Fonctionnement et entretien des refroidisseurs | O&M / BetterBricks

Introduction

Les refroidisseurs sont un élément clé des systèmes de climatisation pour les grands bâtiments. Ils produisent de l’eau froide pour enlever la chaleur de l’air dans le bâtiment. Ils assurent également le refroidissement des charges de processus telles que les salles de serveurs de fichiers et les grands équipements d’imagerie médicale. Comme avec d’autres types de systèmes de climatisation, la plupart des refroidisseurs extraient la chaleur de l’eau en comprimant mécaniquement un réfrigérant.

Les refroidisseurs sont des machines complexes qui sont coûteuses à acheter et à utiliser., Un programme de maintenance préventive et prédictive est la meilleure protection pour ce bien précieux.

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Les refroidisseurs utilisent généralement plus d’énergie que tout autre équipement dans les grands bâtiments. Les maintenir bien et les utiliser intelligemment peuvent générer d’importantes économies d’énergie.,

types de refroidisseurs

Compression mécanique

pendant le cycle de compression, le réfrigérant traverse quatre composants principaux dans le refroidisseur: l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et un dispositif de dosage du débit tel qu’un détendeur. L’évaporateur est le côté basse température (refroidissement) du système et le condenseur est le côté haute température (rejet de chaleur) du système.,

refroidisseurs mécaniques à compresseur

Les refroidisseurs mécaniques à compression sont classés par type de compresseur: à vis alternative, rotative, centrifuge et centrifuge sans friction.

alternatif: semblable à un moteur de voiture à pistons multiples, un vilebrequin est tourné par un moteur électrique, les pistons compriment le gaz, le chauffant dans le processus. Le gaz chaud est évacué vers le condenseur au lieu d’être épuisé un tuyau d’échappement., Les pistons ont des soupapes d’admission et d’échappement qui peuvent être ouvertes à la demande pour permettre au piston de tourner au ralenti, ce qui réduit la capacité du refroidisseur à mesure que la demande d’eau glacée est réduite. Ce déchargement permet à un seul compresseur de fournir une gamme de capacités pour mieux correspondre à la charge du système. C’est plus efficace que d’utiliser une dérivation de gaz chaud pour fournir la même variation de capacité avec tous les pistons fonctionnant. Certaines unités utilisent les deux méthodes, déchargeant les pistons à un nombre minimum, Puis utilisant la dérivation de gaz chaud pour réduire davantage la capacité de manière stable. Les capacités vont de 20 à 125 tonnes.,

vis rotative: la vis ou le compresseur hélicoïdal a deux rotors hélicoïdaux accouplés dans un boîtier fixe. Lorsque les rotors hélicoïdaux tournent, le gaz est comprimé par réduction directe du volume entre les deux rotors. La capacité est contrôlée par une soupape d’admission coulissante ou un entraînement à vitesse variable (VSD) sur le moteur. Les capacités vont de 20 à 450 tonnes.

centrifuge: le compresseur centrifuge fonctionne un peu comme une pompe à eau centrifuge, avec une turbine comprimant le réfrigérant., Les refroidisseurs centrifuges offrent une capacité de refroidissement élevée avec un design compact. Ils peuvent être équipés à la fois d’aubes d’entrée et d’entraînements à vitesse variable pour réguler le contrôle de la capacité de l’eau glacée. Les capacités sont de 150 tonnes et plus.

centrifuge sans friction: cette conception hautement économe en énergie utilise la technologie de roulement magnétique. Le compresseur ne nécessite aucun lubrifiant et dispose d’un moteur à COURANT CONTINU à vitesse variable avec entraînement direct pour le compresseur centrifuge. Les capacités vont de 60 à 300 tonnes.,

refroidisseurs à Absorption

Les refroidisseurs à Absorption utilisent une source de chaleur telle que le gaz naturel ou la vapeur de district pour créer un cycle de réfrigération qui n’utilise pas de compression mécanique. Parce qu’il y a peu de machines d’absorption dans le nord-ouest des États-Unis, ce document ne couvre que les refroidisseurs à compression mécanique. Vous pouvez en savoir plus sur les refroidisseurs à absorption au centre des Solutions énergétiques.

composants clés des refroidisseurs à Compression mécanique

Les refroidisseurs produisent de l’eau glacée dans l’évaporateur où le réfrigérant froid s’écoule sur le faisceau de tubes de l’évaporateur., Le réfrigérant s’évapore (se transforme en vapeur) lorsque la chaleur est transférée de l’eau au réfrigérant. L’eau glacée est ensuite pompée, via le système de distribution d’eau glacée, vers les unités de traitement de l’air du bâtiment.

