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Bruxelles Environnement INTRODUCTION THÉORIQUE AU SYSTÈME DE REFROIDISSEMENT Ja

Bruxelles Environnement INTRODUCTION THÉORIQUE AU SYSTÈME DE REFROIDISSEMENT Jan Maeyens Cenergie SCRL Formation Bâtiment Durable : ENERGIE 2 Objectifs de la présentation ●Principes de production de froid ●Techniques et technologies ●Législation et normes 3 Plan de l’exposé ●Composition d’une installation de froid et d’une machine de refroidissement ●Fonctionnement d’une installation de froid ●Composantes d’une machine de refroidissement ●Indicateurs de performance d’une installation de froid ●Types de machines de refroidissement ●Types de systèmes d’émission ●Solutions peu énergievores ●Sur le plan réglementaire 4 Composition d’une installation de froid et d’une machine de refroidissement Installation de refroidissement Distribution de froid Production de froid Évaporer Comprimer Condenser Détendre Transmission de chaleur à l’environnement Réglage de la capacité 5 Fonctionnement d’une installation de froid Fonctionnement d’une installation de froid 6 ●Cycle de froid ►condenseur : › Émission de chaleur vers l’environnement extérieur ►Valve d’expansion : › Chute de pression de l’agent réfrigérant ►Évaporateur : › Absorption de chaleur › L’élément de refroidissement proprement dit ►Compresseur : › Augmentation de la pression › Force motrice 7 ●Évaporateur ●Condenseur ●Compresseur ●Valve d’expansion Discussion des composantes 8 ●Suivant les catégories d’évaporateur : ►Évaporateur humide (chiller) ►Évaporateur sec ou direct (dx) ●Suivant le liquide secondaire : ►Eau (Chiller) ►Air (Batterie) Discussion des composantes: l’évaporateur 9 ●Condenseur refroidi par eau ►Tour de refroidissement › Circuit ouvert › Circuit fermé › Circuit hybride ►Eau fluviale ►Geothermie Discussion des composantes: Le condenseur 10 ●Condenseur refroidi par air ►La chaleur est émise vers l’air extérieur Discussion des composantes : Le condenseur 11 Discussion des composantes : Le compresseur Compresseur mécanique Centrifuge Refouleur Rotatif Spirale Scroll Vis Piston 12 Discussion des composantes : Le compresseur Types de compresseurs Plage de puissance kW Prestations énergétiques Compresseur Scroll 3 à 40kW -Peu de pièces mobiles -Bon comportement en cas de charge partielle Compresseur à piston 1.Ouvert 2.Semi-hermétique 3.Hermétique 10kW – 1000kW 10kW – 100kW 1kW – 10kW -Excellentes prestations en cas de charge partielle -Frais d’investissement peu élevés Compresseur à vis De 100 à 1200kW -Construction compacte -Réglage de capacité -Grand étage de compression -Faibles frais d’entretien Compresseur centrifuge De 1000 à 4000kW -Dimensions restreintes -Bonne possibilité de réglage -Longue durée de vie -Fonctionnement calme -Faibles frais d’entretien Source ATIC – Commission Enseignement Technique Technique appliquée et énergétique, 13 Discussion des composantes : Le compresseur Fonctionnement du compresseur scroll http://www.youtube.com/watch?v=lRHkzSdjcFE&feature=re lated Fonctionnement du compresseur à piston http://www.pneumatica.be/tweede- graad/tweede-graad-02.htm Fonctionnement du compresseur à vis http://www.youtube.com/watch?v=WFZ1bh FEh2U&feature=related Fonctionnement du compresseur centrifuge 14 ●Fonction ►Diminution de la pression du réfrigérant ●Types ►Valve d’expansion thermostatique › Valve à commande mécanique › La sonde de température détermine la température de sortie de l’évaporateur et commande ainsi l’ouverture de la valve d’expansion Discussion des composantes : La valve d’expansion 15 ●Fonction ►Diminution de la pression du réfrigérant ●Types ►Valve d’expansion électronique › Le moteur pas à pas commande la valve › Débit réfrigérant en fonction de la maximalisation de la capacité de refroidissement › La température de condensation diminue › L’EER augmente Discussion des composantes : La valve d’expansion 16 ●EER ►Energy Efficiency Ratio (Taux d’efficacité énergétique) ►Rapport capacité de refroidissement/capacité électrique absorbée ►Rendement théorique ►Déterminant pour la classe d’énergie Prestation de l’installation de froid 17 ●SPF ►Seasonal Performance Factor (Facteur de performance saisonnier) ►Rendement pratique ►EER moyen sur base annuelle ►Aussi appelé ESEER Prestation de l’installation de froid 18 ●Expansion directe ►Split ►Multi-Split ►VRV ●Eau glacée ►Chiller ►Monobloc ●Réversible versus refroidissement simple ●Machine de refroidissement à absorption Types de machines de refroidissement 19 ●Unité de condensation ►Compresseur ►Condenseur ►Dispositifs de réglage, de commutation et de sécurité ►Installation extérieure ●Unité d’évaporation ►Batterie d’évaporation ►Valve d’expansion ►Ventilateur d’apport d’air ►Installation intérieure ●Raccordement entre les deux par le biais de conduits de refroidissement et câble de courant de commande Types de machines de refroidissement : Système Split 20 ●Une unité de condensation à laquelle sont raccordées plusieurs unités d’évaporation ●Unités d’évaporation réglables individuellement ●Types ►Plusieurs compresseurs › Grande