve-t-on des tours de refroidissement  ?

Tout exploitant d’une installation industrielle, d’un établissement recevant du public peut exploiter une tour de refroidissement du type TAR :

Industriel


• Chimique : industries phytosanitaire, pharmaceutique, oléo chimique, peinture, carrières, etc.
• Stockage : pétrolier, gaz et huile
• Énergie et utilités : nucléaire, thermique, énergies renouvelables, gestionnaire de réseaux
• Agro-industrie : industrie agroalimentaire, papier et carton, bioénergie, biomatériau, huiles essentielles, cosmétiques
• Industrie pétrochimique : fabrication de composées chimiques à l’aide du pétrole ou le gaz naturel
• Industrie de transformation : métaux, bois, caoutchouc, polymères, etc.
• Immeuble de bureaux, de logements collectifs, etc.
• Milieu hospitalier, cliniques
• Centres commerciaux, magasins de ventes

Celles-ci sont principalement utilisées pour la climatisation des locaux de taille importante, des salles informatiques, ou le refroidissement de procédés industriels dégageant de la chaleur.

Quels sont les risques ?

Pour ce type d’installation, l’enjeu est clairement sanitaire.

Les risques identifiés sont les suivants :

• des risques de pollution des réseaux d’eau,
• des risques pour la santé publique,
• maladies (légionnelles), contaminations

Il faut surveiller la qualité de l’eau évaporée qui présente potentiellement un risque de légionnelle en cas de manquement caractérisé aux règles de construction et de maintenance.

Les Références réglementaires

En 2004, à la suite de plusieurs cas de légionelloses liés à la prolifération et à la dispersion de légionelles par les tours aéroréfrigérantes, la rubrique 2921 de la nomenclature ICPE a été créée. La réglementation a été révisée en 2013 et est entrée en vigueur au cours de l’année 2014.

Dans le cadre de cette rubrique sont soumis à :

• Enregistrement (seuil E) : les systèmes de refroidissement évaporatifs par dispersion d’eau dans un flux d’air de puissance supérieure ou égale à 3000 kW
• Déclaration avec contrôle (seuil DC) : les systèmes de refroidissement évaporatifs par dispersion d’eau dans un flux d’air de puissance inférieure à 3000 kW

Textes principaux


• Arrêté du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations relevant du régime de l'enregistrement (seuil E) au titre de la rubrique n° 2921 de la nomenclature des installations classées pour la protection de l'environnement
• Décret n° 2013-1205 du 14 décembre 2013 modifiant la nomenclature des installations classées 
• Code de l’environnement : Article L. 512-11 Articles R512-55 à R512-60
• Arrêté du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations relevant du régime de la déclaration (seuil DC) au titre de la rubrique n° 2921 de la nomenclature des installations classées pour la protection de l'environnement
• Circulaire du 28 septembre 2006  concernant les mesures compensatoires en cas d’impossibilité technique ou économique de réaliser l’arrêt annuel de l’installation pour nettoyage et désinfection.

Les obligations 

En tant qu'utilisateur ou détenteur de ce type d’installation, vous êtes responsable de leur sécurité. Les arrêtés du 14 décembre 2013 et le code du travail (art. 512-55 à 512-60) fixent les obligations réglementaires pour le suivi en service des systèmes de refroidissement.

Documentation :

• L’analyse Méthodique des Risques (AMR)
• Dossier installation classé
• Carnet de suivi
• Documents relatifs à la formation du personnel
• Plan d’entretien et de surveillance
• Documents relatifs aux dérogations (si dérogation)
• Bilan annuel

Contrôles :

Nettoyage annuel : Une intervention de nettoyage, par actions mécaniques et/ou chimiques, de la ou des tour(s) de refroidissement, de ses (leurs) parties internes et de son (ses) bassin(s), est effectuée au minimum une fois par an.

Contrôle de vérification initial : Le contrôle de vérification initial est effectué sur l'installation par un organisme indépendant (ou agréé) dans un délai de six mois suivant la mise en service de l'installation (ou dans le cas d’un dépassement du seuil de concentration de 100 000 UFC/L). Il comprend une vérification de : l’implantation des rejets dans l'air ; l’absence de bras morts non gérés présence sur l'installation d'un dispositif en état de fonctionnement ou de dispositions permettant la purge complète de l'eau du circuit ; de la présence d'un dispositif de limitation des entraînements vésiculaires, vérification visuelle de son état et de son bon positionnement et de la vérification visuelle de la propreté et du bon état de surface de l'installation.