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l’eau glacée passe à travers des serpentins dans le gestionnaire d’air pour évacuer la chaleur de l’air utilisé pour conditionner les espaces dans tout le bâtiment., L’eau chaude (réchauffée par la chaleur transférée de l’air de ventilation du bâtiment) retourne à l’évaporateur et le cycle recommence.

compresseur

Le réfrigérant vaporisé quitte l’évaporateur et se déplace vers le compresseur où il est compressé mécaniquement et transformé en vapeur haute pression et haute température. En quittant le compresseur, le réfrigérant pénètre dans le côté condenseur du refroidisseur.

condenseur

à l’intérieur du condenseur, du réfrigérant chaud circule autour des tubes contenant l’eau en boucle du condenseur., La chaleur transfère à l’eau, provoquant la condensation du réfrigérant sous forme liquide. L’eau du condenseur est pompée du faisceau de condenseur vers la tour de refroidissement où la chaleur est transférée de l’eau à l’atmosphère. Le réfrigérant liquide se déplace ensuite vers le détendeur.

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Détendeur

le fluide frigorigène s’écoule dans l’évaporateur à travers le Détendeur ou le dispositif de dosage. Cette vanne contrôle le taux de refroidissement., Une fois à travers la vanne, le réfrigérant se dilate à une pression plus basse et à une température beaucoup plus basse. Il s’écoule autour des tubes de l’évaporateur, absorbant la chaleur de l’eau glacée qui a été renvoyée par les gestionnaires d’air, complétant le cycle de réfrigération.

contrôles

Les refroidisseurs plus récents sont contrôlés par des microprocesseurs embarqués sophistiqués. Les systèmes de contrôle des refroidisseurs comprennent des contrôles de sécurité et de fonctionnement. En cas de dysfonctionnement de l’équipement, la commande de sécurité arrête le refroidisseur pour éviter de graves dommages à la machine., Les commandes de fonctionnement permettent d’ajuster certains paramètres de fonctionnement du refroidisseur. Pour mieux surveiller les performances du refroidisseur, le système de contrôle du refroidisseur doit communiquer avec la commande numérique directe (DDC) de l’installation.

problèmes de sécurité

Les refroidisseurs sont généralement situés dans une salle d’équipement mécanique. Chaque type de réfrigérant utilisé dans un compresseur de refroidisseur a des exigences de sécurité spécifiques pour la détection des fuites et la ventilation d’urgence. Consultez votre code mécanique local ou le Code mécanique International pour plus de détails.,

L’EPA a adopté des règlements concernant l’utilisation et la manipulation des réfrigérants pour se conformer à la Clean Air Act de 1990. Tout le personnel travaillant avec des réfrigérants visés par la présente loi doit être dûment autorisé.

meilleures pratiques pour un fonctionnement efficace

Les meilleures pratiques suivantes amélioreront les performances des refroidisseurs et réduiront les coûts d’exploitation:

utiliser plusieurs refroidisseurs pour une efficacité maximale: les installations avec deux refroidisseurs ou plus peuvent économiser de l’énergie en adaptant les charges du bâtiment à la combinaison la plus efficace, En général, le refroidisseur le plus efficace devrait être le premier utilisé.

augmenter la température de l’eau glacée: une augmentation de la température de l’eau glacée fournie aux gestionnaires d’air du bâtiment améliorera son efficacité. Établissez un calendrier de réinitialisation de l’eau glacée. Un programme de réinitialisation peut généralement ajuster la température de l’eau glacée à mesure que la température de l’air extérieur change. Sur un refroidisseur centrifuge, l’augmentation de la température de l’alimentation en eau glacée de 2 à 3°f réduira la consommation d’énergie du refroidisseur de 3 à 5%.,

réduire la température de l’eau du condenseur: réduire la température de l’eau renvoyée de la tour de refroidissement vers le condenseur du refroidisseur de 2 à 3°f réduira la consommation d’énergie du refroidisseur de 2 à 3%. Le point de consigne de température de l’eau sortant de la tour de refroidissement doit être aussi bas que le fabricant du refroidisseur le permet pour que l’eau pénètre dans le condenseur.

purger l’air du réfrigérant: L’Air emprisonné dans la boucle de réfrigérant augmente la pression à la décharge du compresseur. Cela augmente le travail requis du compresseur. Les refroidisseurs plus récents ont des purgeurs d’air automatiques dotés de compteurs de temps d’exécution., Le suivi quotidien ou hebdomadaire du temps d’exécution montrera si une fuite s’est développée qui permet à l’air de pénétrer dans le système.

