Chiller avec compresseurs à vis et à piston

Transcription

Guide de planification
(Traduction du texte original)
engineering for a better world
GEA Refrigeration Technologies
Informations techniques | Guide de planification
COPYRIGHT
Tous droits réservés.
Cette documentation ne doit pas être reproduite ou
distribuée sans l'autorisation préalable par écrit de
•
GEA Refrigeration Germany GmbH
ci-après dénommé Fabricant, sous aucune forme
que ce soit (imprimée, photocopiée, sur microfilm ou
par un autre procédé). Cette restriction s’applique
également à tous les dessins et diagrammes contenus dans la documentation.
.
AVERTISSEMENT
Cette documentation a été rédigée en toute honnêteté. Le fabricant décline toute responsabilité pour
les erreurs contenues dans ce manuel et les conséquences qui en résultent.
2
GEA Refrigeration Germany GmbH | L_305512_1 | Créé 01.10.2014
SYMBOLES UTILISES
Danger de mort!
Indique un danger imminent, qui
entraîne des blessures graves ou la
mort.
Avertissement!
Indique une situation éventuellement
dangereuse, qui entraîne des blessures graves ou la mort.
Attention!
Indique une situation éventuellement
dangereuse, qui peut entraîner des
blessures légères ou des dommages
matériels.
Nota!
Indique une consigne dont le respect
est important pour l'utilisation conforme et le fonctionnement de l'appareil.
3
AVANT-PROPOS
Implantation de groupes refroidisseurs de liquide
dans les pays membres de l'Union Européenne
Exigences de la norme EN 378
Les directives européennes servent à l'harmonisation des exigences envers les machines, installations
et prestations de services et doivent favoriser la libre
circulation des marchandises et prestations de service au sein de l'Union Européenne. Les états membres de l'Union Européenne sont tenus à implémenter le contenu des directives dans le droit national.
Pour soutenir et faire appliquer les directives, des
normes dites harmonisées (EN) sont publiées, qui
concrétisent les exigences des directives.
Dans le domaine des techniques de réfrigération, la
norme EN 378 est particulièrement importante. Les
quatre parties définissent les exigences envers la
sécurité des personnes et biens matériels, ainsi
qu'envers l'environnement local et mondial pour les
groupes de réfrigération et pompes à chaleur fixes et
mobiles de toutes les tailles. La présente fiche doit
familiariser avec les exigences de la norme EN 378
envers les groupes refroidisseurs de liquide et offrir
au lecteur une première vue d'ensemble des exigences envers l'implantation des installations et le choix
des frigorigènes.
Des dispositions complémentaires peuvent également s'appliquer dans les états membres de l'Union
Européenne (par ex. BGR 500/2.36 en Allemagne).
4
TABLE DES MATIÈRES
1
2
3
4
5
6
INTRODUCTION
1.1 Circuit de frigorigène
1.2 Rentabilité
TECHNIQUES DE MACHINES ET D'INSTALLATIONS
2.1 Séries essentielles de groupes refroidisseurs de liquide
2.1.1
Groupe refroidisseur de liquide refroidi par eau pour l'installation à l'intérieur avec condenseur extérieur
2.1.2
Groupe refroidisseur de liquide déporté pour l'implantation à l'intérieur, avec condenseur
externe refroidi par air
2.1.3
Groupe refroidisseur de liquide refroidi par air pour l'implantation à l'extérieur
2.2 Critères de sélection et limites d'exploitation
2.3 Protection antigel et glycol
2.4 Frigorigène
2.4.1
Classes de frigorigène
2.4.2
Données techniques
2.4.3
Les frigorigènes et la protection de l'environnement
2.5 Groupes refroidisseurs de liquide en version déportée
2.5.1
Refroidissement d'huile selon le principe du thermosiphon
2.5.2
Condenseurs externes
INSTALLATION
3.1 Salle des machines (selon En 378 : salle des machines spéciale)
3.2 Zones d'implantation
3.3 Exemples pour des dispositions de salles des machines
3.4 Emplacement dans des bâtiments
3.5 Quantité de remplissage de frigorigène en fonction du lieu d'implantation de l'installation
3.6 Valeurs limite pratiques pour différents frigorigènes
3.7 Comparaison entre les installations à ammoniac et les installations de réfrigération à remplissages
de frigorigène A1
3.8 Bruits aériens et de structure
3.9 Groupes refroidisseurs de liquide avec le frigorigène ammoniac
EXIGENCES ENVERS LES CIRCUITS HYDRAULIQUES
4.1 Exigences envers le circuit hydraulique
4.2 Utilisation : Groupe refroidisseur de liquide dans le circuit des consommateurs
4.3 Consigne d'application pour l'installation du débitmètre et du capteur de température pour la température de sortie du frigoporteur
4.4 Utilisation : Circuit de fluide frigorigène
4.5 Conduites / isolation
4.6 Exigences envers la qualité d'eau, valeurs limite
4.7 Utilisation de filtres anti-boue
EXIGENCES ENVERS LES INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES
5.1 Systèmes de réseaux
5.1.1
Système TN-S
5.1.2
Système TN-C
5.1.3
Système TN-C-S
5.1.4
Système TT
5.1.5
Système IT
5.2 Types d'enclenchement – moteur
5.2.1
Enclenchement direct
5.2.2
Enclenchement en étoile / triangle
5.2.3
Démarrage progressif
5.2.4
Variateur de vitesses
5.3 Protection contre le contact, protection contre les corps étrangers et protection contre l'eau
5.4 La précision de régulation des groupes refroidisseurs de liquide
5.5 Communication
5.6 Signaux d'entrée et signaux de sortie
NORMES ET DIRECTIVES
9
10
12
17
17
17
18
19
20
24
26
26
27
28
29
29
32
36
36
36
37
38
40
43
44
48
52
53
53
54
57
58
59
62
64
65
65
66
67
68
69
70
71
71
73
75
77
82
86
88
89
90
5
6
LISTE DES FIGURES
fig. 1
fig. 2
fig. 3
fig. 4
fig. 5
fig. 6
fig. 7
fig. 8
fig. 9
fig. 10
fig. 11
fig. 12
fig. 13
fig. 14
fig. 15
fig. 16
fig. 17
fig. 18
fig. 19
fig. 20
fig. 21
fig. 22
fig. 23
fig. 24
fig. 25
fig. 26
fig. 27
fig. 28
fig. 29
fig. 30
fig. 31
fig. 32
fig. 33
fig. 34
fig. 35
fig. 36
fig. 37
fig. 38
fig. 39
fig. 40
fig. 41
fig. 42
fig. 43
fig. 44
fig. 45
fig. 46
fig. 47
fig. 48
fig. 49
fig. 50
fig. 51
fig. 52
fig. 53
fig. 54
fig. 55
Circuit de frigorigène
Calcul de la chaleur de condensation
Calcul du coefficient de puissance frigorifique
Calcul du coefficient de puissance calorifique
Rendement des groupes refroidisseurs de liquide refroidis par eau
Calcul de l'IPLV
Calcul de l'ESEER
Pondération des niveaux de charges dans l'ESEER et l'IPLV
Exemples de courbes ESEER pour groupes refroidisseurs de liquide GEA Grasso
Installation intérieure d'un groupe refroidisseur de liquide refroidi par eau avec condenseur extérieur
Installation intérieure d'un groupe refroidisseur de liquide refroidi par air avec condenseur
externe
Installation extérieure d'un groupe refroidisseur de liquide refroidi par air
Répartition de la température en jours à Berlin en 2013
Limites d'emploi
Composition des frigorigènes
Données techniques des frigorigènes
Circuit de refroidissement d'huile à thermosiphon
Calcul de la hauteur minimale à respecter
Blocage du condenseur à évaporation externe
Blocage du condenseur externe à refroidissement par eau
Blocage du condenseur externe à refroidissement par eau en cas de refroidissement par
huile via un circuit de frigorigène séparé
Disposition de salle des machines, exemple 1
Emplacement au 1er sous-sol
Emplacement au 2ème sous-sol
Emplacement à l'étage
Calcul du volume d'air pour la ventilation mécanique
Calcul du volume d'air pour l'évacuation de la chaleur dissipée
Propagation du son
Circuit hydraulique avec accumulateur tampon à double circuit
Calcul du volume d'accumulateur
Calcul du débit volumique de la pompe de frigoporteur du circuit primaire
Calcul du débit volumique total du circuit de consommateurs
Le réseau du frigoporteur
Influence de la vitesse de flux sur la perte de pression et les besoins d'entraînement
Résistance à la corrosion en présence de chlorures
Système TN-S 230 / 400 V
Système TN-C 230 / 400 V
Système TN-C-S 230 / 400 V
Système TT 230 / 400 V
Système IT 230 / 400 / 500 / 690 V
Enclenchement direct – courbe de tension
Enclenchement direct – courbe de courant
Enclenchement direct – courbe de couple de rotation
Enclenchement en étoile / triangle – courbe de tension
Enclenchement en étoile / triangle – courbe de courant
Enclenchement en étoile / triangle – courbe de couple de rotation
Démarrage progressif – courbe de tension
Démarrage progressif – courbe de courant
Démarrage progressif – courbe de couple
Variateur de vitesses – courbe de tension
Variateur de vitesses – courbe de courant
Variateur de vitesses – courbe de couple
Approximation de la grandeur de processus à la valeur de consigne après les variations
dans le circuit d'eau froide du client
Signaux d'entrée et signaux de sortie pour un GEA Grasso BluAstrum
10
10
12
12
13
14
15
15
16
17
18
19
20
22
26
27
29
30
32
33
34
37
37
38
38
39
46
46
49
54
55
55
56
57
59
63
66
67
68
69
70
71
71
72
73
73
74
75
76
76
77
78
78
87
89
7
8
1
Introduction
INTRODUCTION
Les techniques de froid reposent sur les principes de la thermodynamique.
1er principe :
L'énergie ne peut pas être générée ou détruite, mais uniquement transformée d'une forme à une autre, par ex. la
chaleur en travail.
2ème principe :
La chaleur ne circule toujours que d'un système à température plus élevée vers un système à température
moins élevée, et jamais dans le sens inverse.
Toutefois, pour refroidir, la chaleur doit être amenée d'un niveau inférieur à un niveau de température supérieur.