Périodicité :

Contrôle de vérification initial: sous les 6 mois suivant l’installation Nettoyage annuel: 12 mois

Les contrôles de certaines installations varient en fonction de la puissance évaporée :

TAR soumis à déclaration avec contrôle DC (dont la puissance évaporée par l’installation est inférieure à 3000 kW) :

Analyse de la concentration en légionelle pneumophila dans l’eau :

L'exploitant met en œuvre un traitement préventif de l'eau à effet permanent pendant toute la durée de fonctionnement de l'installation, dont l'objectif est à la fois de réduire le biofilm et de limiter la concentration en légionelles libres dans l'eau du circuit. Elle est réalisée une fois tous les deux mois en fonctionnement normal pour les installations soumises à déclaration au titre de la rubrique 2921.

Contrôle périodique : L'installation est soumise à des contrôles périodiques par des organismes agréés et accrédités COFRAC. Il inclut : la visite de l’installation et la vérification de la puissance maximale au regard de la puissance déclarée ; la vérification que la puissance maximale est inférieure au seuil maximal du régime déclaratif ou que le type d'installation correspond au seuil déclaratif (le non-respect de ce point relève d'une non-conformité majeure) et la présence de toute la documentation liée à l’installation (récépissé de déclaration, dossier d’installation, carnet de suivi, etc.). Le rapport mentionne les points pour lesquels les mesures de gestion du risque de prolifération et de dispersion des légionnelles prescrites ne sont pas effectives.

Mesure des polluants rejetés :

Une mesure des concentrations des différents paramètres et polluants est effectuée (au moins tous les ans) par un organisme agréé par le ministre chargé de l'environnement. Ces mesures sont effectuées sur un échantillon représentatif du fonctionnement sur une journée de l'installation et constitué soit par un prélèvement continu d'une demi-heure, soit par au moins deux prélèvements instantanés espacés d'une demi-heure.

Analyse des legionella pneumophila : 2 mois Contrôle périodique: 10 ans pour les TAR couvertes par l’ISO 14001 et 5 ans pour les autres

Mesure des polluants rejetés : 12 mois

TAR soumis à enregistrement E (dont la puissance évaporée par l’installation est supérieure à 3000 kW) :

Analyse de la concentration en légionnelle pneumophila dans l’eau  :

L'exploitant identifie les indicateurs physico-chimiques et microbiologiques pertinents qui permettent de diagnostiquer les dérives au sein de l'installation, en complément du suivi obligatoire de la concentration en Legionella pneumophila dans l'eau du circuit. Elle est réalisée au moins une fois tous les mois en fonctionnement normal pour les installations soumises à déclaration au titre de la rubrique 2921.

L'exploitant met en place une surveillance des rejets spécifique aux produits de décomposition des biocides utilisés ayant un impact sur l'environnement.

Nota : Les polluants qui ne sont pas susceptibles d'être émis par l'installation, ne font pas l'objet des mesures périodiques prévues.

Analyse des legionella pneumophila : 1 mois

Mesure des polluants rejetés : à définir par l'exploitant en fonction des polluants susceptibles d'être rejetés

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Fonctionnement Tour Aéroréfrigérante

Un guide complet sur les tours de refroidissement évaporatives et leur fonctionnement : ce qu’elles sont et quels sont les composants, définitions et terminologie, matériaux utilisés.

Tours de refroidissement : en un coup d'œil

Tours de refroidissement : comment elles sont fabriquées, gestion de l'eau des tours de refroidissement, applications des tours de refroidissement, tours de refroidissement sur le marché.

Fonctionnement des tours d’évaporation, performances, composants internes, secteurs d’applications industrielles et civiles. Entretien et traitement de l’eau de la tour.

Tours de refroidissement (ou aéroréfrigérantes) : qu’est-ce que c’est, comment fonctionnent-elles, comment les entretenir

Dans cet article, nous examinons les tours de refroidissement considérées comme la technologie la plus économe en énergie sur le marché.

Principaux composants que l’on peut trouver dans les tours de refroidissement. Découvrez pourquoi certains matériaux sont préférés dans les installations industrielles et civiles.

Tours de refroidissement : composants et matériaux

La qualité de l’eau à refroidir affecte de manière significative à la fois le choix des matériaux de construction et

Certaines applications industrielles et civiles dans lesquelles l’utilisation de tours de refroidissement devient fondamentale. Nous découvrirons quels sont les besoins de chaque secteur.