optimiser le Free cooling: si votre système dispose d’un bypass de refroidisseur et d’un échangeur de chaleur, connu sous le nom d’économiseur côté eau, il doit être utilisé pour servir les charges de traitement pendant la saison hivernale. L’économiseur côté eau produit de l’eau glacée sans faire fonctionner le refroidisseur. L’eau du condenseur circule à travers la tour de refroidissement pour rejeter la chaleur, puis se dirige vers un échangeur de chaleur (en contournant le refroidisseur) où l’eau est suffisamment refroidie pour répondre aux charges de refroidissement.,

vérifier les performances de la dérivation de gaz chaud et du déchargeur: celles-ci se trouvent le plus souvent sur les compresseurs alternatifs pour contrôler la capacité. Assurez-vous qu’ils fonctionnent correctement.

maintenir le niveau de réfrigérant: pour maintenir l’efficacité d’un refroidisseur, vérifiez le voyant de réfrigérant et les lectures de température de surchauffe et de sous-refroidissement, et comparez-les aux exigences du fabricant. Les conditions de réfrigérant de bas niveau et de haut niveau peuvent être détectées de cette façon. L’une ou l’autre condition réduit la capacité et l’efficacité d’un refroidisseur.,

maintenir un journal quotidien: refroidisseur O & M Les meilleures pratiques commencent par maintenir un journal quotidien des températures, des niveaux de fluide, des pressions, des débits et de l’ampérage du moteur. Pris ensemble, ces lectures servent de référence de base précieuse pour le fonctionnement du système et le dépannage des problèmes. De nombreux refroidisseurs plus récents enregistrent automatiquement les journaux de ces mesures dans leur système de contrôle embarqué, qui peut être en mesure de communiquer directement avec le DDC. Voici un exemple de journal quotidien qui peut être adapté pour une utilisation avec votre refroidisseur.,

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meilleures pratiques de Maintenance

comparé à une défaillance majeure d’un refroidisseur, un programme de maintenance préventive et prédictive efficace est un coût mineur. Mettre en œuvre un plan d’entretien à économiser de l’argent sur la durée de vie du refroidisseur et d’assurer plus de refroidisseurs de vie. Pour plus d’informations sur ce sujet, allez à la Meilleure Pratique O&M Programme.

Les pratiques d’exploitation de qualité inférieure passent souvent inaperçues et deviennent la norme acceptée. La formation du personnel aux pratiques d’entretien et d’exploitation est la meilleure prévention., De nombreux fabricants de refroidisseurs offrent une formation aux ingénieurs d’exploitation du bâtiment pour l’exploitation et l’entretien de leurs refroidisseurs.

pour maintenir efficacement les refroidisseurs, vous devez 1) amener le refroidisseur à une efficacité maximale et 2) maintenir cette efficacité maximale. Il y a quelques étapes de base que les professionnels des installations peuvent prendre pour s’assurer que leurs refroidisseurs sont entretenus correctement. Ci-dessous sont quelques-uns des pratiques clés.

réduire le tartre ou L’encrassement

La défaillance des tubes de l’échangeur de chaleur est coûteuse et perturbatrice., Les faisceaux de tubes de l’évaporateur et du condenseur recueillent les dépôts de minéraux et de boues de l’eau. L’accumulation de tartre favorise la corrosion qui peut entraîner la défaillance de la paroi du tube. L’accumulation de tartre isole également les tubes dans l’échangeur de chaleur, réduisant ainsi l’efficacité du refroidisseur. Il y a deux actions préventives principales:

vérification du traitement de l’eau: la vérification hebdomadaire du traitement de l’eau du condenseur-boucle ouverte de l’eau réduira la fréquence du nettoyage du tube du condenseur et la possibilité d’une défaillance du tube.

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la vérification mensuelle du traitement de l’eau de la boucle fermée d’eau glacée réduira la fréquence du nettoyage du tube de l’évaporateur et la possibilité d’une défaillance du tube.

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inspection et nettoyage des tubes: les tubes des faisceaux d’évaporateur et de condenseur doivent être inspectés une fois par an, généralement lorsque le refroidisseur est mis hors ligne pour l’hivernage., Alternativement, pour les systèmes qui fonctionnent toute l’année pour répondre aux charges de processus, l’entartrage et l’encrassement des tubes peuvent être surveillés en enregistrant la chute de pression sur les faisceaux du condenseur et de l’évaporateur. Une augmentation de la pression de l’entrée à la sortie de 3-4 PSI indique une augmentation probable du tartre ou de l’encrassement nécessitant un nettoyage du tube.

vérifier la présence de fuites de réfrigérant

si possible, surveiller la minuterie de purge d’air. Un temps de purge d’air excessif ou accru peut indiquer une fuite de réfrigérant. Si un dispositif de purge d’air n’est pas installé, des bulles dans le viseur de réfrigérant peuvent également indiquer une fuite de réfrigérant., Les analyseurs de gaz peuvent également être utilisés pour identifier les fuites de réfrigérant.

le tableau ci-dessous fournit une liste de contrôle pour les tâches de maintenance.