Base de connaissances
Un aéroréfrigérant (dry cooler) est un échangeur de chaleur refroidi par air qui refroidit un liquide - de l'eau, ou plus souvent un mélange eau-glycol - en soufflant ou en aspirant l'air ambiant à travers une batterie de tubes à ailettes. Rien ne s'évapore et rien n'est consommé : la chaleur passe simplement du liquide chaud à travers la paroi des tubes et les ailettes vers l'air, qui l'emporte. Le nom vient des industries du CVC et des procédés ; dans le métier des groupes électrogènes et des centrales, la même machine s'appelle radiateur déporté, et TECS la construit sous ce nom.
Ce guide explique comment fonctionne un aéroréfrigérant, ce qui détermine sa taille, où il est utilisé et où il atteint ses limites.
Comment fonctionne un aéroréfrigérant
Le cœur de l'appareil est la batterie : des rangs de tubes en cuivre ou en acier, dilatés dans de fines ailettes en aluminium espacées de quelques millimètres. Le liquide circule dans les tubes, l'air entre les ailettes, et les ailettes multiplient par dix à vingt la surface côté air, car l'air transporte la chaleur bien moins bien que l'eau. Des ventilateurs axiaux placés au-dessus ou à côté de la batterie déplacent l'air ; le châssis, les collecteurs, les raccordements et l'armoire de commande complètent l'appareil.
Le liquide chaud entre dans la batterie à une extrémité et en sort refroidi à l'autre ; l'air entre à la température ambiante et ressort plus chaud. L'écart entre la sortie du liquide et l'air ambiant - l'approche - est ce que l'appareil doit réaliser, et plus l'approche est faible, plus la batterie est grande. Un aéroréfrigérant ne peut jamais refroidir le liquide en dessous de la température de l'air ambiant ; c'est la différence avec une tour de refroidissement évaporative, et la raison pour laquelle on choisit un aéroréfrigérant là où l'eau est rare ou là où l'installation doit rester sèche.
Ce qui détermine la taille
Trois grandeurs définissent la puissance : la chaleur à évacuer en kW, le débit du liquide et sa température d'entrée, et la température de l'air ambiant de dimensionnement. À partir de là, le concepteur détermine la surface de la batterie, le nombre de rangs et le pas d'ailettes, ainsi que les ventilateurs qui fournissent le débit d'air contre la perte de charge de la batterie. Une quatrième grandeur, la perte de charge admissible côté liquide, décide de la façon dont les tubes sont circuités.
La température ambiante compte plus que toute autre donnée. Un appareil dimensionné pour 35 °C a une approche confortable un jour d'été en Europe ; la même puissance à 50 °C dispose d'un tiers d'écart de température en moins et exige une batterie plus grande ou davantage d'air en proportion. L'altitude raréfie l'air - environ 10 % de masse volumique en moins par tranche de 1 000 m - si bien qu'un ventilateur déplace moins de masse et que la batterie demande à nouveau plus de débit d'air ou de surface. Un site chaud, en altitude ou humide est donc indiqué dans la demande et sur la fiche technique, car la puissance qui y figure correspond à ces conditions.
Où les aéroréfrigérants sont utilisés
Partout où un liquide doit être refroidi et où l'air est le seul puits de chaleur : les data centers et leurs groupes froids, le refroidissement de procédés industriels, les condenseurs d'installations frigorifiques et, avant tout, les circuits de refroidissement des moteurs. Un groupe électrogène, un moteur à gaz dans une centrale de cogénération ou une centrale à moteurs rejette un tiers de l'énergie de son combustible dans son liquide de refroidissement, et un aéroréfrigérant - le radiateur déporté - installé à l'extérieur évacue cette chaleur vers l'air. Pour les moteurs modernes, des circuits distincts basse et haute température sont réunis dans un même caisson.
La disposition suit le site : un appareil horizontal avec ventilateurs sur le dessus là où l'on dispose de terrain, un appareil vertical contre une grille à persiennes là où l'air est canalisé, un appareil en V là où de nombreux appareils doivent tenir sur une petite parcelle. Des ventilateurs EC à vitesse variable permettent à l'appareil de fonctionner silencieusement à charge partielle et de respecter une limite sonore en limite de propriété ; des pas d'ailettes plus larges le maintiennent en service sur un site poussiéreux ; des ailettes en AlMg2.5 et un revêtement époxy lui permettent de résister en bord de mer.
