Qu’est-ce qu’une tour de refroidissement ?
Une tour de refroidissement est une machine qui produit de l’eau de refroidissement en abaissant la température de l’eau.
Elle utilise la chaleur de l’évaporation de l’eau. Le vent est appliqué à l’eau pour favoriser l’évaporation, et l’eau devient plus froide en raison de la tendance du liquide à perdre de la chaleur en s’évaporant. Ces dernières années, les effets de l’aspersion d’eau et des douches de brume ont été revus, mais le principe est le même. Les chutes d’eau dans la nature ont un effet rafraîchissant similaire.
L’eau utilisée est de l’eau de refroidissement qui a été réchauffée par l’échange de chaleur dans les compresseurs et les refroidisseurs. Afin de les réutiliser au lieu de les jeter, les tours de refroidissement les refroidissent avant de les envoyer dans les refroidisseurs pour un fonctionnement efficace.
Utilisations des tours de refroidissement
Les tours de refroidissement sont utilisées pour la climatisation des bâtiments, des centres commerciaux et des hôpitaux. Parmi les autres applications de la climatisation, on peut citer le refroidissement des machines dans les usines et les centrales électriques, les générateurs de moteurs, les fours électriques, le refroidissement de l’eau pulvérisée par les machines à neige artificielle dans les stations de ski et bien d’autres domaines d’application des tours de refroidissement.
Les tours de refroidissement peuvent être ouvertes ou fermées. Le type ouvert est plus efficace car il met l’eau de refroidissement en contact direct avec l’air extérieur et est couramment utilisé pour la climatisation. Les tours fermées, quant à elles, refroidissent en faisant passer l’eau de refroidissement dans un tube d’échangeur de chaleur et en pulvérisant de l’eau vers le tube. Elles sont utilisées lorsque l’eau de refroidissement ne doit pas être contaminée.
Principe des tours de refroidissement
Les tours de refroidissement utilisent la chaleur d’évaporation de l’eau. À température ambiante, la chaleur latente d’évaporation de l’eau est d’environ 2 500 kJ/kg, avec une chaleur spécifique de 4,2 kJ/ (kg-K). 1 % de l’eau s’évapore, réduisant la température de l’eau restante d’environ 6 °C.
Les tours de refroidissement sont généralement installées à l’extérieur. La température et l’humidité de l’air extérieur changent constamment avec les saisons et le temps et les tours de refroidissement sont affectées par les phénomènes naturels en raison de leur principe d’échange de chaleur. Les tours de refroidissement sont généralement conçues et sélectionnées pour les conditions d’air extérieur les plus défavorables et disposent donc d’une marge de performance. En conséquence, de l’eau de refroidissement à plus basse température est fournie, ce qui permet d’améliorer l’efficacité de l’équipement cible, par exemple les unités de réfrigération.
1. Tours de refroidissement ouvertes
Les tours de refroidissement ouvertes sont équipées d’un ventilateur intérieur qui tourne pour aspirer l’air extérieur. Le liquide à refroidir tombe d’en haut, ce qui lui permet d’entrer efficacement en contact avec l’air extérieur. En outre, en faisant tomber des gouttes d’eau sur le matériau de remplissage ayant une grande surface, la zone de contact avec l’air extérieur peut être encore plus grande.
2. Tours de refroidissement fermées
La méthode d’aspiration de l’air extérieur dans les tours de refroidissement fermées est la même que pour les tours de refroidissement ouvertes. Toutefois, il n’y a pas de matériau de remplissage, mais seulement des tubes qui pénètrent dans la tour et dans lesquels passe le liquide à refroidir. En pulvérisant de l’eau sur les tubes, l’eau pulvérisée s’évapore et le refroidissement peut être obtenu indirectement.
Des mesures d’hygiène sont nécessaires pour les systèmes ouverts et fermés. Un nettoyage régulier est également exigé par la loi afin d’éviter la prolifération des légionelles.
Types de tours de refroidissement
Les tours de refroidissement sont classées non seulement en fonction de l’usage auquel elles sont destinées, mais aussi en fonction de la forme de la tour et du système de refroidissement. Les tours de refroidissement échangent de la chaleur en mettant en contact l’air extérieur naturel et l’eau en circulation. Elles sont classées en fonction du sens de circulation de l’air extérieur et de l’eau en circulation et du contact ou non de l’air extérieur et de l’eau en circulation, et se distinguent principalement par la combinaison de ces deux facteurs.
1. Différences en fonction du flux d’air extérieur et de l’eau de circulation
La circulation de l’air extérieur et de l’eau de circulation dans la partie échangeur de chaleur de la tour est classée en deux catégories : le type à flux croisé, où le flux de l’air extérieur et de l’eau de circulation est orthogonal, et le type à contre-courant, où ils sont en face l’un de l’autre.
2. Différences selon la méthode de contact entre l’air extérieur et l’eau de circulation
La méthode dans laquelle l’eau de circulation et l’air sont en contact direct pour l’échange de chaleur est appelée le type ouvert. Lorsque l’eau en circulation passe par des conduites fermées et n’entre pas en contact direct avec l’air extérieur, et que l’eau qui entre en contact direct avec l’air extérieur est fournie par un système séparé et mise en contact avec les conduites fermées pour l’échange de chaleur de l’eau en circulation, on parle de type fermé.
Dans les tours de refroidissement fermées, l’eau en circulation passe par des tuyaux en cuivre et est refroidie indirectement par l’eau pulvérisée, de sorte qu’il n’y a pas d’effet sur la qualité de l’eau du côté de l’équipement à refroidir. Cependant, comme l’eau pulvérisée entre en contact avec l’air extérieur, des mesures doivent être prises pour garantir la qualité de l’eau du côté de l’eau pulvérisée. En résumé, en raison du refroidissement indirect, le volume de la tour et la puissance du moteur sont plus importants que dans les systèmes ouverts.