Technologies de refroidissement pour l'industrie alimentaire

Plus encore que dans d’autres industries, les technologies de refroidissement pour l’industrie alimentaire doivent contribuer à préserver la qualité du produit fini (et du liquide de procès). Les tours aéroréfrigérantes en circuit fermé et les «tours hybrides» peuvent apporter leur contribution. Fondamentale est la continuité opérationnelle de l’usine et, plus particulièrement, du système de refroidissement.

Technologies de refroidissement pour le secteur chimique et pharmaceutique

On parle de systèmes de tailles très différentes : comme les températures requises pour les fluides industriels varient, le refroidisseur doit également être dimensionné en conséquence. La continuité de fonctionnement est fondamentale, tandis que la bonne durée de vie du refroidisseur est particulièrement appréciée (également grâce à des solutions non corrodables). Le bruit n’est pas un problème, grâce à des solutions techniques d’insonorisation.

Tours de refroidissement à circuit ouvert et fermé. Tours d’évaporation avec ventilateur axial et centrifuge. Tours de refroidissement industrielles modulaires, adaptées à une installation sur de longues distances.

PME-E Tour aéroréfrigérante à circuit ouvert

Une tour aéroréfrigérante en circuit ouvert légère et non corrodable : les industriels de process et les opérateurs HVAC pourront compter sur ses différentes versions et sa facilité de transport et d’installation.

PMM Tour de refroidissement modulaire

La série PMM se compose de grandes tours de refroidissement industrielles pour la production d’électricité, le traitement de l’acier et de l’aluminium, la cogénération et d’autres grands sites de production. Garantissez une efficacité et des performances élevées, avec des coûts d’installation et de transport réduits.

MCT Tour aéroréfrigérante à circuit ouvert

Conception compacte et dimensions réduites : une classe de tours aéroréfrigérante avec ventilateurs centrifuges pour des environnements aux configurations particulières. Version MCT-EC disponible avec ventilateurs à commande électronique.

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Qu'est-ce qu'un aéroréfrigérant, qu'est ce qu'une tour de refroidissement?

GUIDE D'ACHAT

Publié le 17/10/2016 par Feriel BELCADHI, Modifié le 19/02/2024

Qu'est ce qu'une tour de refroidissement ? A quoi sert une tour de refroidissement ? Qu'est-ce q'un aéroréfrigérant? Comment cela fonctionne ? Définition et conseils pour bien choisir: La complexité des processus déployés dans les industries de différentes branches telles que l’agroalimentaire, la chimie, l’énergie, l’environnement, la métallurgie ou encore la plasturgie exigent l’utilisation d’aéroréfrigérants de haut niveau de technicité.

L’essentiel à savoir à propos de la tour de refroidissement

Quel régime de refroidissement choisir pour son aéroréfrigérant , les critères pour bien choisir son aéroréfrigérant.

Qu’est-ce qu’une tour de refroidissement ?

Une tour de refroidissement est un composant essentiel dans les systèmes de climatisation utilisés pour réduire la chaleur générée par les condensateurs des groupes frigorifiques eau-eau. Elle joue un rôle crucial dans le processus de refroidissement en évacuant la chaleur excédentaire de l'eau dans un circuit fermé.

Pourquoi sont-elles importantes ?

Les tours de refroidissement sont particulièrement adaptées aux systèmes de climatisation à haute puissance, offrant une efficacité énergétique supérieure par rapport à d'autres équipements similaires, tels que les drycoolers, les condenseurs à air ou les aéroréfrigérants secs. L'efficacité énergétique mesure la relation entre les performances du dispositif et sa consommation d'énergie. Plus un appareil peut fournir un confort thermique similaire tout en consommant moins d'énergie, meilleure est son efficacité énergétique.

Comment fonctionnent-elles ?

Les tours de refroidissement fonctionnent en utilisant l'air extérieur pour refroidir l'eau chaude provenant du système de climatisation. L'eau chaude circule dans un système de tuyaux à l'intérieur de la tour, tandis que de l'air frais est aspiré depuis l'extérieur et forcé à travers les tuyaux par un ventilateur. Lorsque cet air entre en contact avec l'eau chaude à l'intérieur des tuyaux, il provoque l'évaporation partielle de l'eau, ce qui absorbe la chaleur et refroidit l'eau. L'eau refroidie est ensuite renvoyée dans le système de climatisation pour continuer à absorber la chaleur du processus de refroidissement.