En considérant le 2ème principe de la thermodynamique dans sa définition selon Rudolf Clausius, la règle suivante s'applique :
si une eau à 12 °C (frigoporteur) doit être refroidie à 6 °C, et que la chaleur à dissiper Qo ainsi être amenée à un
niveau de température supérieur, cela n'est possible que par l'apport d'énergie au niveau du moteur du
compresseur.
Dans les techniques de réfrigération, un liquide bouillant aisément est utilisé comme moyen de transport pour la
chaleur. Ce fluide appelé frigorigène s'évapore à faible pression et faible température en absorbant de la chaleur, et de se liquéfier à pression élevée et température élevée en dégageant de la chaleur.
9
Introduction
1.1
Les groupes refroidisseurs de liquide décrits dans la présente information technique sont constitués de manière
générale selon le principe des groupes de réfrigération à compression. Pour faciliter le compréhension du fonctionnement, le circuit de frigorigène d'un groupe de réfrigération à compression est présenté et expliqué ci-dessous.
fig.1:
1
Compresseur
2
Condenseur
3
Soupape de détente
4
Évaporateur
Q0
Chaleur d'évaporation
QH
Chaleur de condensation
M
Moteur
Eléments principaux du circuit de frigorigène
•
Compresseur
Le compresseur aspire le frigorigène gazeux, le comprime à un niveau de pression et donc de température
élevé, puis refoule le frigorigène. Dans ce cadre, le compresseur absorbe de l'énergie électrique. En fonction
de l'application et de la puissance nécessaire, les compresseurs sont disponibles en différentes séries.
•
Condenseur
Dans cet échangeur de chaleur, la chaleur de condensation contenue dans le frigorigène est dissipé vers un
fluide frigorigène (air, eau, ...). Le fluide frigorigène est alors chauffé. Le frigorigène gazeux, chauffé et sous
haute pression est ainsi liquéfié par l'extraction de la chaleur. La chaleur de condensation se compose de la
chaleur d'évaporation et de la puissance électrique absorbée.
fig.2:
Calcul de la chaleur de condensation
QH
Chaleur de condensation
Q0
Chaleur d'évaporation
Pel
Puissance d'entraînement électrique
10
Introduction
Nota!
Sur les compresseurs à vis avec refroidisseur d'huile refroidi par liquide, la chaleur de condensation est diminuée de la valeur de la chaleur de refroidissement d'huile.
•
Soupape de détente
Le frigorigène liquide sous haute pression est détendu dans la soupape de détente. La détente réduit la
pression du liquide jusqu'à une valeur inférieure à la pression de vapeur, de sorte que le liquide puisse
s'évaporer en absorbant de la chaleur.
•
Évaporateur
Cet échangeur de chaleur sert à l'évaporation du frigorigène liquide détendu. Dans ce contexte, la chaleur
d'évaporation d'un fluide frigorigène (air, eau, ...) est absorbée. Le fluide frigorigène refroidit alors. Le frigorigène liquide est transformé intégralement en gaz dans l'échangeur de chaleur.
La taille, la puissance et le modèle des éléments du circuit de frigorigène sont dimensionnés de sorte à assurer
un fonctionnement fiable du groupe refroidisseur de liquide au sein des limites d'exploitation.
11
Introduction
1.2
Rentabilité
En raison de l'augmentation continuelle des coûts d'énergie, une attention croissante est accordée en Europe à
la rentabilité et à la consommation d'énergie des appareils électriques. Les coefficients de performances ci-dessous sont utilisées pour comparer la rentabilité des différents groupes refroidisseurs de liquide.
Nota!
Rendement à pleine charge
Sur les groupes refroidisseurs de liquide et les pompes à chaleur, l'efficience énergétique à
pleine charge est exprimée par les coefficients de rendement EER (Energy Efficiency Ratio) et
COP (Coefficient of Performance).
EER (Energy Efficiency Ratio)
Sur les groupes refroidisseurs de liquide, le coefficient de puissance frigorifique correspond au quotient calculé à
partir de la puissance frigorifique nominale et la puissance d'entraînement électrique.
fig.3:
Calcul du coefficient de puissance frigorifique
EER
Coefficient de puissance frigorifique
Q0
Puissance frigorifique nominale
Pel
COP (Coefficient of Performance)
Sur les pompes à chaleur, le coefficient de puissance calorifique correspond au quotient calculé à partir de la
puissance calorifique nominale et la puissance d'entraînement électrique.
fig.4:
Calcul du coefficient de puissance calorifique
COP
Coefficient de puissance calorifique
QH
Puissance calorifique nominale
Pel
Il convient toutefois de noter, que le rendement d'un tel groupe refroidisseur de liquide peut fortement varier. Le
rendement dépend de la charge partielle du groupe refroidisseur de liquide et des conditions d'exploitation de
l'évaporateur et du condenseur. Surtout sur les groupe refroidisseur de liquide à plusieurs niveaux de charge
partielle, l'exploitation à pleine charge n'est généralement atteinte que pendant quelques jours de l'année. Dans
de tels cas, il convient de considérer le rendement annuel.
12
Introduction
Nota!
Rendement et conditions d'exploitation
Pendant la phase d'exploitation d'un groupe refroidisseur de liquide, des charges variables
apparaissent, qui agissent directement sur le rendement.
En fonction du niveau de puissance, de la température de l'eau froide, de la température de
l'eau de refroidissement ou de la température d'admission d'air, la puissance frigorifique et la
puissance absorbée varient.
Le rendement du groupe refroidisseur de liquide augmente avec la diminution de la température d'entrée du
fluide frigorigène, par ex. la température de l'eau de refroidissement ou d'aspiration de l'air, et avec l'augmentation de la température de sortie du frigoporteur.
Les échangeurs de chaleur largement dimensionnés (refroidisseur, condenseur) améliorent la rentabilité d'un
groupe refroidisseur de liquide.
fig.5:
Rendement des groupes refroidisseurs de liquide refroidis par eau
X
Température d'entrée de l'eau de refroidissement en °C
Y
EER
A
Température de sortie de l'eau de refroidissement en °C
Outre les possibilités d'optimisation décrites ci-dessus, des lieux d'implantation protégés du soleil sont préférables pour les groupes refroidisseurs de liquide refroidis par air installés à l'extérieur.
Toutefois, l'optimisation de l'exploitation n'est pas sans limites.
Les limites d'exploitation des groupes refroidisseurs de liquide (voir chapitre Zones d'implantation) sont indiquées par le fabricant et doivent être respectées impérativement dès la phase de planification.
13
Introduction
Nota!
Rendement annuel
Depuis quelques années, les groupes refroidisseurs de liquide ne sont plus évalués simplement à l'aide de leur rendement aux conditions nominales (pleine charge).
Un indice d'évaluation est utilisé, qui tient compte de l'exploitation du groupe refroidisseur de
liquide aux conditions nominales, mais aussi de son utilisation sous des conditions de charge
partielle.
A charge partielle, la température de l'air extérieur est inférieure à la température de dimensionnement initiale et le groupe refroidisseur de liquide fonctionne à puissance réduite.
IPLV
L'indice d'évaluation utilisé aux USA est désigné par l'abréviation IPLV (Integrated Part Load Value) et est défini
dans une réglementation publiée par l'ARI (American Refrigeration Institute).
fig.6:
Calcul de l'IPLV
IPLV
Indice d'évaluation
EER
Dans quel cas EER 100 %, EER 75 %, EER 50 %, EER 25 % correspondent aux rendements du groupe refroidisseur de liquide sous les différentes conditions de charge partielle (respectivement 100 % - 75 % - 50 % et 25
%), qui sont calculés avec les conditions de températures d'air extérieur et/ou d'entrée d'eau de refroidissement
indiquées ci-dessous.
Les conditions de charge partielle sont décrites ci-dessous.
Températures du fluide frigorigène (air/eau) selon IPLV ; sortie du frigoporteur 6,7 °C
Charge
100 %
75 %
50 %
25 %
Température d'entrée du frigorigène
29,4 °C
23,9 °C
18,3 °C
18,3 °C
35 °C
26,7 °C
18,3 °C
12,8 °C
Température de l'air extérieur
ESEER
En Europe, l'étude EECCAC (Energy Efficiency and Certification of Central Air Conditioner) a été réalisée pour
adapter l'IPLV se référant au climat américain aux conditions européennes.
Cette étude a permis d'élaborer le coefficient européen de puissance frigorifique annuelle ESEER (European
Seasonal Energy Efficiency Ratio).
14
fig.7:
Introduction
Calcul de l'ESEER
ESEER
Coefficient européen de puissance frigorifique annuelle
EER
Dans quel cas EER 100 %, EER 75 %, EER 50 %, EER 25 % correspondent aux rendements du groupe refroidisseur de liquide sous les différentes conditions de charge partielle (respectivement 100 % - 75 % - 50 % et 25
%), qui sont calculés avec les conditions de températures d'air extérieur et/ou d'entrée d'eau de refroidissement
indiquées ci-dessous.
Les conditions de charge partielle sont décrites ci-dessous.
Températures du fluide frigorigène (air/eau) selon ESEER ; sortie du frigoporteur 7 °C
Charge
100 %
75 %
50 %
25 %
Température d'entrée du frigorigène
30 °C
26 °C
22 °C
18 °C
Température de l'air extérieur
35 °C
30 °C
25 °C
20 °C
Utilisation de l'indice énergétique
Le graphique ci-dessous illustre l'importante pondération de la charge partielle entre 75 % et 25 %, ainsi que la
faible durée à pleine charge, selon l'ESEER (Europe) et l'IPLV (Amérique).
fig.8:
Pondération des niveaux de charges dans l'ESEER et l'IPLV
15
Introduction
Après la définition de l'indice à utiliser et après l'évaluation de l'énergie totale requise par l'installation en mode
été (en kW/h), la consommation électrique saisonnière (en kW/h) peut être calculée à l'aide de l'équation suivante :
Energie absorbée = énergie demandée / indice de rendement
La consommation d'énergie effective peut être déterminée plus précisément à l'aide d'un calcul « dynamique »,
qui intègre l'exploitation, le lieu d'implantation et le comportement d'exploitation de l'installation. Le concepteur
de l'installation est en mesure de réaliser les calculs.
