Campagnes de Mesures et études EAU GLACEE : le cas des centrales de production d’eau glacée avec « free cooling »

Un réfrigérant sec peut être utilisé pour du « refroidissement gratuit » ou « free cooling » quand la température extérieure le permet.

On peut en retracer le fonctionnement, en premier lieu, au moyen d’une simple mesure de puissance électrique active :

 puissance electrique

On voit que, dès le démarrage, cette installation consomme un peut moins de 30 kW : une puissance qui correspond à une pompe de circulation et à quelques ventilateurs engagés en base. De temps en temps, des ventilateurs démarrent « en cascade », selon les besoins.

Il est important de noter que, sur ce « cycle », le free cooling ne fonctionne que de 2 30 le matin à 20h50 le soir.

Il est intéressant d’examiner comment l’aéroréfrigérant fonctionne afin de mettre en évidence la difficulté qu’il peut y avoir, dans une étude énergétique, à extrapoler à l’année une semaine de mesures !

Sur la première courbe, issue d’une campagne de mesures réalisée en mai 2012, on s’intéresse à la température de départ de l’eau refroidie :

 engagement ventilateurs aer

On note que le démarrage de chaque « tranche » de ventilateur survient quand la température atteint un seuil haut et a pour conséquence, le matin, un abaissement immédiat de la température de départ de l’eau refroidie.

Ensuite, la température ne baisse plus mais ne monte pas non plus au-dessus de 30°C, ce qui peut s’expliquer soit par la stabilité de la température extérieure, soit au recours à un refroidissement complémentaire par eau glacée. En effet, les installations de free cooling sont souvent couplées à des productions d’eau glacée, notamment dans la plasturgie, qui requiert des niveaux de température très spécifiques, et favorables au free cooling.

La courbe suivante montre l’influence de la température extérieure :

engagemnt2 

On constate ici que la température extérieure n’a pas dépassé 26°C, vers midi, ce qui explique que la température de départ de l’eau se soit stabilisée, peut-être sans recours à l’eau glacée produite par les groupes frigorifiques.

A ce stade, on n’est certain de rien !

La courbe suivante montre que la situation est un peu plus compliquée, comme on devait s’y attendre avec une température extérieure « clémente » atteignant +26°C :

 ecart temperature

On constate sur cet enregistrement de l’écart entre température de départ et température extérieure que l’allure de la courbe change à partir de 11 heures : l’écart se stabilise entre +2 et +4°C. Un aéroréfrigérant sec ne sait pas faire cela !

  • D’une part, cet écart et plus faible que l’  « approche » que l’on peut s’attendre à mesurer.
  • D’autre part, la variabilité de la courbe reste importante, même si la plage de variation est moins grande que le matin.
  • On peut supposer que, pendant cette période, de l’eau glacée a contribué à refroidir l’eau de ce circuit d’eau de refroidissement à +30°C.
  • Si on voulait « réceptionner » ou auditer de manière instrumentée cette installation, il faudrait prévoir de mesurer ce débit d’eau glacée mélangé à l’eau à +30°C, en plus du débit d’eau glacée principal alimentant les moules en eau à +15°C et du circuit d’eau de refroidissement à +30°C proprement dit.
  • Une autre solution est de définir un ratio ou COP global kWh thermiques évacués par kWh électriques absorbés, en incluant ou non la puissance de pompage.

En continuant d’examiner un peu attentivement la courbe ci-dessus, on constate que son allure change à nouveau à partir de 15 heures. La plage de variation diminue et l’écart se stabilise entre 4 et 5°C : c’est l’estimation que l’on peut donner de l’ « approche » de ce réfrigérant atmosphérique sec. C’est la valeur de l’écart des températures de départ et extérieure quand les ventilateurs fonctionnent en continu !

Cette valeur de 4 à 5°C n’est pas très précise, parce qu’on n’est pas en régime établi : la température extérieure baisse lentement et l’activité du site est probablement plus ou moins variable.

Néanmoins, cette mesure suffit pour conclure que ce réfrigérant sec est largement dimensionné – une approche de 5°C est tout à fait décente et, pour descendre à 3 ou 4°C il faudrait augmenter sensiblement l’investissement.

On peut dire aussi que ce réfrigérant est bien entretenu – ou qu’il n’a pas eu le tems de s’encrasser !

On voit que de simples mesures de puissance électrique et de température fournissent des informations utiles sur les performances, voire sur l’état de vos installations de production de froid.

AIRPROFIL dispose de plusieurs dizaines de débitmètres à ultrasons mesurant les puissances thermiques et d’analyseurs de puissance électrique. Ces moyens peuvent être mis en œuvre pour une campagne de mesures et une étude d’optimisation de vos circuits de refroidissement fermé – voire en eau perdue !

Vous pouvez également nous consulter, dans un premier temps, pour une étude instrumentée seulement en températures et en puissances électriques. Ces mesures sont relativement peu coûteuses.

On peut réaliser ces mesures non seulement sur centrales de production d’eau glacée ou réfrigérée, mais aussi sur les principaux départs et retour d’eau de refroidissement ainsi que sur vos principales machines utilisatrices d’eau de refroidissement.

Contact :

François BOUTEILLE
Tel : +33 612 156 155

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