Les tours de refroidissement sont un élément clé de nombreux systèmes de climatisation industriels et commerciaux, contribuant à maintenir des températures optimales dans diverses applications, de la production d'énergie à la fabrication industrielle en passant par les installations de refroidissement. Elles permettent de garantir un fonctionnement efficace et économique des systèmes de climatisation à haute puissance.

Les deux grandes familles d’ aéroréfrigérant :

Les tours de refroidissement peuvent être classifiées de deux sortes :

1. Les tours de refroidissement directes :

Dans le cas des tours de refroidissement directes, le processus de refroidissement de l'eau chaude s'effectue en la mettant en contact direct avec l'air ambiant (cycle ouvert). Ce processus peut être réalisé de deux manières principales : par pulvérisation en fines gouttelettes ou par ruissellement sur la surface d'écoulement.

Lors de ce processus, une réaction chimique se produit, entraînant un échange de chaleur par convection et l'évaporation partielle de l'eau. Cela a pour conséquence d'augmenter l'humidité de l'air ambiant. Si l'air n'est pas saturé, il commence à se refroidir, devient progressivement moins apte à absorber la chaleur, et sa température augmente le long de la courbe de saturation.

En résultat, l'eau ressort de la tour à une température inférieure à celle de l'air ambiant. Cependant, il est important de noter que ce processus génère également une accumulation de sels dissous et de saletés dus à la transformation de l'eau en gaz. Pour remédier à cela, des purges de déconcentration sont nécessaires, et des mesures doivent être prises pour prévenir la prolifération de la légionellose, une bactérie potentiellement dangereuse.

2. Les aéroréfrigérants indirects :

Les aéroréfrigérants indirects fonctionnent différemment. Le fluide de refroidissement du circuit externe circule autour de tubes et entre en contact avec l'air ambiant. Lors de ce contact, le fluide gagne de la chaleur à l'entrée et se refroidit en échangeant de la chaleur avec l'air environnant.

Les tours de refroidissement indirectes sont souvent utilisées dans des applications où il est essentiel de maintenir une séparation stricte entre le fluide de refroidissement du circuit externe et l'eau interne du système. Cela les rend particulièrement adaptées aux systèmes de climatisation de grande envergure et à d'autres applications industrielles où la qualité de l'eau est essentielle.

En comprenant ces deux grandes familles d'aéroréfrigérants, il est possible de choisir le type de tour de refroidissement le plus approprié en fonction des besoins spécifiques d'une application donnée.

Lorsqu'il s'agit de choisir le régime de refroidissement pour un aéroréfrigérant, il existe trois options principales à considérer en fonction des besoins spécifiques de l'application :

Le régime de refroidissement humide :

Les tours de refroidissement fonctionnant sous ce régime utilisent un système de refroidissement à base d'eau, où l'eau chaude est amenée dans la tour pour être refroidie. Voici un aperçu plus détaillé de ce processus :

• Caisson en acier anticorrosion : La tour de refroidissement est construite avec un caisson en acier spécialement traité pour résister à la corrosion. Cela garantit la durabilité de la structure, car elle sera en contact constant avec de l'eau.
• Conduites d'eau chaude : L'eau chaude à refroidir est acheminée vers la tour de refroidissement par un système de conduites. Cette eau peut provenir de différentes sources, telles que les condensateurs des groupes frigorifiques eau-eau.
• Distribution de l'eau : Une fois que l'eau chaude atteint la tour, elle est distribuée uniformément sur la surface d'échange à l'intérieur de la tour. Cette surface est conçue pour maximiser la surface de contact entre l'eau et l'air.
• Effet de la gravité : L'eau distribuée sur la surface d'échange commence à descendre sous l'effet de la gravité. Elle forme alors de fines gouttelettes qui tombent vers le bas de la tour.
• Ventilation forcée ou naturelle : Des ventilateurs sont utilisés pour forcer l'air à traverser la tour de bas en haut. Il existe deux types de ventilation : le tirage forcé, où des ventilateurs sont spécifiquement conçus pour cette tâche, et le tirage naturel, où l'air circule en fonction des différences de température et de densité.
• Évaporation de l'eau : Pendant que l'air traverse la tour, une partie de l'eau s'évapore au contact de l'air. L'évaporation de l'eau absorbe de la chaleur de l'air, ce qui a pour effet de réduire la température de l'air.
• Rejet de l'eau : Après avoir traversé la tour, l'eau refroidie est recueillie au bas de la tour. Elle est ensuite évacuée ou réutilisée dans le circuit de refroidissement, selon les besoins. Il est essentiel de surveiller la qualité de l'eau pour éviter l'accumulation de sels dissous et de salissures.

