Les refroidisseurs à air présentent un certain attrait. Pas de tour de refroidissement, pas de pompe à eau du condenseur, pas de système d'eau d'appoint. Juste des ventilateurs et des serpentins. Cette simplicité est la raison pour laquelle tant d'installations finissent par les adopter. Mais comment choisir le bon ? Ce n'est pas aussi simple que de prendre la première unité qui correspond au tonnage.
Ayant observé quelques sélections de refroidisseurs - certaines réussies, d'autres regrettables - la différence se résume généralement à quelques détails qui sont négligés dans la fiche technique. Emplacement, températures ambiantes, bruit, accès pour la maintenance. Ce sont les éléments qui comptent une fois que l'unité est boulonnée.
Voici comment choisir refroidisseurs industriels à air qui fonctionnent réellement pour l'application.
En quoi les refroidisseurs industriels à air diffèrent-ils des autres types de refroidisseurs ?
Avant de se pencher sur la sélection, il est utile de comprendre leur place dans le monde des refroidisseurs. Un refroidisseur industriel à air rejette la chaleur dans l'air ambiant à l'aide de ventilateurs et d'un serpentin à ailettes. C'est tout. Pas de boucle d'eau, pas de tour, pas de traitement de l'eau du condenseur.
Comparaison avec les systèmes refroidis par eau
A refroidisseur à eau, En revanche, le système de refroidissement par eau rejette la chaleur dans l'eau qui circule vers une tour de refroidissement ou un refroidisseur de fluide. Cette configuration est plus efficace dans les climats chauds et plus silencieuse. Mais elle est aussi plus complexe : plus de pompes, plus de tuyauteries, plus de maintenance.
Voici une comparaison rapide :
| Fonctionnalité | Refroidisseur à air | Refroidisseur à eau |
|---|---|---|
| Complexité de l'installation | Plus bas (pas de tour, pas de pompe à eau du condenseur) | Plus élevé (tour, pompe, traitement de l'eau) |
| Maintenance | Nettoyer les serpentins, vérifier les ventilateurs | Nettoyage de tours, traitement de l'eau, joints de pompes |
| Efficacité par temps chaud | Diminue avec l'augmentation de la température ambiante | Plus stable (en fonction du bulbe humide) |
| Niveau sonore | Plus bruyant (ventilateurs et compresseurs) | Plus silencieux (la tour peut être éloignée) |
| Consommation d'eau | Aucun | Important (évaporation, purge) |
| Espace nécessaire | Tapis ou toit pour l'extérieur | Refroidisseur à l'intérieur + tour à l'extérieur |
Pour les installations situées dans des climats secs avec des températures estivales modérées, les refroidisseurs industriels à air sont souvent la bonne solution. Pour les environnements chauds et humides ou les sites sensibles au bruit, le refroidissement par eau commence à s'imposer.Le choix entre le refroidissement par air et le refroidissement par eau n'est qu'une partie de la conception d'un système complet de refroidissement par eau. système de refroidissement industriel; la tuyauterie, les pompes et les contrôles sont tout aussi importants.
Dimensionner correctement un refroidisseur industriel refroidi par air
La taille est importante. S'il est trop petit, le refroidisseur fonctionne en continu, s'use plus rapidement et risque de ne pas tenir le coup pendant les journées chaudes. S'il est trop grand, il fonctionne en cycles courts, ce qui nuit à l'efficacité et à la durée de vie du compresseur.
Calcul de la charge
Le point de départ est la charge de refroidissement réelle. Il ne s'agit pas de la puissance nominale de l'équipement refroidi, mais de la charge thermique réelle mesurée ou calculée. Il y a plusieurs façons d'y parvenir :
- Mesurer le débit et la chute de température dans l'équipement de traitement
- Calculer en fonction des spécifications de l'équipement et des cycles d'utilisation
- Tenir compte de la durée de fonctionnement du refroidisseur existant en cas de remplacement d'une unité plus ancienne.
Une erreur récurrente : le dimensionnement pour la charge de pointe plus un facteur de sécurité énorme. Un facteur de sécurité de 30% en plus d'une charge déjà estimée élevée conduit à un refroidisseur surdimensionné de 50%. Il fonctionne pendant cinq minutes, s'arrête et recommence. Ce n'est pas efficace.
