LES DIFFÉRENTS PROCÉDÉS DE REFROIDISSEMENT D’EAU DANS LES INSTALLATIONS INDUSTRIELLES ET TERTIAIRES GUIDE TECHNIQUE SOMMAIRE PREAMBULE 1 . 1. Principe du refroidissement EAU • • • • • • 1. 2. La légionellose e s Sv. ivx to 7 2. PRÉSENTATION DES DIFFERENTES SOLUTIONS D’INSTA LATIONS DE REFROIDISSEMENT D’ 9 EXEMPLE D’ ÉVALUATION DES DIFFERENTES SOLUTIONS D’INSTALLATION DE REFROIDISSEMENT D’ 12 tubulaire interne – Installation du type « circuit primaire . 5 Installations de refroidissement utilisant une tour de refroidissement 38 Installations de refroidissement utilisant un aéroréfrigérant sec dry cooler) 6- Installations de refroidissement utilisant un groupe de production d’ glacée eau à condensation par air 46 Installations de refroidissement utilisant ouvert Glossaire 52 en circuit 49 réglementaire français applicable en 2005.
En partie centrale de ce guide, on trouvera : un exemple d’ évaluation sur une application réelle de refroidissement industriel fonctionnant en discontinu pour expliquer la démarche à suivre pour la sélection d’ système de refroidissement, un tableau récapitulatif de comparaison des différentes solutions techniques destinées aux nstallations de refroidissement d’eau.
Chaque solution technique destinée aux installatlons de refroidissement est ensuite détaillée dans une annexe. -3- 1 . 1. Principe du refroidissement évaporatif Le refroldissement évaporatif ou par voie humide est basé sur le contact direct entre l’air et l’eau du procédé à refroidir. L’air, avide d’humidité, évapore une partie de l’eau à refroidir en prélevant la chaleur latente de vaporisation*, pour conduire finalement au refroidissement recherché.
Cette chaleur latente de vaporisation constitue la majeure partie de l’échange hermique, complété par des échanges par convection entre l’ et I Cette technologie est particulièrement adaptée pour le refroidissement de procédés nécessitant des températures comprises entre 25 et 500 *AGF 3 rif 6 avec de l’ chaude à 340C), renthalpie de Vair à la sortie sera : Dans le cas d’un échange humlde (flèche bleue sur la figure) aboutissant à un air saturé en humidité : 100,1 kJ/kg, soit + 42,6 kJ/kg Dans le cas d’un échange sec (flèche rouge) : 63. kJ/kg, soit + 6. 1 kJ/kg Dans ce cas, l’échange humide est 6 à 7 fois plus performant que l’échange sec Voir Glossaire en Annexe 8 LES DIFFERENTS PROCEDES DE REFROIDISSEMENT D’EAU Une tour aéroréfrigérante utilise le principe de refroidissement évaporatif afin de, quel que soit son type, refroidir un débit d’eau déterminé pour obtenir l’écart thermique* souhaité entre la température de l’eau chaude entrant dans la tour et la température de l’eau refroidie par la tour.
L’efficacité de l’échange de la tour de refroidissement est conditionnée par l’approche* c’est-à-dire la différence entre la température d’eau froide et celle du bulbe humide de l’air. La température du bulbe humide de l’air* pénétrant dans la tour de refroidissement conditionne la quantité d’eau évaporée et donc la quantité de chaleur transférée de l’eau ? l’air.
Généralement, cette quantité d’eau évaporée est de 1 % pour un écart thermique de 6 K. Cette température de bulbe humide est, dans les conditions de base (en été), bien plus ba un débit d’ relativement faible. La puissance thermique d’une tour de refroidissement* (en kW) est donnée par la formule suivante : où m = Q / 3,6 est le débit massique en kg/s et avec :
Q : débit d’ circulant dans la tour de refroidissement (en m3/h) Cp : capacité thermique massique de l’ (en kJ/kg/K) AT : écart de température entre l’ chaude et l’ refroidie (en K) Exemple : Débit d’eau Q : 180 m3/h, soit un débit massique de 50 kg/s Régime d’eau : 32/27•c soit un écart de 5 K cp : 4,186 kJ/kg/K D’où une puissance échangée par la tour de refroidissement : P = 50 • 4,186 1046 kW -5- La puissance thermique maximale* d’ tour de refroidissement est basée sur un réglme été une pour lequel le refroidissement désiré est le plus difficile à obtenir.
Ce régime été correspond ? une température de bulbe humide de l’ à l’ air installations de refroidissement par voie humide utilisation du principe de refroidissement par voie humide sur les installations équipées de tours de refroidissement conduit à deux types d émissions dans li le panache* qui est un nuage visible constitué de vapeur d’eau condensée, provenant de la quantité d’eau évaporée pour assurer le refroidissement.
Ce débit d’évaporation est constitué par de l’eau pure qui n’entraîne aucun sel dissous, un entraînement vésiculaire* (dénomnation en application ertiaire) ou primage* (dénomination en application industrielle). Cet entraînement vésiculaire est constitué de fines particules d’eau (ou aérosol*) entraînées dans Patmosphère par la circulation de l’air dans la tour de refroidissement.
Ces gouttelettes entraînées possèdent la même composition que le circuit d’ et sont donc susceptibles de véhiculer des sels et des bactéries si le circuit est contaminé. -6- 1 . 2. La légionellose et les légionelles La légionellose est une infection bactérienne respiratoire qui peut prendre une forme de pneumopathie sévère, voi ns 15 à des cas,