Ce processus de refroidissement à l'eau par évaporation est efficace pour abaisser la température de l'eau et convient particulièrement aux applications nécessitant une puissance frigorifique élevée. L'efficacité énergétique est améliorée car une partie de la chaleur est éliminée par évaporation, ce qui permet de réduire la consommation d'énergie par rapport à d'autres méthodes de refroidissement, comme les condenseurs à air ou les aéroréfrigérants secs.

Le refroidissement sec :

Certaines tours de refroidissement fonctionnent selon un principe de refroidissement sec, ce qui signifie qu'elles n'utilisent pas l'eau comme agent de refroidissement dans le processus de manière directe. Au lieu de cela, elles intègrent des ventilateurs en marche forcée pour abaisser la température de l'eau, qui est généralement plus chaude que l'air circulant à travers l'échangeur. Voici comment fonctionne ce type de tour de refroidissement :

• Ventilation forcée : Les tours de refroidissement à refroidissement sec sont équipées de ventilateurs puissants qui forcent l'air extérieur à circuler à travers l'échangeur. Ces ventilateurs fonctionnent en continu pour assurer un flux d'air constant.
• Échangeur de chaleur : À l'intérieur de la tour, il y a un échangeur de chaleur, qui peut être soit vertical soit horizontal. Cet échangeur est conçu pour permettre un transfert de chaleur entre l'eau chaude et l'air extérieur.
• Température de l'eau : L'eau qui entre dans la tour est généralement plus chaude que l'air ambiant. L'objectif est de réduire la température de cette eau en la faisant passer à travers l'échangeur de chaleur.
• Refroidissement par air : L'air extérieur, en circulant à travers l'échangeur, absorbe la chaleur de l'eau chaude. Cela provoque une augmentation de la température de l'air et une baisse de la température de l'eau. Cependant, contrairement au refroidissement humide par évaporation, l'eau n'est pas transformée en gouttelettes et ne s'évapore pas.
• Élimination de la chaleur : L'air chaud résultant de l'échange de chaleur est évacué vers l'extérieur, tandis que l'eau refroidie est récupérée au bas de la tour.
• Aucune accumulation d'eau : L'un des avantages majeurs du refroidissement sec est qu'il ne laisse aucune accumulation d'eau ni de saletés, ce qui élimine les risques de formation de légionellose et de contamination de l'eau.
• Inconvénient : Cependant, le principal inconvénient de ce type de tour de refroidissement est son rendement d'échange de chaleur moins efficace par rapport au refroidissement humide. La température de l'eau refroidie ne descend jamais en dessous de celle de l'air extérieur, ce qui limite la capacité de refroidissement de l'eau. En conséquence, ces tours de refroidissement sont moins adaptées aux applications nécessitant un refroidissement intensif.

3. Le régime de refroidissement hybride :

Les aéroréfrigérants hybrides combinent les avantages des tours de refroidissement sèches et humides en utilisant un mécanisme d'aspersion des surfaces d'échange. Un système automatisé gère le rendement et le fonctionnement interne pour améliorer l'efficacité énergétique et garantir des conditions sanitaires éco-responsables. Ce régime offre une flexibilité permettant d'optimiser le refroidissement en fonction des besoins spécifiques, tout en minimisant les risques de contamination.

Le choix du régime de refroidissement dépendra des exigences de l'application, de la disponibilité d'eau, des préoccupations environnementales et des considérations de coût. Chaque option a ses avantages et ses inconvénients, il est donc important de bien comprendre les besoins de votre système de refroidissement pour faire le choix optimal.