Le dimensionnement ESEER doit un critère de comparaison important dès les appels d'offres pour des installations de réfrigération. La figure suivante montre des exemples de courbes de puissance et des valeurs ESEER
qui en résultent pour les groupes refroidisseurs de liquide FEA Grasso.
fig.9:
Exemples de courbes ESEER pour groupes refroidisseurs de liquide GEA Grasso
X
Niveaux de charge
Y
EER
A
BluGenium 1200 (12/7) ; ESEER > 9,5
B
BluAstrum 1000 (12/7) ; ESEER 8.1
C
BluAstrum 1000 (12/6) ; ESEER 7.7
D
FX P (12/7) sans VSD ; ESEER 6.1
E
BluAir 1000 (12/7) ; ESEER 5.6
16
2
2.1
Techniques de machines et d'installations
TECHNIQUES DE MACHINES ET D'INSTALLATIONS
Séries essentielles de groupes refroidisseurs de liquide
Les systèmes décrits ci-après sont des séries de base et servent à l'illustration des possibilités d'installation de
groupes refroidisseurs de liquide.
La solution hydraulique est présentée sous forme d'une installation à circuits doubles. Le groupe refroidisseur de
liquide alimente le circuit primaire. L'accumulateur alimente le circuit secondaire (circuit de consommateurs).
2.1.1
Groupe refroidisseur de liquide refroidi par eau pour l'installation à l'intérieur avec
condenseur extérieur
La série présentée dans cette illustration part d'un groupe refroidisseur de liquide compact refroidi par eau, qui
est alimenté en eau par une pompe de recirculation primaire. Les consommateurs sont alimentés par une
pompe de recirculation secondaire à partir d'un accumulateur tampon à deux circuits (dérivation hydraulique).
Grâce à la séparation en deux circuits, cette structure permet un découplage des flux volumiques d'eau du
groupe refroidisseur de liquide et des consommateurs.
Côté condenseur, un mélange d'eau et de glycol est utilisé comme fluide frigorigène, qui est acheminé par une
pompe de recirculation vers un condenseur. La solution présentée permet une récupération partielle ou intégrale
simple de la chaleur de condensation. Elle peut être réalisée par l'intégration directe des consommateurs, ou par
le découplage de la chaleur via un échangeur de chaleur.
La considération du prélèvement de chaleur possible est important pour le dimensionnement du condenseur.
fig.10:
Installation intérieure d'un groupe refroidisseur de liquide refroidi par eau avec condenseur extérieur
1
Groupe refroidisseur de liquide
2
Pompe de recirculation primaire
3
Accumulateur tampon à double circuit (dérivation hydraulique)
4
Consommateur
5
Pompe de recirculation secondaire
6
Pompe de fluide frigorigène
7
Condensateur
17
2.1.2
Groupe refroidisseur de liquide déporté pour l'implantation à l'intérieur, avec condenseur externe refroidi par air
Un groupe refroidisseur de liquide divisé, une série équipée d'un évaporateur, est alimenté en eau par une
pompe de recirculation primaire. Les consommateurs sont alimentés par une pompe de recirculation secondaire
à partir d'un accumulateur tampon à deux circuits (dérivation hydraulique).
fig.11:
Installation intérieure d'un groupe refroidisseur de liquide refroidi par air avec condenseur externe
1
2
3
4
Consommateur
5
6
Condenseur
18
2.1.3
Groupe refroidisseur de liquide refroidi par air pour l'implantation à l'extérieur
La série présentée dans cette illustration part d'un groupe refroidisseur de liquide compact refroidi par air, qui est
alimenté en eau ou en mélange eau/glycol par une pompe de recirculation. Les consommateurs sont alimentés
directement, pour la compensation de charge un accumulateur tampon à double circuit est intégré.
Sur la série illustrée, l'ensemble du circuit d'eau doit être protégé du gel. Alternativement, le circuit d'eau peut
être équipé de plus d'un échangeur de chaleur pour obtenir une séparation entre la zone extérieure protégée du
gel et la zone intérieure.
fig.12:
Installation extérieure d'un groupe refroidisseur de liquide refroidi par air
1
2
3
4
Consommateur
5
tous les systèmes décrits ci-dessus sont des séries de base et servent à l'illustration des possibilités d'installation de groupes refroidisseurs de liquide. La solution hydraulique – installation à un ou deux circuits – est utilisable indépendamment du modèle de groupe refroidisseur de liquide.
19
2.2
Critères de sélection et limites d'exploitation
Dimensionnement
Le dimensionnement des installations à eau froide repose souvent sur des états d'air extérieur de 35 °C / 40 %
d'humidité relative et de 5-8 K de différence de température par rapport à la température ambiante.
Il convient de noter que, plus la température extérieure définie est élevée, plus le nombre d'heures à températures extérieures exceptionnellement élevées est faible.
Dans le domaine de la climatisation humaine, il convient donc de s'interroger s'il est judicieux de dimensionner
l'ensemble de l'installation à eau froide pour ces valeurs maximales.
Souvent, il suffit de dimensionner le groupe refroidisseur de liquide pour un cas de charge plus fréquent (par ex.
90 % de la pleine charge) et de veiller à ce qu'aux températures extérieures maximales possibles, la limite d'exploitation du groupe refroidisseur de liquide ne soit pas dépassée.
fig.13:
Répartition de la température en jours à Berlin en 2013
Sur les installations à eau froide dans l'industrie, cela doit être défini en fonction des besoins du processus.
Le cas échéant, la puissance frigorifique nécessaire doit être assurée ici sous toutes les conditions.
De plus, il convient de tenir compte du fait que dans les zones urbaines, un « macroclimat » peut s'installer, dont
les températures extérieures sont plus élevées qu'à la campagne en raison de l'accumulation de l'énergie.
Les points suivants sont à prendre en compte pour le dimensionnement :
•
Lorsque les températures extérieures augmentent, la puissance frigorifique des groupes refroidisseurs de
liquide diminue, et parallèlement leur puissance absorbée s'accroit.
•
Si des récupérateurs de chaleur ou des condenseurs externes sont utilisés à des températures externes
plus élevées, la surface d'échangeur de chaleur doit être plus importante.
Les dimensions et le poids du groupe refroidisseur de liquide augmentent.
•
Si des récupérateurs de chaleur ou des condenseurs externes très silencieux sont nécessaires, la surface
d'échangeur de chaleur doit être plus importante.
Les dimensions et le poids du groupe refroidisseur de liquide augmentent.
•
20
Pour le groupe refroidisseur de liquide, une température d'eau froide plus basse correspond à une puissance moins importante et un rendement réduit, tandis qu'une température d'eau froide plus élevée correspond à une puissance accrue avec un bon rendement.
•
Un critère important dans le domaine de la climatisation humaine est le besoin de déshumidification. Plus la
composante de puissance pour la déshumidification doit être importante, plus la température d'eau froide
doit être basse.
Si une composante de déshumidification minime ou inexistante est nécessaire, la température de l'eau
froide peut être plus élevée.
Dans la pratique, on obtient alors un équilibre économique entre la température de l'eau froide et une surface d'échangeur de chaleur plus importante au niveau des consommateurs. Cela peut être appliqué de
manière positive par exemple sur les installations d'activation de pièces.
Pour le domaine industriel, la température de l'eau froide découle généralement des valeurs fournies par les processus.
Nota!
L'utilisation de glycol à la place de l'eau dans le circuit d'eau froide requiert parfois d'importantes augmentations des surfaces d'échangeur de chaleur sur les consommateurs.
Limites d'exploitation des groupes refroidisseurs de liquide
Les limites d'exploitation des groupes refroidisseurs de liquide dépendent essentiellement des paramètres de
conception respectifs des différents éléments. Il s'agit notamment de la pression de conception, de la température de conception et des pressions différentielles requises pour les éléments limiteurs de pression.
Pression de conception
La pression de conception des éléments sous pression d'un groupe refroidisseur de liquide définit la limite
d'exploitation supérieure, c'est-à-dire la température d'évaporation maximale du groupe refroidisseur de
liquide en fonction du frigorigène utilisé. Les groupes refroidisseurs de liquide GEA Grasso sont optimisés
pour l'utilisation de l'ammoniac, un frigorigène naturel. La pression de conception standard est de 25 bar
(compresseur à piston) ou 28 bar (compresseur à vis), en fonction du modèle de compresseur.
Température de conception
La température de conception des éléments utilisés définit notamment la limite d'exploitation inférieure,
c'est-à-dire la température d'évaporation minimale du groupe refroidisseur de liquide. La température de
conception minimale possible pour les groupes refroidisseurs de liquide dépend essentiellement des matériaux mis en œuvre. L'utilisation des matériaux adaptés respectifs par le fabricant permet une température
de conception minimale de jusqu'à -45 °C.
Pression de service maximale possible
Pour la protection de tous les éléments contre les surpressions (défaillance), quelques éléments limiteurs de
pression (manocontacteur, soupape de décharge, soupape de sécurité) sont installés en plus de la commande du groupe refroidisseur de liquide. Ces éléments de la chaîne dite « de sécurité » sont activés le cas
échéant par paliers en fonction de la pression constituée. Afin d'assurer leur fonctionnement, un certain
écart de pression doit être respecté par rapport à l'élément suivant respectif. Cette chaîne de sécurité
requiert généralement une plage de pression de 4-5 bar en dessous de la pression de service maximale PS.
Pour la définition de limites d'exploitation applicables de manière générale pour les groupes refroidisseurs de
liquide GEA Grasso, les limites admissibles respectives des températures d'évaporation et de condensation sont
optimales. Cette approche permet une présentation graphique des « Limites d'exploitation » de tous les groupes
refroidisseurs de liquide disponibles, indépendamment du type de condensation du frigorigène. Les températures / différentes de températures respectives possibles côté frigoporteur (évaporateur) et côté fluide frigorigène
(condenseur) dépendent des éléments utilisés et des fluides.
21
fig.14:
Limites d'emploi
X
Température d'évaporation t0 en °C
Y
Température de condensation Tc en °C
A
FXP, FXP duo
B
FXGC, FXG duo
C
BluAstrum, BluAir
D
BluGenium
G
à moins de 0 °C, l'utilisation d'un antigel est indispensable
Côté froid (évaporateur)
Par défaut, une température différentielle de 5-6 K entre les températures d'entrée et de sortie du frigoporteur est appliquée.