Correction de la température ambiante
Ce point est essentiel pour les unités refroidies par air. Un refroidisseur prévu pour 100 tonnes à une température ambiante de 95°F produira moins à 105°F - parfois 15-20% de moins. La sélection doit tenir compte de la température ambiante la plus élevée à laquelle l'unité sera confrontée, et non de la température moyenne. Un refroidisseur qui fonctionne bien au printemps, mais qui s'arrête en août à cause d'une pression élevée, est un refroidisseur qui a été sous-dimensionné pour les conditions réelles.
Déclassement d'altitude
En altitude, l'air est plus fin. Le refroidissement des serpentins du condenseur est moins important. La règle standard est de réduire la puissance d'environ 1,5-2% par tranche de 1 000 pieds au-dessus du niveau de la mer. Un refroidisseur situé à 5 000 pieds peut avoir besoin d'être 8-10% plus grand qu'un refroidisseur situé au niveau de la mer pour la même charge.
Considérations relatives à l'emplacement et à l'installation
L'emplacement du refroidisseur influe sur tout, des performances à la durée de vie.
Dégagement du flux d'air
Les refroidisseurs industriels à air ont besoin d'espace pour respirer. Le manuel d'installation du fabricant spécifie les distances minimales à respecter - généralement 4 à 6 pieds sur les côtés du serpentin, 6 à 8 pieds pour la décharge du ventilateur. Le non-respect de ces règles entraîne une recirculation (l'air chaud du refoulement est réaspiré dans l'entrée du serpentin), ce qui augmente la pression de condensation et nuit à l'efficacité.
Ce qui a été observé, c'est qu'un refroidisseur serré dans un coin avec deux pieds d'espace libre sur trois côtés fonctionne plus chaudement, consomme plus d'énergie et tombe en panne plus tôt. Un refroidisseur placé dans un espace ouvert avec une bonne circulation d'air fonctionne comme prévu.
Préoccupations liées au bruit
Ces unités ne sont pas silencieuses. Un grand refroidisseur à air peut produire 85 à 95 dBA à pleine charge. C'est très bruyant. Si le refroidisseur se trouve près d'une fenêtre de bureau, d'une limite de propriété ou d'une zone résidentielle, les plaintes pour bruit sont presque garanties.
Options pour les sites sensibles au bruit :
- Options de ventilateur à faible vitesse (réduit le débit d'air mais aussi le bruit)
- Couvertures sonores du compresseur
- Barrières ou enceintes acoustiques
- Emplacement du refroidisseur derrière un mur ou à l'autre bout du bâtiment
Exposition au soleil et ombre
Le soleil direct sur les serpentins du condenseur augmente la température ambiante effective. Un refroidisseur en plein soleil, par une journée de 95°F, peut voir la température de ses serpentins augmenter de 5 à 10°F par rapport à une unité à l'ombre. L'ombre peut aider. S'il n'y a pas d'ombre naturelle, un simple toit ou un auvent au-dessus du refroidisseur (sans restreindre le débit d'air) peut améliorer les performances.
Efficacité et coûts d'exploitation
Le prix d'achat n'est qu'une partie de l'histoire. Un refroidisseur inefficace coûte plus cher chaque heure de fonctionnement.
EER et IPLV
Examinez l'efficacité à pleine charge (EER) et l'efficacité à charge partielle (IPLV). La plupart des refroidisseurs fonctionnent à charge partielle la plupart du temps. Un appareil doté d'un bon IPLV permet de réaliser des économies substantielles sur les factures d'énergie.
Critères de référence actuels de l'industrie pour les refroidisseurs industriels à air :
| Taille du refroidisseur | EER minimum à pleine charge | Bonne charge partielle IPLV |
|---|---|---|
| < 150 tonnes | 9.0-10.0 | 13.0-15.0 |
| 150-300 tonnes | 9.5-10.5 | 14.0-16.0 |
| > 300 tonnes | 10.0-11.0 | 15.0-17.0 |
Un rendement plus élevé coûte généralement plus cher au départ. Le délai de récupération dépend de la durée de fonctionnement et des tarifs d'électricité. Un refroidisseur fonctionnant 4 000 heures par an à $0,12/kWh peut justifier une amélioration de l'efficacité beaucoup plus rapidement qu'un refroidisseur fonctionnant 1 500 heures.
VFDs sur les ventilateurs
Les entraînements à fréquence variable des ventilateurs du condenseur permettent au refroidisseur de faire fonctionner les ventilateurs aussi vite que nécessaire. Cela permet d'économiser de l'énergie, de réduire le bruit et d'améliorer le fonctionnement en ambiance basse. Le coût supplémentaire en vaut la peine dans presque tous les cas.