certitude de refroidissement › Nombre limité de pièces internes ►Un compresseur › Pas de réglage de capacité › Adaptation graduelle de la capacité › Compresseur réglé en continu (réglage inverseur) Types de machines de refroidissement : Système Multi Split 21 ●Variable Refrigerant Volume (Volume Réfrigérant Variable) ●Excellent réglage entre capacité et charge ►Réglage inverseur du compresseur ►Réglage de la pression d’évaporation ►Réglage de la pression de condensation ►Refroidissement et chauffage possibles simultanément ►Récupération de chaleur possible Types de machines de refroidissement: Système VRV Multi Split 22 ●Éléments techniques de refroidissement et à air réunis en un boîtier ●Types ►Unités mobiles ►Dispositifs de refroidissement de fenêtres ►Unités de toit ►Unités destinés à une installation intérieure Types de machines de refroidissement: Système monobloc 23 ●Conditionnement d’air réversible : chauffer au moyen de la climatisation Types de machines de refroidissement: Réversible vs. Refroidissement simple 24 ●Compresseur mécanique ►Basé sur le moyen d’absorption ●Composantes ►Absorbeur ►Pompe de dissolution ►Générateur ►Vanne d’expansion ●Application ►Anti-bruit ►Un compresseur électrique n’est pas requis ►Chaleur restante disponible (process industriel, soleil,…) Types de machines de refroidissement: Machine de refroidissement à absorption 25 ●Ventilo-convecteurs ►Mur ►Plafond ►Sol Systèmes d’émission 26 ●Poutres Froides ►Poutre Statique › Passif: convection naturelle ►Poutre Dynamique (ouverte ou fermée) › Actif: induction par de l’air neuf Systèmes d’émission 27 ●Poutres froides ►Avantages › Séparation entre ventilation de l’air hygiénique et refroidissement (poutres statiques) › Pas de bruit (poutres statiques) › Températures élevées -> bon rendement saisonnier EER › Fluide caloporteur = eau ►Désavantages › Actif: induction avec de l’air frais › Prix élevé › Courant d’air froid (poutre statique) Systèmes d’émission 28 ●Batterie de froid dans les groupes de pulsion ►Composé de tuyaux et lamelles en cuivre Systèmes d’émission 29 ●Plafond Froid ►Compatible avec un régime à haute température ►Approprié pour le free-chilling ►Puissance limitée (90W/m²) Systèmes d’émission 30 ●Activation du noyau de béton (ANB) ►Stockage de l’énergie thermique dans la masse du bâtiment ►Répartition de la charge de refroidissement sur des périodes plus longues Systèmes d’émission 31 ●Slab Cooling (refroidissement par la dalle) ►Faible puissance (20...35 W/m²) ►Peut également être utilisé pour le chauffage Systèmes d’émission 32 ●Free-chilling ●Refroidissement adiabatique ●Récupération de chaleur Solutions peu énergivores 33 ●Free-chilling ►Consommation d’énergie limitée à : › La pompe de circulation › L’éeventuel ventilateur condenseur ou la tour de refroidissement ►Surcoût: échangeur de chaleur à plaques, conduites, régulation,… Solutions peu énergivores 34 ●Refroidissement adiabatique ►L’évaporation de l’eau refroidit l’air entrant ►Difficile à contrôler (confort) ►Ne fonctionne pas lorsque l’humidité de l’air est élevée ►Bien faire attention aux risques de légionelle et à l’entretien Solutions efficacité énergétique 35 ●Récupération de chaleur ►Récupération eau glacée › Préchauffage de l’air hygiénique › Refroidissement, plafonds froids › Surtout intéressant en mi-saison Solutions efficacité énergétique 36 ●Récupérations de chaleur ►Récupération au condenseur › Préchauffage de l’ECS Solutions efficacité énergétique 37 ●Réfrigérants ●EER suivant Eurovent ●PEB Sur le plan réglementaire 38 ●Réfrigérant liquide de refroidissement ●Les molécules de chlore détruisent la couche d’ozone ●Types ►CFC : interdits ►HCFC : par ex. R22, interdits ►HFC : par ex. R410A, bon pour la couche d’ozone, mauvais pour le climat ►Ammoniaque ►… Sur le plan réglementaire : réfrigérants 39 ●Classification par classes (A à G) ●6-C003-2006 : procédures d’essai pour charge partielle ●ESEER : European Seasonal Energy Efficiency Ratio (Taux d’efficacité énergétique saisonnier européen) ►ESEER = A . EERa + B . EERb + C .EERc + D . EERd › A = 0.03; B = 0.33; C = 0.41 et D = 0.23 Sur le plan réglementaire : EER selon Eurovent 40 ●Impact considérable sur le niveau E ●Aucune différence entre top cooling ou full airco ●Si aucun refroidissement actif : consommation de refroidissement fictive Sur le plan réglementaire : PEB 41 Outils utiles, sites Internet, etc. : ●Energie+: http://www.energieplus-lesite.be ●Info Techniques de refroidissement IBGE-BIM: http://www.leefmilieubrussel.be/Templates/Profes sionnels/informer.aspx?id=32474 ●Toegepaste Energietechniek deel 1, 2005, J. Ouwehand, T.J.G. Papa, E. Post, A. C. Taal ●ATIC cursus cyclus IV, deel koudeproductie (Partie relative à la production de froid) 42 A retenir de la présentation ●Fonctionnement d’une installation de froid ●Éléments d’un cycle de froid ●Types de machines de refroidissement ●Types de systèmes d’émission 43 Contact Jan Maeyens Responsable de projet Coordonnées : : +32 3 271 19 39 E-mail : jan.maeyens@cenergie.be uploads/s3/ bruxelles-environnement-introduction-the.pdf