Tous les liquides habituels sont adaptés comme frigoporteurs pour les groupes refroidisseurs de liquide
GEA Grasso. Les températures de sortie minimales sont définies en fonction de la limite de gel respective.
Dans ce contexte, il convient de respecter un écart de plusieurs Kelvin par rapport à la limite de gel.
Pour les applications dites « à eau glacée » (sortie d'eau à 1 °C), le fabricant propose des groupes refroidisseurs de liquide spécialement adaptés. Le fabricant utilise presque exclusivement des échangeurs thermiques à plaques comme évaporateurs. Ceux-ci peuvent être adaptés aux différences de température nécessaires sur une plage très étendue.
Côté chaud (condenseur)
La condensation du frigorigène compressé peut être réalisée de différentes manières. Par principe, le fabricant différentie entre les condenseurs refroidis par eau, les condenseurs refroidis par air et les condenseurs
à évaporation. Sur les condenseurs refroidis par eau, le modèle (échangeur thermique à faisceau de tubes
ou à plaques) définit les températures différentielles possibles entre l'entrée et la sortie du fluide frigorigène.
Par principe, ni les fluides frigorigènes, ni les températures différentielles souhaitées ne sont limitées, puisque les échangeurs de chaleur peuvent être adaptés largement.
Les condenseurs refroidis par air ainsi que les condenseurs à évaporation exigent une différence plus importante entre la température de condensation et la température d'entrée d'air ou la température mesurée au
thermomètre à bulbe humide. Pour de plus amples informations au sujet de ces types de condenseur, nous
recommandons la littérature spécialisée des fournisseurs respectifs.
22
Fluides côté évaporateur et condenseur
Un certain nombre de liquides sont adaptés comme fluides côtés froid et chaud. La première position est
occupée par l'eau, puisqu'elle est économique et possède des propriétés de substance optimales. Ces seuls
inconvénients sont la limite de gel à 0 °C et, en fonction de la qualité de l'eau, sa tendance à la corrosion
des aciers spéciaux. (voir le chapitre « Exigences envers la qualité de l'eau, valeurs limites »).
23
2.3
Protection antigel et glycol
Sur les installations à eau froide équipées de groupes refroidisseurs de liquide ou de groupes de récupération
de chaleur, sur lesquelles ces appareils et éléments d'installation sont implantés à l'extérieur, la protection antigel doit bénéficier d'une attention particulière.
Si des températures inférieures à +4 °C peuvent apparaître dans le système, les mesures suivantes sont possibles pour protéger l'installation contre le gel :
1. Utilisation de glycols ou de saumures
Dans ce cas, il convient de tenir compte des modifications des caractéristiques techniques de l'installation
d'eau froide.
2. Chauffages antigel électriques
Tous les éléments en eau doivent être isolés et dotés de chauffages antigel et de chauffages de conduites.
Nota!
Une alimentation distincte est nécessaire afin d'assurer la fonction de protection lorsque l'installation est à l'arrêt.
3. Vidange de l'installation d'eau froide en dehors de la période de réfrigération
Cette mesure décrite aux points 1 et 2 n'est pas nécessaire, si la réfrigération n'est plus nécessaire dès une
température extérieure de +6 °C.
Dans ce cadre, il convient néanmoins de tenir compte des frais et de la main d'œuvre nécessaires pour la
vidange et le remplissage de l'installation d'eau froide, ainsi que de la corrosion plus importante des éléments vidangés.
La méthode la plus couramment employée dans la pratique est l'utilisation de produits antigel. Les produits utilisés en fonction des exigences et des cas d'application sont l'éthylène-glycol, le propylène-glycol, ainsi que les
mélanges de temper ou d'éthanol.
Le rapport de mélange est calculé comme suit (exemple) :
Rapport de mélange
Protection antigel jusqu'à
Composante d'éthylène-glycol (% vol.)
-10 °C
20 %
-20 °C
34 %
-30 °C
44 %
-40 °C
52 %
Les influences décrites ci-dessous doivent systématiquement être prises en compte lors de la planification et de
la réalisation des installations d'eau froide.
24
Nota!
•
En fonction de leur type et de leur concentration, les produits antigel dans les circuits d'eau modifient les caractéristiques techniques des produits :
par ex. des conduites, des vannes, des soupapes, des filtres d'eau, des échangeurs de chaleur,
des appareils de chauffage et de réfrigération, des pompes, des groupes refroidisseurs de
liquide, des pompes à chaleur.
•
Les augmentations de pertes de pression souvent observées diminuent les performances des
refroidisseurs, réchauffeurs et pompes.
•
Plus la viscosité cinématique (viscosité) est élevée, plus ces influences sont importantes.
25
2.4
Frigorigène
2.4.1
Les frigorigènes sont classés en fonction de leur inflammabilité et de leur toxicité.
Le tableau suivant fournit une vue d'ensemble des classes des frigorigènes utilisés par le fabricant dans les
groupes refroidisseurs de liquide. Voir à ce sujet aussi EN 378-1:2012-08 ; annexe E.
Groupe de sécurité
Frigorigène
A1 - faible toxicité - pas de propagation des flammes
R134a, R404A, R407C, R410A, R507A, CO2
B2 - toxicité accrue - faible propagation des flammes
ammoniac / R717
Sur les groupes refroidisseurs de liquide et en fonction de leur puissance et modèle de compresseur, les frigorigènes HFKW sans chlore R134a, R407C, R410A et l'ammoniac en tant que frigorigène naturel (R717) ont pu
s'établir. Contrairement au R134a, les frigorigènes R407C et R410A sont des frigorigènes non azéotropes. Il
s'agit de mélanges composés de différents frigorigènes à substance unique.
fig.15:
Composition des frigorigènes
A
R134a
B
R407C
C
R410A
D
R717
E
R32
F
R125
26
2.4.2
Données techniques
En comparant ces quatre frigorigènes, une installation de réfrigération requiert pour une même puissance et des
conditions identiques en matière de compresseurs, d'échangeurs de chaleur, etc. des éléments optimisés pour
le frigorigène respectif.
fig.16:
Données techniques des frigorigènes
1
Rapport de pression pc/po
2
Pression différentielle pc-po
3
Puissance frigorifique volumétrique
A
R134a
B
R407C
C
R410A
D
R717
En raison de la plage de pression élevée du frigorigène R410A, il présente des exigences spéciales envers la
résistance à la pression. Malgré la plage de pression élevée, le débit de refoulement nécessaire pour le R407C,
l'ammoniac et tout particulièrement le R410A est plus faible en raison de la puissance frigorifique volumétrique.
27
2.4.3
Les frigorigènes et la protection de l'environnement
Les frigorigènes HFKW sans chlore cités ci-dessus font partie de la catégorie des gaz à effet de serre.
L'émission de ces substances contribue à l'effet de serre.
Comme ces frigorigènes sont exempts de chlore, ils ne nuisent pas à la couche d'ozone.
GWP et ODP pour différents frigorigènes
Frigorigène
GWP
ODP
Ammoniac / R717
0
0
CO2
1
0
R134a
1300
0
R407C
1650
0
R410A
1980
0
GWP (Greenhouse Warming Potential ou Global Warming Potential) - Potentiel d'effet de serre
Le facteur GWP sert à illustrer le potentiel d'effet de serre par rapport au CO2. Le facteur GWP indique de
combien la contribution à l'effet e serre direct est plus important (par rapport au CO2). L'effet de serre lors de
l'émission de 1 kg R134a est équivalent à celui de l'émission de 1 300 kg CO2. Comme le gaz n'est décomposé que lentement dans l'atmosphère, un horizon temporel de 100 ans est appliqué. Il convient toutefois de
tenir compte du fait que les installations de réfrigération à R410A sont celles qui requièrent le moins de frigorigène par kW de puissance frigorifique, ce qui peut réduire considérablement les volumes de remplissage
(jusqu'à 50 % de moins).
ODP (Ozone Depletion Potential) - Potentiel de destruction d'ozone
L'ODP correspond à la puissance d'une combinaison desctructrice d'ozone. Comme valeur de comparaison,
le potentiel de destruction d'ozone du R11, un frigorigène FCKW à présent interdit, est appliqué avec un
ODP = 1.
Ordonnance relative aux gaz F
L'ordonnance des gaz F est une réglementation européenne pour le contrôle (par ex. des contrôles d'étanchéité réguliers) d'installation contenant certains hydrocarbures fluorés à effet de serre (FKW). Elle est en
vigueur depuis le 4 juillet 2006 ou le 4 juillet 2007.
Dans le cadre d'une révision de cette ordonnance (protection climatique), le Parlement Européen (PE) a
décidé de limiter jusqu'en 2030 les quantités commercialisées des hydrocarbures fluorés partiellement halogénéisés (HFKW) progressivement à un cinquième des volumes vendus actuellement (21 pour-cent).
De plus, des interdictions ont été prononcées pour les gaz F avec un potentiel d'effet de serre (GWP) particulièrement élevé, et ce pour plusieurs domaines d'application (techniques de réfrigération, installations
d'extinction d'incendies). A compter de 2020 déjà, des limitations du GWP maximal s'appliqueront et interdiront l'utilisation de certains gaz F (par ex. le R404a). De ce fait, les frigorigènes naturels tels que l'ammoniac
deviendront à long terme les frigorigènes les plus politiquement corrects, puisqu'ils ne sont pas concernés
par l'ordonnace relative aux gaz F.
28
2.5
Groupes refroidisseurs de liquide en version déportée
Outre les groupes refroidisseurs de liquide équipés entièrement en usine avec un condenseur, les groupes
refroidisseurs de liquide exploités sont souvent du type déporté.
Cela signifie que le groupe refroidisseur de liquide livré au départ d'usine ne possède pas de condenseur, mais
a uniquement été dimensionné pour la température de condensation demandée.
Le client choisit alors lui-même un condenseur adapté et le relie au groupe refroidisseur de liquide déporté livré.
Le condenseur externe (déporté) est soit un condenseur refroidi par air, soit un condenseur à évaporation.