Aéroréfrigérant, radiateur ou tour de refroidissement ?
Les termes se recouvrent. Un aéroréfrigérant et un radiateur déporté sont la même machine vue depuis deux industries ; un radiateur au sens étroit est le refroidisseur monté sur le moteur, sur le châssis d'un groupe électrogène ; une tour de refroidissement est une machine différente qui évapore de l'eau et atteint une température inférieure à la température de bulbe sec ambiante, au prix d'une consommation et d'un traitement d'eau. Le guide comparatif ci-dessous met les trois côte à côte.
TECS conçoit et construit des aéroréfrigérants sous forme de radiateurs déportés pour groupes électrogènes, centrales, cogénération et data centers, en dispositions horizontale, verticale et en V, à circuit unique ou BT/HT, avec la fiche technique, le plan d'encombrement, la courbe de ventilateur et les données acoustiques de chaque appareil. Envoyez la puissance thermique, le débit, les températures et les conditions du site, ou la fiche technique du moteur, et l'étude vous revient sous forme de proposition.
En bref
- Un aéroréfrigérant refroidit un liquide avec l'air ambiant, par une batterie de tubes à ailettes et des ventilateurs ; rien ne s'évapore
- Il ne peut pas refroidir en dessous de la température de l'air ambiant ; l'approche détermine la taille
- Puissance thermique, débit, températures et température ambiante de dimensionnement sont les données d'entrée ; l'altitude et l'humidité modifient le résultat
- Dispositions horizontale, verticale et en V, circuit unique ou BT/HT
- Dans le métier des groupes électrogènes, la même machine est un radiateur déporté
- TECS les construit pour les moteurs, les centrales, la cogénération et les data centers
Pour faire étudier un aéroréfrigérant
- Chaleur à évacuer, ou marque et modèle du moteur avec sa fiche technique de refroidissement
- Débit du liquide, température d'entrée et température de sortie requise
- Liquide : eau ou mélange glycolé, et son pourcentage
- Température ambiante de dimensionnement, humidité et altitude du site
- Perte de charge admissible côté liquide
- Limite sonore, espace disponible et alimentation électrique des ventilateurs
Les questions qu'on nous pose souvent
Un aéroréfrigérant est-il la même chose qu'un radiateur ?
Fonctionnellement oui : ce sont tous deux des batteries de tubes à ailettes avec ventilateurs qui rejettent la chaleur d'un liquide vers l'air. « Aéroréfrigérant » (dry cooler) est le terme du CVC et des procédés, « radiateur déporté » celui des groupes électrogènes ; « radiateur » seul désigne généralement l'appareil monté sur le moteur, sur le châssis.
Jusqu'à quelle température un aéroréfrigérant peut-il refroidir l'eau ?
Jamais en dessous de l'air. En pratique, le liquide sort quelques kelvins au-dessus de la température de bulbe sec ambiante ; plus l'approche est serrée, plus l'appareil est grand et coûteux. Pour des températures inférieures à l'ambiante, il faut un groupe froid ou un refroidisseur évaporatif.
Un aéroréfrigérant consomme-t-il de l'eau ?
Non. C'est son principal avantage sur une tour de refroidissement : pas d'appoint d'eau, pas de traitement d'eau, pas d'entraînement de gouttelettes, pas de risque de légionelle et pas de bassin qui gèle en hiver. Un mélange glycolé protège le circuit lui-même contre le gel.
Qu'est-ce qu'un aéroréfrigérant adiabatique ?
Un aéroréfrigérant doté d'un pad humidifié ou d'une pulvérisation devant la batterie, qui refroidit l'air entrant par évaporation uniquement lors des journées les plus chaudes. Il gagne quelques kelvins d'approche pour une faible consommation d'eau et s'utilise là où la température ambiante de dimensionnement est très élevée.
Comment la puissance d'un aéroréfrigérant est-elle indiquée ?
En kW évacués pour des températures d'entrée et de sortie du liquide données, un débit et un pourcentage de glycol donnés, ainsi qu'une température ambiante et une altitude données. Une puissance sans ces conditions ne signifie rien ; la fiche technique TECS les indique toutes.
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