Accès à la maintenance et facilité d'entretien
C'est l'une des choses auxquelles personne ne pense jusqu'à ce qu'un technicien se présente pour la première fois.
Accès pour le nettoyage des bobines
Les serpentins des refroidisseurs refroidis par air s'encrassent. Ils doivent être nettoyés, parfois plusieurs fois par an si l'endroit est poussiéreux. Si le refroidisseur est coincé contre un mur ou sous un toit bas, le nettoyage devient difficile, voire impossible.
Les meilleures installations disposent d'un accès clair aux deux côtés de chaque batterie. Il y a suffisamment d'espace pour qu'un technicien puisse se déplacer avec un nettoyeur haute pression.
Accès au compresseur et à l'électricité
Les compresseurs tombent en panne. Les commandes sont remplacées. Le jour venu, un technicien peut-il accéder aux composants ? Les appareils dotés de portes de service qui s'ouvrent complètement, de panneaux amovibles et d'un étiquetage clair sont plus faciles et moins coûteux à entretenir.
Disponibilité des pièces détachées
Avant d'acheter, renseignez-vous sur les pièces de rechange courantes. Les ventilateurs, les moteurs de ventilateurs et les régulateurs de pression sont-ils des éléments standard ou propriétaires ? Un refroidisseur qui utilise des composants standard est plus facile à faire fonctionner qu'un refroidisseur qui ne nécessite que des pièces d'usine avec des délais de livraison de six semaines.
Caractéristiques spéciales à prendre en compte
Tous les refroidisseurs n'ont pas besoin de toutes les fonctions, mais certaines d'entre elles sont réellement utiles.
Fonctionnement dans un environnement peu pollué
Pour les installations situées dans des climats froids, le refroidisseur doit fonctionner - ou au moins survivre - par temps de gel. Les kits pour conditions ambiantes défavorables comprennent des commandes de cycle de ventilateur, des réchauffeurs de carter et, parfois, des commandes de pression de tête. Sans ces éléments, un refroidisseur peut ne pas démarrer par un matin froid.
Surveillance à distance
Les refroidisseurs modernes peuvent communiquer à distance les données de fonctionnement, les alarmes et la durée de fonctionnement. Pour les installations ne disposant pas d'un personnel d'ingénierie disponible 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, cette fonction est précieuse. Une alerte indiquant que le refroidisseur fonctionne à une pression de refoulement élevée signifie que quelqu'un peut vérifier la propreté du serpentin avant que l'unité ne s'arrête.
Réduction du bruit
Comme nous l'avons déjà mentionné, le bruit est un facteur important. La réduction du bruit installée en usine (ventilateurs à basse vitesse, couvertures de compresseur, atténuateurs de décharge) est presque toujours moins coûteuse que les modifications apportées sur le terrain.
Erreurs courantes de sélection
Quelques erreurs qui se répètent :
- Dimensionnement en fonction de la charge de pointe sans tenir compte du déclassement de la température ambiante. Le refroidisseur fonctionne bien au printemps mais tombe en panne le premier jour où la température atteint 100°F.
- Ignorer les exigences en matière d'espace libre. Le refroidisseur est adapté, mais personne ne peut nettoyer les serpentins.
- Acheter en se basant uniquement sur le coût initial. Le refroidisseur bon marché consomme 30% d'énergie en plus et tombe en panne cinq ans plus tôt.
- Oubli du fonctionnement en hiver. Le refroidisseur démarre une fois, fonctionne bien, puis ne redémarre pas le lendemain matin parce que l'huile est froide et épaisse.
FAQ
Quelle est la durée de vie des refroidisseurs industriels à air ?
Avec un entretien adéquat - nettoyage des serpentins, vérifications électriques, entretien du compresseur - une durée de vie de 15 à 20 ans est raisonnable. Un mauvais entretien réduit cette durée à 10-12 ans.
Un refroidisseur à air peut-il être installé à l'intérieur ?
Oui, mais il faut des gaines pour faire entrer l'air extérieur et évacuer l'air chaud. L'installation à l'intérieur est moins efficace et plus coûteuse que l'installation à l'extérieur.
Comment savoir si j'ai besoin d'un refroidisseur refroidi par air ou par eau ?
Le refroidissement par air est plus simple et mieux adapté aux climats secs et modérés. Le refroidissement par eau est plus efficace dans les conditions chaudes et humides et plus silencieux. Si l'eau est rare ou chère, le refroidissement par air est le meilleur choix. Pour les grands systèmes (plus de 500 tonnes) ou les climats chauds tout au long de l'année, le refroidissement par eau l'emporte généralement.
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