2.5.1
Refroidissement d'huile selon le principe du thermosiphon
Si un groupe refroidisseur de liquide est exploité avec un condenseur externe, et si aucun fluide frigorigène (eau
ou mélange eau/glycol) n'est disponible pour le refroidissement de l'huile, nous recommandons le refroidissement d'huile selon le principe du thermosiphon décrit dans la figure ci-dessous.
fig.17:
Circuit de refroidissement d'huile à thermosiphon
1
2
Condenseur externe (refroidi par air ou condenseur à évaporation)
3
Collecteur
4
Refroidisseur d'huile
5
Gaz chaud du compresseur
6
Conduite 1 (condensat provenant du condenseur)
7
Conduite 2 (vapeur provenant du collecteur)
8
Condensat acheminé vers l'évaporateur
H
= Hmin + 0,5 m, hauteur au-dessus du collecteur exigée pour le condenseur
Pour déterminer la hauteur minimale au-dessus du collecteur exigée pour le condenseur, la perte de pression
totale dans le circuit du condenseur à évaporation – collecteur – condenseur à évaporation via les conduites,
vannes, électrovannes, condenseurs et collecteurs doit être calculée.
29
fig.18:
Calcul de la hauteur minimale à respecter
Δp
Perte de pression en Pa
ρ
Densité du frigorigène en kg/m3
g
Accélération de la pesanteur
L'alimentation du frigorigène (7) s'évaporant lors du refroidissement de l'huile vers la conduite de pression doit
être amenée aussi près que possible de l'entrée du condenseur (voir la figure du circuit de refroidissement
d'huile à thermosiphon).
Valeurs empiriques pour les différences de hauteur à respecter entre le collecteur et le condenseur
Perte de pression du condenseur utilisé
Différence de hauteur minimale à respecter
(en Pa)
(en m)
5 000
0,9
10 000
1,9
20 000
3,7
30 000
5,5
40 000
7,3
50 000
9,1
Nota!
Pour la fonction de refroidissement d'huile selon le principe du thermosiphon, il convient de
respecter impérativement les différences de hauteur minimales entre le collecteur et le condenseur !
Vitesses à respecter
Conduite
Vitesse d'écoulement
Conduite 1
Conduite à liquide
(6, voir la figure du circuit de refroidissement d'huile à
thermosiphon)
0.3 ... 0,8 m/s
Conduite 2
Conduite de vapeur
30
(7, voir la figure du circuit de refroidissement d'huile à
thermosiphon)
2.0 ... 6,0 m/s
Nota!
Les éléments intégrés (vannes) et les longueurs de conduites des conduites 1 ou 2 augmentent la différence de hauteur à respecter !
La conduite de vapeur de frigorigène, c'est-à-dire la conduite 2 (7), doit être posée avec une
inclinaison montante continue jusqu'au-delà de l'entrée du condenseur. Elle ne doit présenter
aucune poche !
31
2.5.2
Condenseurs externes
Nota!
Les consignes suivantes sont importantes pour l'exploitation fiable d'un groupe refroidisseur
de liquide équipé de condenseurs externes (déportés).
Si un groupe refroidisseur de liquide équipé d'un condenseur externe est mis hors service à des températures
extérieures basses (température extérieure < température de la salle des machines), le frigorigène peut s'accumuler dans le condenseur. Les températures extérieures basses retiennent le condensat dans le condenseur.
Lors de la remise en service, le compresseur côté aspiration manque de frigorigène. Il ne peut pas refouler suffisamment de frigorigène, ni constituer la pression nécessaire qui lui permettrait de chasser le frigorigène du condenseur. La pression d'aspiration chute et provoque des dysfonctionnements de l'aspiration.
Attention!
Bloquer l'entrée et la sortie du condenseur pendant l'arrêt. Ainsi, le frigorigène liquide ne peut
pas s'accumuler dans le condenseur, ce qui permet d'éviter les dysfonctionnements.
fig.19:
1
2
Electrovanne à l'entrée de frigorigène du condenseur
3
Electrovanne à la sortie de frigorigène du condenseur
H
= Hmin + 0,5 m
32
fig.20:
1
2
3
H
= Hmin + 0,5 m
33
Blocage du condenseur externe à refroidissement par eau en cas de refroidissement par huile via un circuit de frigorigène séparé
fig.21:
Blocage du condenseur externe à refroidissement par eau en cas de refroidissement par huile via un circuit de frigorigène séparé
1
2
3
4
Electrovanne du refroidissement par huile à l'entrée du frigorigène
5
Electrovanne du refroidissement par huile à la sortie du frigorigène
H
= Hmin + 0,5 m
Les électrovannes à l'entrée de frigorigène du condenseur et à la sortie de frigorigène du condenseur, ainsi que,
pour la troisième suggestion (blocage du condenseur externe à refroidissement par air en cas de refroidissement à l'huile via un circuit de frigorigène séparé), les électrovannes du refroidissement par huile à l'entrée du
frigorigène et du refroidissement par huile à la sortie du frigorigène sont pilotées en fonction du fonctionnement
du compresseur et de la température extérieure.
Position des électrovannes en fonction de l'exploitation du compresseur
Etat du compresseur
Electrovannes
MARCHE
OUVERT
ARRET et température extérieure < valeur de réglage
FERME
34
Nota!
Si le condenseur externe est bloqué par des vannes à l'arrêt (voir figures dans la section Condenseurs externes), ces vannes doivent avoir été ouvertes avant la demande du groupe refroidisseur de liquide !
35
Installation
3
3.1
INSTALLATION
Salle des machines (selon En 378 : salle des machines spéciale)
Une salle des machines est un local destiné uniquement à l'implantation de l'installation de réfrigération complète ou de parties de celle-ci. Elle n'est accessible qu'aux techniciens qualifiés pour la maintenance et la réparation de l'installation de réfrigération [EN 378-1:2012-08 ; 3.2.2].
3.2
Zones d'implantation
Les zones d'implantation pour installations de réfrigération sont réparties en trois classes. Ces classes d'implantation sont affectées selon les exigences de sécurité.
•
Classe A
Présence d'un nombre incontrôlé de personnes (par ex. bâtiments publics, hôpitaux, immeubles d'habitation,
théâtres, supermarchés, écoles, hôtels, etc.)
•
Classe B
Présence d'un nombre limité de personnes, dont certaines sont familiarisées avec les conditions spécifiques
et les mesures de sécurité générales (par ex. bâtiments administratifs et commerciaux, laboratoires, locaux
destinées à des fins de production et de travail générales)
•
Classe C
Locaux et bâtiments auxquels seuls les personnes autorisées ont accès (par ex. bâtiments de production,
chambres froides, laiteries, abattoirs, zones non publiques des supermarchés) [EN 378-1:2012-08 ; 4.2.4]
36
3.3
Installation
Exemples pour des dispositions de salles des machines
fig.22:
fig.23:
La mise en place d'un accès à la salle des machines exclusivement de l'extérieur (exemple 1) ou la mise en
place d'un sas (exemple 2) permet d'éviter tout accès direct public à la salle des machines. Le choix de l'une des
ces dispositions permet de transformer toutes les autres zones du bâtiment en zones d'implantation de classe C.
37
Installation
3.4
Emplacement dans des bâtiments
L'accès séparé à la salle des machines dans cet hôtel
(emplacement au 1er sous-sol) permet l'emplacement
dans une zone de classe C pour une quantité de remplissage illimitée. Les sous-sols ne sont soumis à
aucune restriction, si toutes les autres exigences
envers les salles des machines sont respectées.
Voir à ce sujet EN 378-1:2012-08 ; 3.2 et l'annexe C,
ainsi que la norme EN 378-1:2012-08 ; 4.2.
fig.24:
Dans la figure « Emplacement au 2ème sous-sol », la
salle des machines ne possède pas d'entrée séparée.
De ce fait, seule la présence de collaborateurs instruits est autorisée dans le local avec l'accès à la salle
des machines, conformément à la zone d'emplacement de classe C EN 378.
fig.25:
38
Installation
La salle des machines possède une entrée séparée
via la cage d'escalier et n'est accessible qu'aux personnes autorisées ; ainsi, l'emplacement dans la figure
« Emplacement à l'étage » correspond de nouveau à
la classe C EN 378-1:2008-06 sans restrictions en
matière de quantité de remplissage.
fig.26:
39
Installation
3.5
Quantité de remplissage de frigorigène en fonction du lieu d'implantation de l'installation
[EN 378-1:2012-08 ; annexe C]
L'évaporateur du groupe refroidisseur de liquide refroidit le frigoporteur circulant en circuit fermé. Il n'a donc
aucun contact direct avec les produits à refroidir. Ainsi, le groupe refroidisseur de liquide selon EN
378-1:2012-08 ; 4.1.3 est toujours intégré dans un circuit indirect côté frigoporteur.
Le tableau ci-dessous est un extrait du tableau C.1 de la norme EN 378-1:2012-08 ; annexe C, les quantités de
remplissage s'appliquent au circuit indirect.
Quantité de remplissage de frigorigène en fonction du lieu d'implantation
Classe de fri- Zone d'implantation
gorigène
Lieu d’emplacement
Quantité de remplissage 1
A1
pas de salle des machines
< PGW2 x V3
compresseur et collecteur de
liquide dans une salle des
machines sans présence de
personnes ou à l'extérieur
sans restrictions
Classe A
Zone d'implantation générale
tous les éléments en contact
sans restrictions
avec le frigorigène dans la
salle des machines sans présence de personnes ou à l'extérieur
Classe B
Zone d'implantation surveillée
et
< PGW2 x V3 .
Classe C
Zone d'implantation à laquelle
seules les personnes autorisées ont accès
Dans les sous-sols ou dans
les étages sans sorties de
secours suffisantes :
Aucune autre restriction.
sans restrictions
sans restrictions
1
Lors de l'utilisation de plusieurs groupes refroidisseurs de liquide dans une salle des machines, seul le groupe refroidisseur de
2
PGW Valeur limite pratique [kg/m3], voir EN 378-1:2012-08 ; annexe F3 et annexe E
3
V: Volume du local [m3]
liquide le plus puissant sera pris en compte !
