Qu’est-ce qu’une unité de refroidissement ?
Une unité de refroidissement est un appareil destiné à refroidir l’eau et d’autres fluides caloporteurs.
Il existe des modèles refroidis par air, par eau et par réfrigération, qui sont sélectionnés en fonction de la température du fluide caloporteur, de l’utilisation et de l’environnement de fonctionnement. On les retrouve dans de nombreux domaines, tels que l’élimination de l’excès de chaleur généré par les machines industrielles et autres équipements, le maintien d’une température constante ou encore dans les systèmes de climatisation centrale. Malgré le nom de refroidisseur, il existe également des systèmes avec chauffage intégré, qui peuvent être utilisés dans des installations nécessitant une circulation d’eau chaude.
Utilisations d’une unités de refroidissement
Une unité de refroidissement est utilisée de diverses manières et constituent un élément essentiel de l’infrastructure industrielle et sociale moderne. On la retrouve dans :
- Le traitement thermique excédentaire des installations industrielles générales
- Le contrôle de la température des moules en résine
- Le contrôle de la surchauffe pendant la coupe dans les machines d’usinage de métaux
- La suppression de l’échauffement dû à la chaleur de réaction dans les équipements de placage
- La prévention de l’échauffement des roulements dans les pièces rotatives
- La climatisation centrale de bâtiments et d’installations diverses
- Le contrôle de la température de l’eau d’alimentation dans les cultures hydroponiques
- Le contrôle de la température de l’eau dans les fermes aquacoles
- La climatisation et le contrôle de la température de l’eau dans les piscines chauffées et les serres en plastique.
Principe d’une unité de refroidissement
Les unités de refroidissement utilisent un fluide thermique pour refroidir (chauffer) des objets dont la température doit être contrôlée. Un échangeur de chaleur joue un rôle similaire.
La principale différence entre une unité de refroidissement et un échangeur de chaleur est sa conception. Les unités de refroidissement sont équipées de dispositifs de refroidissement du fluide caloporteur dans la voie de circulation, alors que les échangeurs de chaleur n’ont pas de dispositifs de refroidissement du fluide caloporteur et l’échange de chaleur se fait directement. Il existe deux systèmes de refroidissement dans une unités de refroidissement : la compression de vapeur et l’absorption de chaleur.
En termes de coût, les échangeurs de chaleur ont généralement tendance à être moins chers, car ils ne nécessitent pas d’installations d’une unité de refroidissement. Même si les coûts sont limités, il faut veiller, lors du choix de l’équipement, à ce que la capacité d’échange de chaleur, la stabilité du processus, les coûts d’exploitation et les coûts de maintenance ne posent pas de problèmes une fois que l’unité est en service.
Il existe trois principaux types d’unités de refroidissement décrits ci-dessus. En plus de ces types, il existe une large gamme d’autres produits, impliquant la variation de la quantité de fluide caloporteur circulant, de la capacité d’échange de chaleur, etc. Le principe et les caractéristiques de chaque type sont les suivants :
1. Unité de refroidissement par air
L’unité est équipé d’un échangeur de chaleur pour refroidir le fluide caloporteur, et le ventilateur intégré refroidit l’échangeur de chaleur par l’air, éliminant ainsi la chaleur sensible du fluide caloporteur et le refroidissant. La chaleur sensible est ensuite libérée dans l’atmosphère. Le fluide caloporteur est souvent de l’eau, circulant à une température comprise entre 3 et 35 °C.
2.Unité de refroidissement à eau
Elle est équipée d’un échangeur de chaleur pour refroidir le fluide caloporteur de la même manière que les unités de refroidissement par air. Néanmoins, on utilise de l’eau pour refroidir l’échangeur de chaleur. Contrairement aux unités refroidies par air, ces unités n’ont pas de ventilateur intégré, ce qui les rend peu bruyantes, propres et sans émissions de chaleur, de sorte qu’elles peuvent être utilisées en intérieur. La structure interne est complexe, car la circulation de l’eau de refroidissement nécessite des tuyauteries et des vannes.
3. Unité de refroidissement par réfrigération (chiller)
Ce type d’unité incorpore un refroidisseur avec un mécanisme de cycle de réfrigération pour refroidir le fluide thermique, avant d’être refroidi par un échangeur de chaleur. Comme le refroidisseur est équipé d’une unité de réfrigération, la température du fluide caloporteur peut être refroidie jusqu’à -70°C ou moins. L’éthylène glycol ou le fluorinert est utilisé comme fluide caloporteur pour éviter le gel. Utilisé lorsque la charge thermique est élevée ou lorsque la cible de refroidissement doit être inférieure au point de congélation. Il s’agit de la structure la plus complexe, car elle est équipée d’une unité de réfrigération et nécessite une tuyauterie pour la circulation du réfrigérant.
Autres informations sur les unités de refroidissement
Système de refroidissement du fluide thermique des unités de refroidissement
Le système de refroidissement du fluide thermique des unités de refroidissement peut être divisé selon les types suivants :
- Méthode par compression de vapeur
Les refroidisseurs à compression de vapeur se composent d’un compresseur qui convertit le réfrigérant chauffé et vaporisé en un liquide refroidi pour le refroidissement. Les systèmes de compression de vapeur sont généralement installés avec des condenseurs à air, à eau ou à évaporation. - Méthode par absorption de chaleur
Les refroidisseurs par absorption de chaleur utilisent des unités de refroidissement moins coûteuses et à faible consommation d’énergie en induisant le réfrigérant dans le processus de chauffage d’un cycle de refroidissement monophasé. Ces unités se composent principalement d’un réfrigérant à base d’eau avec du bromure de lithium comme absorbant.