Lorsque vous choisissez un aéroréfrigérant ou une tour de refroidissement, plusieurs critères importants doivent être pris en compte pour garantir des performances optimales et une durabilité accrue. Voici quelques-uns de ces critères :

• Résistance anti-encrassement : L'encrassement peut entraîner une défaillance rapide de vos équipements de refroidissement. Pour éviter ce problème, optez pour des tours de refroidissement équipées de tubes à ailettes en aluminium extrudé. Ce type de construction empêche l'air de pénétrer dans les tubes, facilitant ainsi le nettoyage à haute pression sans risque d'endommagement.
• Longévité : Pour assurer une durée de vie prolongée à votre tour de refroidissement, choisissez des modèles fabriqués à partir de tôles épaisses en acier peint, galvanisé à chaud ou en acier inoxydable. Ces matériaux résistent mieux à la corrosion et à l'usure, garantissant ainsi une plus grande longévité.
• Performances aérauliques : Pour obtenir une meilleure ventilation et un refroidissement efficace, recherchez des aéroréfrigérants dotés de groupes moto-ventilateurs performants et silencieux. Une ventilation de haute qualité garantit une dissipation de chaleur optimale.
• Sécurité : Dans les zones industrielles à haut risque d'explosion, la sécurité est primordiale. Optez pour des aéroréfrigérants équipés de "moteurs anti-déflagration" pour assurer une utilisation sécurisée dans ces environnements potentiellement dangereux.
• Économie d'énergie : Pour une meilleure efficacité énergétique, envisagez d'équiper votre aéroréfrigérant de moteurs à vitesse réglable. Ces moteurs permettent de moduler la puissance de refroidissement en fonction des besoins, ce qui réduit la consommation électrique sans compromettre la qualité du refroidissement. Cela peut conduire à des économies d'énergie significatives sur le long terme.

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EWK – Tour Aéroréfrigérante

Tours aéroréfrigérantes ewk.

Pour commencer, les tours aéroréfrigérantes EWK sont des équipements essentiels dans les systèmes de froid industriels et commerciaux. Elles sont spécialement conçues pour dissiper la chaleur générée par les processus industriels et les systèmes de climatisation.

Avantages des Tours aéroréfrigérantes EWK

L’un des principaux avantages de nos appareils est leur efficacité énergétique . Contrairement aux systèmes de refroidissement conventionnels, qui utilisent des échangeurs de chaleur à air ou à eau, les tours de la gamme EWK exploitent le refroidissement par pulvérisation d’eau. La consommation d’énergie est ainsi réduite. En effet, l’évaporation de l’eau est un processus naturellement efficace pour éliminer la chaleur.

Nos dispositifs refroidissants offrent d’autres avantages par rapport aux systèmes traditionnels. De fait, elles sont plus compactes et donc nécessitent moins d’espace pour leur installation. De plus, elles sont plus faciles à entretenir et à nettoyer grâce à leur conception modulaire. Ces tours aéroréfrigérantes sont également capables de fonctionner efficacement dans des conditions climatiques variées. Elles offrent une flexibilité d’utilisation dans différents environnements.

Sanipacking et traitement anti légionella

En termes de durabilité, la fabrication des tours de refroidissement EWK en polyester armé de fibre de verre , matériel résistant à la corrosion, assure ainsi une longue durée de vie et une fiabilité accrue. Un traitement chimique SANIPACKING traite nos packing et dévésiculeurs pour aider à la lutte contre le développement des bactéries telles que la légionella.

Fonctionnement des tours aéroréfrigérantes

Le fonctionnement de ces aéroréfrigérants repose sur un principe simple mais efficace. L’eau chaude provenant du système client arrive par le sommet de la machine. Elle se répartit sur des surfaces d’échange, également appelées packing ou nids d’abeille. L’air entre par aspiration par les persiennes d’entrées d’air, rencontre l’eau pulvérisée, produisant un transfert de chaleur de l’eau à l’air. L’eau refroidie tombe dans le bassin de la tour et est réacheminée vers le process client pour un nouveau cycle.

Différentes gammes adaptées aux besoins de chacun

EWK propose différentes gammes de tours aéroréfrigérantes pour répondre au mieux aux besoins des clients, incluant des tours ouvertes plus efficaces en terme d’échange thermique, des machines à circuit fermé, des condenseurs évaporatifs pour les circuits nécessitant du fluide frigorifique, et des aéroréfrigérants adiabatiques représentant une solution efficace de refroidissement.

En conclusion, les tours de refroidissement EWK sont des équipements de refroidissement efficaces, économes en énergie et fiables pour les applications industrielles et commerciales. Avec leur compacité et leur facilité d’entretien, elles sont un choix idéal pour les entreprises cherchant à optimiser leur efficacité énergétique et à réduire leur empreinte carbone.

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