40
Installation
gorigène
B2
Classe A
en fonction du lieu d'implantation
sans restrictions
< PGW2 x V3
< PGW2x V3
sans restrictions, si aucune
liaison directe vers les zones
de la classe A et B n'est disponible, mais qu'il existe une
sortie à l'extérieur
≤ 10 kg
sans restrictions, aucune liaison directe vers les zones
dans lesquelles des personnes sont présentes
sans restrictions, aucune liaison directe vers les zones
dans lesquelles des personnes sont présentes
≤ 50 kg pour max. 1 personne /
Zone d'implantation générale
Classe B
Zone d'implantation surveillée
Classe C
Zone d'implantation à laquelle
seules les personnes autorisées ont accès
10 m2 de surface
et la présence de suffisamment de sorties de secours,
sinon ≤ 10 kg
1
41
Installation
gorigène
sans restrictions
sans restrictions
1
42
3.6
Installation
Valeurs limite pratiques pour différents frigorigènes
La concentration de frigorigène maximale dans une zone fréquentée par les personnes, qui ne requiert pas
encore de mesures spécifiques pour la fuite de ces personnes est définie selon EN 378-01:2012-08 ; annexe F.
3.1 comme la valeur limite pratique (kg de frigorigène / m3 de volume du local).
Valeurs limite pratiques pour différents frigorigènes
Frigorigène
Classe de frigorigène
Valeur limite pratique selon EN 378-1-1:2012-08
R134a
A1
0,25 kg/m3
R404A
A1
0,48 kg/m3
R407C
A1
0,31 kg/m3
R410A
A1
0,44 kg/m3
R507A
A1
0,49 kg/m3
R717
B2
0,00035 kg/m3
Annexe Tableaux E.1, E.2 et E.3
43
Installation
3.7
Comparaison entre les installations à ammoniac et les installations de réfrigération à
remplissages de frigorigène A1
Exigences générales
Dispositif détendeur sur chaque cuve de pression
A1
B2 (NH3)
nécessaire
nécessaire
nécessaire
nécessaire
nécessaire
nécessaire
peut purger
dans la salle des
machines lorsque la valeur
limite pratique
selon EN
378-1:2012-08 ;
Tableau E.1
n'est pas dépassée
dirigée sans risques vers l'extérieur ou un dispositif d'absorption
nécessaire
nécessaire
[EN 378-2:2012-08 ; 6.2.6.2 Figure 1 - Partie B]
Dispositif d'affichage lors de l'utilisation de dispositifs détendeurs à partir
d'un volume de remplissage de frigorigène de 300 kg
[EN 378-2:2012-08 ; 6.2.6.5]
Dispositif détendeur sur le groupe de froid
[EN 378-2:2012-08 ; 6.2.6.2]
Conduite de purge en aval du dispositif détendeur
[EN 378-2:2012-08 ; 6.2.6.6 d)]
Utilisation d'un limiteur de pression à homologation de type et d'un
second limiteur de pression de sécurité à homologation de type parallèle
connecté électriquement en série, avec dispositif détendeur pour le compresseur avec un débit volumique dotal > 25 l/s]
[EN 378-2:2012-08 ; 6.2.6.2 Figure 1 - Partie B
44
Installation
Exigences lors de l'installation du groupe de froid dans la salle des machines
Dispositif de coupure déporté pour l'installation (arrêt d'urgence) à l'extérieur de la salle des machines, à proximité de la porte, mais également
dans la salle des machines
A1
B2 (NH3)
nécessaire
nécessaire
nécessaire
nécessaire
nécessaire
nécessaire7
nécessaire
nécessaire
nécessaire
nécessaire
non nécessaire
nécessaire 8
non nécessaire
nécessaire 9
[EN 378-3:2012-08 ; 5.1f) et 5.8]
Ventilation de la salle des machines 4 ;5
[EN 378-3:2012-08 ; 5.16]
Surveillance de fuites de frigorigène par des détecteurs
[EN 378-3:2012-08 ; 7.1]
et déclenchement de l'alarme en cas de dépassement positif de la valeur
limite pratique (voir chapitre « Valeurs limites pratiques pour différents frigorigènes »)
[EN 378-3:2012-08 ; 7.3 ; 8]6
Mise à disposition d'équipements de protection individuels
[EN 378-3:2012-08 ; annexe A2]
Mise à disposition d'un appareil respiratoire avec filtre (masque de protection) ou d'un appareil respiratoire indépendant
[EN 378-3:2012-08 ; A.2 et A.3]
Mise en place d'une douche de secours pour le corps et d'une douche
oculaire
[EN 378-3:2012-08 ; A.3.4]
Détecteurs dans le circuit de frigoporteur / fluide de réfrigération
[EN 378-3:2012-08 ; 8.7]
Ventilation mécanique
Le volume d'air pour la ventilation mécanique est calculé comme suit selon EN 378-3 :
4
La salle des machines doit être équipée d'une ventilation mécanique, qui puisse être enclenchée et désenclenchée à l'extérieur
5
La ventilation mécanique doit être déclenchée par les détecteurs de frigorigène lorsqu'ils détectent la valeur limite d'alarme infé-
6
La ventilation mécanique doit être déclenchée par les détecteurs de frigorigène lorsqu'ils détectent la valeur limite d'alarme infé-
7
Valeurs limite applicables aux installations de réfrigération à ammoniac : valeur limite inférieure 500 ppm (VV) ; valeur limite
8
à partir d'un volume de remplissage >1 000 kg d'ammoniac [EN 378-3:2012-08 ; annexe A.3.4]
9
à partir d'un volume de remplissage de 500 kg d'ammoniac
de la salle des machines [EN 378-3:2012-08 ; 5.1g]
rieure ; en cas de défaillance de la ventilation, une alarme doit être déclenchée [EN 378-3:2012-08 ; 5.16.3]
rieure ; en cas de défaillance de la ventilation, une alarme doit être déclenchée [EN 378-3: 2012-08 ; 5.16.3]
supérieure 30 000 ppm (V/V) [EN 378-3:2012-08 ; 8.7]
45
Installation
fig.27:
Calcul du volume d'air pour la ventilation mécanique
VL
débit volumique d'air mécanique nécessaire en m3/h
m
Masse de frigorigène en kg dans l'installation de réfrigération avec le plus grand volume de remplissage
Nota!
Un remplacement d'air correspondant à 15 fois le volume d'air par heure est suffisant pour le
système de ventilation de secours.
Attention!
Comme le gaz des frigorigènes R134A, R407C et R410A est plus lourd que l'air, au moins 50 %
de l'air à évacuer doivent être prélevés à l'endroit le plus bas de la salle des machines. Sur les
installations de réfrigération à ammoniac, l'aspiration de la salle des machines doit se trouver
en haut, c'est-à-dire sous le plafond, puisque le gaz d'ammoniac qui s'échappe est plus léger
que l'air.
Remplacement d'air nécessaire pour l'évacuation de la chaleur de dissipation
La chaleur dissipée par les éléments chauds d'un groupe refroidisseur de liquide, tels que le côté refoulement du
compresseur et le séparateur d'huile, ainsi que la chaleur dissipée par le moteur électrique, doit être évacuée via
la ventilation de la salle des machines. Comme grandeur pour le volume de chaleur à évacuer, il convient d'appliquer une valeur de 9 % de la puissance moteur installée.
fig.28:
Calcul du volume d'air pour l'évacuation de la chaleur dissipée
VW
volume d'air nécessaire pour la chaleur dissipée à évacuer
QA
0,09 * P installée, chaleur dissipée, 9 % de la puissance moteur installée en W
ρ
densité de l'air en kg/m3
Cp
capacité thermique massique de l'air en kJ/kg K
Δt
différence calculée à partir de la température maximale de la salle des machines, moins l'air ambiant maximal en K
Exemples de calcul du remplacement d'air nécessaire dans les salles de machines
Puissance frigorifi- Puissance moteur
que *
nécessaire *
FX PP 1500
46
Chaleur dissipée à
évacuer
Volume de remplissage de frigorigène
kW
kW
kW
kg
1540
285
26
190
Installation
Exemples de calcul du remplacement d'air nécessaire dans les salles de machines
Puissance frigorifi- Puissance moteur
que *
nécessaire *
Chaleur dissipée à
évacuer
Volume de remplissage de frigorigène
BluAstrum1000
1120
210
19
125
FX GC PP 600
820
140
13
70
* à des températures de frigoporteur de 16/6 °C, à des températures de fluide de réfrigération de 30/35 °C
Comparaison des volumes d'air calculés
Volume d'air VL avec ventilation mécanique
Volume d'air VW pour l'évacuation de la
chaleur dissipée **
(EN 378-3) en fonction du volume de
remplissage de frigorigène
Calcul selon les équations figurant ci-dessus
FX PP 1500
1666
7077
BluAstrum1000
1260
5215
FX GC PP 600
856
3477
** delta t = 10 K
Nota!
Les résultats du tableau démontrent, que le débit volumique d'air nécessaire à l'évacuation de
la chaleur dissipée du groupe refroidisseur de liquide est considérablement plus élevé que la
valeur calculée selon EN 378-3 en fonction du volume de remplissage de frigorigène !
47
Installation
3.8
Bruits aériens et de structure
Bases de l'acoustique
Le son correspond à la propagation de variations de pression et de densité minimes dans un fluide élastique
(gaz, liquide, corps solides).
Le son désigne de manière générale le bruit, la sonorité, le ton tel qu'il peut être perçu par les humaines et aussi
les animaux. Du point de vue physique, le son est une vibration se propageant par des ondes.
L'application d'une force mécanique sur un corps génère une vibration, qui est transmise directement à l'environnement. La vitesse de propagation dépend du fluide porteur du son et de la température.
On différencie entre les bruits aériens et les bruits de structure.
•
Bruit aérien :
L'air est comprimé et dilaté alternativement par les vibrations de la source acoustique.
•
Bruit de structure :
Les vibrations palpables sont désignées par le terme de bruit de structure.
Définition des termes
•
Propagation du son
D'une source non ciblée, le son se propage en principe librement et de manière homogène dans tous les
sens. En imaginant une source de son ponctuelle, celle-ci diffuse son énergie de manière sphérique, homogène et continue dans tous les sens. Plus la distance par rapport à la source du son est grande, plus la diminution du niveau est importante. A chaque fois que la distance par rapport à la source du son double, le
niveau de pression acoustique diminue de 6 dB. Les surfaces réfléchissantes diminuent la surface de diffusion. On obtient alors une propagation de forme hémisphérique ou en quart de sphère. Plus la surface de
diffusion est petite, plus la diminution du niveau acoustique est faible.
