Types de systèmes indirects

Comme nous avons pu le constater dans notre précédent article ‘‘systèmes de refroidissement directs et indirects”, nous disposons d’une grande variété de systèmes de refroidissement, ce qui constitue un avantage lors de la recherche du système adéquat. Vous pourrez choisir d’avoir suffisamment d’informations pour mieux évaluer celui qui vous convient le mieux et qui répond à vos besoins. Dans ce cas, nous allons en apprendre un peu plus sur les types de systèmes de refroidissement indirects.

Définition des systèmes de refroidissement indirects

Le gaz réfrigérant est confiné dans la zone de production de froid, où la puissance frigorifique est transférée à un fluide intermédiaire via un échangeur de chaleur. Le fluide intermédiaire, entraîné par un système de pompage, est acheminé vers les utilisateurs finaux tels que les refroidisseurs d’air, les échangeurs, les serpentins des réservoirs, etc.

Quels sont les types de refroidissement indirect ?

Ils peuvent être divisés en

• Systèmes indirects fermés.
• Systèmes indirects avec fluides secondaires en changement de phase.
• Autres types de systèmes indirects

Systèmes indirects fermés

Le fluide intermédiaire n’entre pas en contact direct avec le produit à refroidir. Il existe plusieurs types de systèmes indirects fermés :

Indirecto cerrado “Built-in on site”

Il s’agit de systèmes de refroidissement par fluide secondaire qui, en raison de leur taille, ne peuvent pas être livrés testés en usine, bien qu’ils puissent être préfabriqués en blocs, comme le montre la photo, l’un des 6 modules pour l’aéroport d’Heathrow. Chaque module utilise le R-717 comme gaz réfrigérant et le MEG comme fluide secondaire pour une capacité unitaire de 6 700 kW, avec un contenu de 135 kg de R-717 équivalant à une charge critique de 0,2 kg/kW.

Indirect préfabriqué

Se trata de un sistema de enfriamiento de fluido secundario realizado y testado en fábrica en funcionamiento y prestaciones y enviado totalmente montado a la instalación por su conexión al circuito del fluido secundario. En la Figura 3 se muestra un prototipo de chiller INTARCON con R-717 como gas refrigerante, con compresor de tornillo, condensado por aire, apto para funcionamiento con temperatura exterior hasta 48 °C. Potencia frigorífica de 362 kW para enfriar MPG al 35% entre -5 °C y -10 °C, carga crítica de 0,08 kg/kW.

Systèmes indirects avec fluides secondaires subissant un changement de phase

1. Bouillie de glace – Mélange biphasé de liquides et de solides

Une installation de refroidissement indirect des fluides refroidit le MPG ou le MEG à une température inférieure au point de congélation d’un second fluide, l’eau, le MPG ou le MEG, contenu dans un second réservoir, équipé d’un échangeur et d’un système de mélange. Ce second fluide est ici maintenu dans un mélange de phase liquide et solide sous forme de “Ice Slurry”. Une pompe alimente un réservoir tampon, où un autre mélangeur maintient le fluide sous cette forme semi-congelée et permet le pompage.

Ce mélange est pompé, généralement sur de longues distances. La chaleur, sous forme de chaleur sensible et latente, est transférée via des échangeurs de chaleur locaux, par exemple des refroidisseurs d’air, vers les pièces (ou les produits) à refroidir. Un exemple typique est la climatisation dans les mines de diamants en Afrique du Sud.

2. Secondaire avec gaz réfrigérant en changement de phase sans perte de pression.

Si vous vous demandez comment fonctionne ce système de refroidissement indirect, un refroidisseur refroidit en le condensant (le gaz réfrigérant secondaire, par exemple le CO2). Ce gaz, en phase liquide, est pompé à l’aide de pompes hermétiques ou semi-hermétiques vers les unités terminales, où le fluide secondaire échange de la chaleur latente sans changement de pression, en évaporant une fraction du liquide.

Les avantages de ce système sont les suivants :

• Possibilité d’utilisation à basse température, services jusqu’à -45 °C.
• Réduction des coûts de pompage et réduction du diamètre des tuyaux et de l’isolation grâce à :
  • 1 kg de CO2 peut échanger 258 kJ/kg. 1 kg de MPG peut échanger, avec un DT de 5 K, environ 18 kJ/kg entre -10 °C et -5 °C. Même en considérant le pompage de 2 fois la masse de CO2 à évaporer, la capacité de transport du CO2 est 7 fois plus élevée que celle du MPG.
  • Viscosité : la viscosité du CO2 liquide à -10 °C est de 0,118 mPa-s. La viscosité du MPG à -10 °C avec une concentration de 35 % est de 17,5 mPa-s. Comme la viscosité a une influence inversement proportionnelle sur les pertes de pression dans le circuit et que la quantité de fluide à pomper est beaucoup plus faible, cette solution représente une option optimale du point de vue des économies d’énergie dans le pompage, ainsi que de la réduction du diamètre des tuyaux et des coûts d’isolation.
  • Un autre point favorable est que, le réfrigérant étant un fluide à changement de phase et température d’échange constants, le Δtml est plus élevé, et par conséquent, et en parité avec les autres paramètres, les surfaces d’échange sont plus petites.

3. Systèmes avec unités périphériques de CO2 sous-critique à basse température

Il s’agit d’un système dans lequel une unité de refroidissement refroidit un fluide secondaire, généralement du MPG ou du MEG, et un système de pompage le distribue dans l’ensemble de l’installation.

Le fluide de refroidissement secondaire, ou réfrigérant, alimente directement les refroidisseurs d’air des chambres et/ou d’autres systèmes de refroidissement pour le service à 0 °C.

En même temps, le fluide secondaire est utilisé comme fluide froid pour condenser le CO2 dans des unités périphériques sous-critiques compactes, qui peuvent refroidir des tunnels de congélation et/ou des chambres froides à basse température.

Autres types de systèmes indirects

Pour conclure cet article, nous mentionnerons seulement qu’il existe d’autres types de systèmes indirects, tels que les systèmes à condensation indirecte et les systèmes de type ouvert. Vous pouvez télécharger l’information complète en cliquant sur l’image ci-dessous. Ces deux types de systèmes sont analysés dans ce fichier PDF téléchargeable.