Qu’est-ce qu’un refroidisseur centrifuge ?
Un refroidisseurs centrifuges est un système à cycle de chaleur qui utilise un réfrigérant tel que le CFC pour refroidir de l’eau glycolée, comme de l’antigel. La saumure refroidie est utilisée pour les climatiseurs et les congélateurs.
Ils offrent l’avantage d’installations de climatisation très efficaces et peu encombrantes. Cependant, les inconvénients sont que le compresseur nécessite une quantité raisonnable d’électricité, que des conduites de réfrigérant doivent être installées et que l’investissement initial est aussi élevé. Ces dernières années, des refroidisseurs centrifuges avec des réfrigérants alternatifs CFC et non-CFC ont été développés pour des raisons environnementales.
Utilisations des refroidisseurs centrifuges
Ils sont principalement utilisés pour la climatisation centralisée de grands bâtiments et de locaux commerciaux. Dans le domaine industriel, on les retrouve parfois dans des équipements nécessitant un refroidissement. Des exemples d’utilisations industrielles sont donnés ci-dessous.
- Pour le processus de refroidissement dans l’industrie textile et les usines chimiques où de grandes quantités d’eau réfrigérée sont consommées.
- Dans les usines de fabrication de semi-conducteurs qui doivent maintenir une température et un taux d’humidité constants.
- Pour le chauffage et refroidissement urbains contrôlés de manière centralisée à l’échelle régionale.
Ces dernières années, la demande a augmenté en raison de leurs performances élevées en matière d’économie d’énergie.
Principe des refroidisseurs centrifuges
Comme les autres systèmes de réfrigération, les refroidisseurs centrifuges refroidissent la saumure dans un cycle d’évaporation, de compression, de condensation et de détente. Le terme “turbo-chiller” vient du fait qu’un turbocompresseur est utilisé dans le processus de compression. On s’en sert notamment pour les applications de refroidissement à grande échelle en raison de sa capacité de réfrigération élevée et de la taille importante de l’équipement.
Le processus de refroidissement peut être résumé comme suit.
1. Processus d’évaporation
Le réfrigérant subit un changement de phase, passant d’un liquide à basse température et à basse pression à un gaz à basse température et à basse pression dans l’évaporateur. Au cours de ce processus, la saumure est refroidie par la perte de chaleur de vaporisation. Elle est ensuite acheminée vers l’unité de climatisation.
2. Processus de compression
Le réfrigérant vaporisé lors du processus d’évaporation est comprimé dans un turbocompresseur pour former un gaz chaud à haute pression. Le turbocompresseur comprime le réfrigérant par centrifugation en faisant tourner une roue.
3. Processus de coagulation
Le réfrigérant à haute température et à haute pression dans le coagulateur est refroidi par l’eau de refroidissement dans la tour de refroidissement. Cela a pour effet de changer sa phase en un liquide à température moyenne et à haute pression. La chaleur perdue dans l’eau de refroidissement est libérée dans l’atmosphère dans la tour de refroidissement.
4. Processus d’expansion
Le réfrigérant à moyenne température et à haute pression est dépressurisé en passant par un détendeur. Il devient alors un liquide à basse température et à basse pression, puis retourne au processus d’évaporation et le cycle se répète.
Autres informations sur les refroidisseurs centrifuges
1. Différences entre les refroidisseurs centrifuges et les refroidisseurs à absorption
Il existe différents types de groupes frigorifiques, qui sont classés en deux catégories en fonction du réfrigérant et du cycle de réfrigération : les groupes frigorifiques à compression de vapeur et ceux à absorption. Les refroidisseurs centrifuges font partie de la première catégorie.
Contrairement au cycle de réfrigération des refroidisseurs centrifuges, les refroidisseurs à absorption refroidissent par un cycle “évaporation → absorption → régénération → condensation” et n’impliquent pas de processus de compression. Comme ils peuvent utiliser aussi bien de l’eau froide que de l’eau chaude, ils peuvent être utilisés pour le chauffage comme pour le refroidissement.
Les refroidisseurs à absorption utilisent un fluide d’absorption corrosif appelé “bromure de lithium avec le réfrigérant”. Par conséquent, si le refroidisseur est utilisé pendant une longue période, son efficacité diminuera en raison de la corrosion. De plus, comme le liquide d’absorption contient des substances dangereuses, il doit être collecté par une entreprise de récupération lorsqu’il est éliminé.
Les refroidisseurs centrifuges étant plus efficaces en tant qu’unités de réfrigération, ils doivent être choisis en fonction de l’équipement existant et de l’usage qu’il en sera fait.
2. Différences entre les turbo-chillers et les refroidisseurs
Les refroidisseurs centrifuges (circulateurs d’eau de refroidissement) sont similaires aux turbo-chillers car ils effectuent l’évacuation de la température. Il existe toutefois plusieurs différences entre ceux-ci et les turbo-chillers.
Les turbo-chillers utilisent de l’eau glycolée pour refroidir le liquide en circulation, tandis que les refroidisseurs centrifuges l’utilisent pour générer de l’air froid. Dans les refroidisseurs, la température qui peut être refroidie est d’environ -10°C, car le liquide en circulation gèle lui-même lorsqu’il est sur-refroidi. Les refroidisseurs centrifuges sont capables non seulement de refroidir mais aussi de congeler, ce qui fait une grande différence pour les limites de refroidissement.
3. Demande de refroidisseurs centrifuges
La demande dans la région du Moyen-Orient représente environ 30 % du marché mondial et devrait être multipliée par six d’ici à 2030. La demande de refroidisseurs centrifuges devrait donc croître à l’avenir.