Les machines parallélépipédique de plus grande taille, par ex. les groupes de réfrigération, les condenseurs
ou les récupérateurs de chaleur, possèdent un comportement de propagation irrégulier et présentent donc
un champ acoustique hétérogène dans les zones Fresnel. Une mesure dans la zone Fresnel est donc trop
imprécise ; ce n'est que dans la zone de rayonnement de Fraunhofer (env. le double des plus grandes
dimensions de l'appareil) qu'une telle source sonore se rapproche d'une source ponctuelle.
48
fig.29:
Propagation du son
X
Distance en m
Y
Diminution du niveau de pression acoustique en dB
A
Sans réflexion
B
Avec réflexion partielle
•
Installation
Pression acoustique
Les variations de pression de l'onde de son se propageant dans l'air comme fluide porteur sont désignées
par le terme de pression acoustique. Les facteurs d'influence tels que le lieu d'implantation, l'absorpiton de
l'environnement et la distance du point de mesure par rapport à la source du son fournissent différentes données pour la pression mesurable correspondante en Pa (Pascal).
•
Niveau de pression sonore
Le niveau de pression acoustique décrit la pression acoustique à un endroit défini en fonction de la distance
par rapport à la source du son et aux facteurs environnementaux du champ sonore.
Il correspond au logarithme pour la base 10 du rapport de la valeur d'effet élevée au carré de la pression
acoustique p pour le carré de la valeur de référence po.
La valeur de référence po a été définie à 20 Pa au début du 20ème siècle. Le niveau de pression acoustique
est indiqué en dB (décibel).
Dans ce contexte, aucune évaluation de la sensibilité acoustique humaine n'est réalisée. L'humain possède
une plage d'audition limitée d'env. 14 Hz à 20 Hz. Dans cette plage, les fréquences sont perçues avec une
force différente. Pour tenir compte de cette sensibilité, le spectre du niveau de pression acoustique est évalué.
•
Emissions sonores
Emission de sons depuis une source de son. Lors du pronostic d'imissions sonores, le niveau de pression
acoustique de l'imission sonore est déterminé à une distance définie par rapport à la source du son, et ce
selon des modèles définis. La grandeur de mesure indépendante de la distance et se référant à la « Force
de la source » de la source du son est la puissance acoustique Lwa.
•
Imissions sonores
49
Installation
Le terme d'éimmision sonore décrit l'effet de la pression acoustique présente en ce lieu. L'immission sonore
dépend de l'émission sonore et de la propagation du son. Le niveau d'immission sonore sert à la description
quantitative des immissions sonores dans le cadre de la protection contre le bruit.
Une bonne vue d'ensemble des exigences en matières d'immissions sonores est offerte par la réglementation administrative générale concernant la loi fédérale relative à la protection contre les immissions (TA
Bruit), qui cite aussi d'autres normes et directives liées à ce thème :
–
Directives administratives techniques pour la protection contre le bruit [nouvelle version]
–
sixième réglementation administrative générale concernant la loi fédérale relative à la protection contre
les immissions (TA Bruit) du 26 août 1998.
Valeurs empiriques d'immissions pour lieux d'immissions à l'extérieur de bâtiments
Valeurs empiriques d'immissions pour le niveau d'évaluation
Jour 6h00 - 22h00
Nuit 22h00 - 06h00
dans les zones industrielles avec installations uniquement
artisanales ou industrielles
70 dB(A)
70 dB(A)
dans les zones artisanales avec une majorité d'installations
artisanales
65 dB(A)
50 dB(A)
dans les périmètres centraux, villages et zones mixtes avec
des installations artisanales et des logements
60 dB(A)
45 dB(A)
dans les zones résidentielles générales et les lotissements
avec une majorité de logements
55 dB(A)
40 dB(A)
dans les zones résidentielles pures avec exclusivement des
logements
50 dB(A)
35 dB(A)
dans les zones thermales, les hôpitaux et les établissements
de soins
45 dB(A)
35 dB(A)
La réduction du son est possible de multiples manières, mais génère souvent des coûts d'investissement plus
élevés. Cela doit être pris en compte dès la planification des coûts.
Nota!
Lors de la planification de l'installation, la consultation d'un acousticien est recommandée
dans tous les cas. Les effets des immissions sonores ne doivent pas être sous-estimées,
d'autant plus qu'ils sont soumis à des réglementations légales.
•
Puissance acoustique
La puissance acoustique d'une source sonore est une grandeur acoustique. Elle désigne l'énergie acoustique dégagée par unité de temps (1 seconde) par une source de son. Il s'agit donc d'une grandeur d'énergie.
Son unité est le Watt (W). La grandeur logarithmique correspondante est le niveau de puissance acoustique,
indiqué en dB (décibel). La puissance acoustique décrit la puissance de source d'un générateur de sons et
non pas le champ acoustique. Il s'agit donc d'une grandeur d'énergie importante pour l'évaluation d'une
source de son, puisque la puissance acoustique est indépendante du lieu de la source ou du récepteur. Elle
ne peut pas être mesurée.
•
Pondération spectrale
Pour la pondération d'une pression acoustique mesurée, la sensibilité de l'humain est utilisée.
50
Installation
Les valeurs empiriques sont attribuées aux niveau mesurés réellement. Non seulement la fréquence, mais
aussi la longueur d'onde est importante pour la détermination du volume perçu et pour le calcul des mesures
de protection anti-bruit.
Pondération spectrale
Fréquences centrales d'octaves / (Hz)
Niveau de puissance acoustique / (dB)
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
Lw-lin10
Lw(A)11
Mesure
70,1
74,5
72,6
69,4
66,3
62,4
57,9
45,1
78,6
-
Pondération
en A
-26,2
-16,1
-8,6
-3,2
0
1,2
-1,0
-1,1
-
-
Pondération
du spectre
43,9
58,4
64
66,2
66,3
63,6
56,9
44
-
71,6
10
Lw-lin = niveau de puissance acoustique mesuré de manière linéaire
11
Lw-(A) = niveau de puissance acoustique après la pondération en A
51
Installation
3.9
Groupes refroidisseurs de liquide avec le frigorigène ammoniac
Par principe, le risque d'un mélange de fluides est possible en cas de détériorations des évaporateurs/condenseurs (par ex. le perçage des plaques).
Cela peut entraîner la pénétration d'ammoniac dans le côté liquide des échangeurs de chaleur.
Attention!
Risque de mélange des fluides.
Afin de prévenir les dommages consécutifs dans le système hydraulique, il convient de prendre sur site des
mesures adaptées. Il peut notamment s'agir :
1. de capteurs de NH3 dans le système de conduites, disposés directement en aval des échangeurs de
chaleur.
de l'intégration de capteurs d'ammoniac dans le système de conduites à la sortie de l'échangeur de chaleur /
de l'évaporateur, qui détectent la présence d'ammoniac dans le frigoporteur.
2. d'échangeur de chaleur à séparation dans les systèmes à glycol avec conduites en cuivre.
Si des échangeurs de chaleur en cuivre sont utilisés dans le circuit de frigoporteur, et si le groupe refroidisseur de liquide est exploité avec de l'ammoniac comme frigorigène, un système double indirect (voir également EN 378-1:2012-08 ; 4.4.2.4) peut être installé.
C'est-à-dire qu'entre le frigoporteur circulant dans le groupe refroidisseur de liquide et le circuits de consommateurs de frigoporteur, un échangeur de chaleur supplémentaire est installé pour le découplage hydraulique.
Ainsi, en cas de fuite de l'évaporateur / de l'échangeur de chaleur du groupe refroidisseur de liquide, le frigorigène ne pénètre pas dans le circuit de consommateurs de frigoporteur et les dommages consécutifs sotn
évités.
52
4
Exigences envers les circuits hydrauliques
EXIGENCES ENVERS LES CIRCUITS HYDRAULIQUES
Les consignes suivantes pour le dimensionnement de circuits hydrauliques en combinaison avec les groupes
refroidisseurs de liquide GEA Grasso sont essentielles pour le fonctionnement irréprochable d'un groupe refroidisseur de liquide. Toutes les consignes relatives aux échangeurs de chaleur et au dimensionnement des éléments du système (par ex. l'accumulateur tampon) reposent sur l'expérience pratique et doivent être prises en
compte impérativement. Le circuit hydraulique ne fait généralement pas partie des prestations du fabricant. Certaines consignes, par ex. concernant les filtres en amont des échangeurs de chaleur, la qualité d'eau ou les gradients de température font toutefois partie des manuels d'exploitation des groupes refroidisseurs de liquide GEA
Grasso.
4.1
Exigences envers le circuit hydraulique
L'utilisation d'échangeurs thermiques à plaques comme évaporateurs ou condenseurs exige que le frigoporteur
et le frigoporteur ne soient pas souillés.
Pour le circuit de frigoporteur (évaporateur), des systèmes fermés sont choisis systématiquement par défaut. Le
frigoporteur doit être exempt de particules > 0,9 mm lors de son entrée dans l'échangeur de chaleur.
Afin d'assurer cette qualité de fluide aussi sous des conditions difficiles, un filtre adapté doit le cas échéant être
intégré sur site à l'entrée des échangeurs de chaleur.
L'ouverture de mailles de ces filtres doit être de ≤ 0,9 mm.
Si le groupe refroidisseur de liquide doit rester en service pendant le nettoyage du filtre, il convient de prévoir un
filtre double. Les pertes de pression liés aux filtres doivent être pris en compte sur site lors du dimensionnement
des pompes.
53
4.2
Utilisation : Groupe refroidisseur de liquide dans le circuit des consommateurs
fig.30:
Circuit hydraulique avec accumulateur tampon à double circuit
1.1
2.1
Pompe de frigoporteur du circuit primaire
3.1
Collecteur de boue
4.1
Clapet anti-retour (circuit primaire - pompe de frigoporteur) ; nécessaire uniquement si plus d'1 groupe refroidisseur de liquide est
installé sur le côté de production
5
6
Soupape de sécurité du circuit de frigoporteur
7
Vase d'expansion du circuit de frigoporteur
8
Désaération automatique du circuit de frigoporteur
9
Vanne de remplissage du circuit de frigoporteur
10
Pompe de frigoporteur du circuit secondaire
11
Consommateur
12
Commande
Exigences envers le circuit hydraulique
•
Un accumulateur est installé entre la production et le consommateur (raccord à double conduite). Circuit
selon la figure.
•
La dérivation hydraulique doit être réalisée de sorte qu'elle remplisse la fonction d'un accumulateur tampon /
accumulateur à strates. Le volume de l'accumulateur est calculé comme suit :
54
fig.31:
VSp.
Calcul du volume d'accumulateur
Volume d'accumulateur
Q0 min puissance frigorique minimale du groupe refroidisseur de liquide en kW
ρKT
densité du frigoporteur en kg/m³
cp KT
capacité thermique massique du frigoporteur en kJ/kg K
Δt
zone neutre du régulateur (par défaut 1,2 K pour les groupes refroidisseurs de liquide GEA Grasso) en K
Le volume du circuit de frigoporteur primaire (échangeur de chaleur du groupe refroidisseur de liquide, conduites
de frigoporteur d'alimentation et de retour) peut être déduit du volume d'accumulateur calculé.
Le volume nécessaire de l'accumulateur à strates dans les circuits d'eau froide avec une température d'alimentation de 1 °C doit être augmenté de 50 % !
Pour assurer une stratification correcte des températures, il convient de veiller à ce que, lors du chargement et
du déchargement, le frigoporteur soit alimenté dans le sens horizontal dans la cuve, immédiatement au niveau
du fond de la cuve ou sous la tête d'accumulateur. La vitesse d'entrée dans l'accumulateur doit être < 0,1 m/s.
•
La pompe de frigoporteur du circuit primaire refoule un débit volumique constant.
•
Le débit de refoulement de la pompe de frigoporteur du circuit primaire correspond à celui de la pompe de
frigoporteur du circuit secondaire.
Si plusieurs groupes refroidisseurs de liquide sont exploités en parallèle sur un circuit de consommateurs, la
règle suivante s'applique en plus de celles figurant ci-dessus :
•
Tous les groupes refroidisseurs de liquide (production de froid) sont reliés hydrauliquement en parallèle, les
pertes de pression sont identiques.
•
Pour le calcul du volume minimal d'accumulateur Vaccumulateur, la puissance frigorifique minimale du groupe
refroidisseur de liquide le plus puissant doit être utilisée.
•
Chaque groupe refroidisseur de liquide possède sa pompe de frigoporteur qui refoule un débit volumique
constant.
fig.32:
2
Calcul du débit volumique de la pompe de frigoporteur du circuit primaire
Pompe de frigoporteur du circuit primaire
i
=1àn
n
8 = nombre maximal de groupes refroidisseurs de liquide
Q0i
puissance frigorique du groupe refroidisseur de liquide en kW
ρKT
densité du frigoporteur en kg/m³
cp
capacité thermique massique du frigoporteur en kJ/kg K
Δt P
Différence de température entrée/sortie de frigoporteur, valeur de dimensionnement en K
55
•
Les débits des circuits de frigoporteur doivent être identiques en matière de puissance frigorifique des différentes groupes refroidisseurs de liquide, c'est-à-dire qu'avec des groupes refroidisseurs de liquide du même
type, des pompes d'une puissance de pompe identique doivent être utilisées.
•
Le débit volumique total du circuit de consommateur est inférieur ou identique à la somme des débits volumiques de tous les circuits de production.
fig.33:
Calcul du débit volumique total du circuit de consommateurs
V10
Débit volumique total du circuit de consommateurs
V2i
Débit volumique total des circuits de production
Il convient d'assurer sur site que seuls des frigoporteurs non souillés circulent à travers l'évaporateur. Le frigoporteur doit être exempt de particules > 0,9 mm lors de son entrée dans l'évaporateur. Afin d'assurer cette
qualité de fluide, des filtres adaptés doivent être installés sur site.
L'ouverture de mailles de ces filtres doit être de ≤ 0,9 mm !
Si le groupe refroidisseur de liquide doit rester en service pendant le nettoyage du filtre, il convient de prévoir un filtre double.
Les pertes de pression liés aux filtres doivent être pris en compte sur site lors du dimensionnement des
pompes.
Outre les impuretés mécaniques, le frigoporteur doit être contrôlé notamment quant à des chlorures. En
fonction du matériau des plaques, les teneurs en chlorures figurant au chapitre « Exigences envers la qualité
de l'eau, valeurs limite » sont tolérables au maximum dans le frigoporteur.
Nota!
Une condensation rétrograde du gaz d'aspiration est possible dans la conduite d'aspiration
Si le volume d'accumulateur nécessaire déterminé n'est pas mis en œuvre, la température du
gaz d'aspiration augmente dans la conduite d'aspiration du compresseur en fonction de l'augmentation de la pression d'aspiration en cas de demandes de puissance subites. La chaleur
de condensation du frigorigène chauffe la paroi des conduites à la température accrue du gaz
d'aspiration. Le gaz d'aspiration condense sur la paroi de la conduite. Le compresseur aspire
alors également ce liquide ! La commande de compresseur surveille l'augmentation de pression subite côté aspiration. Si la pression d'aspiration augmente de plus de 3 K en 120 secondes, le compresseur se coupe pour sa protection !
56
4.3
Consigne d'application pour l'installation du débitmètre et du capteur de température
pour la température de sortie du frigoporteur
Les sondes de température pour la mesure de la température de sortie et en option pour la mesure de la température d’entrée du frigoporteur sont fournies en pièces détachées, y compris le manchon à souder. Elles sont à
intégrer par l’ensemblier, tout comme le débitmètre, dans le système des conduites.
Le débitmètre doit être monté dans une tuyauterie horizontale ou verticale dans laquelle le fluide est véhiculé
d’en bas vers le haut. Le débitmètre doit être monté à une distance de 5 à 10 x le diamètre de la conduite du
coude ou de la vanne franchi précédemment. La distance de sortie doit être de 3 à 5 x le diamètre de la conduite.
Si un capteur de débit électronique est monté sur une conduite horizontale, il doit être positionné sur le côté.
Lors d'un montage par le haut, la conduite à surveiller doit être entièrement remplie. Lors d'un montage par le
bas, des dépôts de salissures peuvent nuire à la précision des mesures.
Il faut prévoir au moins 2 m de tuyauterie entre la sortie du frigoporteur de l'évaporateur / séparateur de liquide
et la sonde de température et en plus deux changements de direction de 90° sous forme de coudes de tuyau ou
vannes. Si la sonde de température est installée immédiatement après le débitmètre, il faut dans ce cas également respecter un écartement de 5 à 10 fois le diamètre du tuyau.
Le raccordement du frigoporteur et du débitmètre s'effectue avec un câble supplémentaire d'une longueur de 6
m à partir de la sortie de l'évaporateur / du séparateur de liquide.
fig.34:
Le réseau du frigoporteur
1
Thermomètre à résistance - Température d'entrée du frigoporteur
2
Evaporateur / séparateur de liquide
3
Débitmètre
4
Thermomètre à résistance - Température de sortie du frigoporteur
57
4.4
Utilisation : Circuit de fluide frigorigène
Les circuits de fluide frigorigène servent à alimenter les condenseurs refroidis par liquide
Dans un circuit ouvert, le fluide frigorigène est refroidi à l'aide d'un condenseur ouvert. Le fluide frigorigène est
alors en contact direct intensif avec l'air ambiant.
Dans un circuit fermé, le fluide frigorigène n'est pas en contact avec l'air ambiant.
Sur les circuits fermés et surtout sur les circuits ouverts, il convient de s'assurer sur site que le frigoporteur
pompé dans le condenseur ne soit pas souillé. Le fluide frigorigène doit être exempt de particules > 0,9 mm lors
de son entrée dans le condenseur. Afin d'assurer cette qualité de fluide, des filtres adaptés doivent être installés
sur site.
L'ouverture de mailles de ces filtres doit être de ≤ 0,9 mm !
Si le groupe refroidisseur de liquide doit rester en service pendant le nettoyage du filtre, il convient de prévoir un
filtre double.
Les pertes de pression liés aux filtres doivent être pris en compte sur site lors du dimensionnement des pompes.
Outre les impuretés mécaniques, les fluides frigorigènes doivent être contrôlés notamment quant à des chlorures. En fonction du matériau des plaques (voir documentation), les teneurs en chlorures figurant au chapitre
« Exigences envers la qualité de l'eau, valeurs limite » sont tolérables au maximum dans le fluide frigorigène.
Avertissement!
Empêcher toute ébullition du fluide frigorigène dans le condenseur ! La pression de service
du fluide frigorigène doit toujours être supérieure à la pression d'ébullition respective du
fluide frigorigène, qui correspond à la température du fluide. La température d'entrée côté
ammoniac du condenseur est déterminante pour cette température ou cette pression.
Exemple de calcul pour la pression de service minimale du fluide frigorigène eau dans le condenseur
Fluide frigorigène eau :
Température d'entrée 30 °C
Température de sortie 35 °C
Température de condensation Tc 37 °C
Température d'admission du gaz frigorigène dans le
condenseur (sur les compresseurs à piston) :
130 °C
Pression de service à respecter côté eau :
> 2,7 bar absolu
58
4.5
Conduites / isolation
Pour le réseau de conduites, tous les matériaux de conduites courants du commerce peuvent être utilisés, à l'exception des tubes galvanisés. Le choix du matériau de conduites dépend d'une part du fluide à transporter
(généralement de l'eau ou un mélange d'eau et de glycol), et d'autre part surtout des conditions ambiantes.
Sur les systèmes fermés, l'utilisation de l'acier (généralement noir) ne présente également pas de problèmes.
Sur les systèmes ouverts, notamment en combinaison avec des circuits de réfrigération ouverts, un apport accru
d'oxygène est probable, ce qui conduira vraisemblablement à une corrosion des conduites.
Sur les petites installations, les conduites sont souvent réalisées en tubes de cuivre ou de plastique.
Pour le dimensionnement des diamètres intérieurs des conduites, la littérature (par ex. Dubbel) indique des
vitesses de flux de w 0,5 à 3,0 m/s. Les diamètres intérieurs de conduites plus petits génèrent des vitesses de
flux plus élevées ! Les fabricants de pompes fournissent des traités détaillés concernant les pertes de pression
dues à la friction dans les conduites, qui figurent également dans des nomogrammes, par ex. ceux de PrandtlColebrook.
Nota!
La perte de pression (doit être compensée par la hauteur de refoulement de la pompe) est proportionnelle à w2.
Les besoins d'entraînement de la pompe sont proportionnels à w3.
Les raccords des échangeurs de chaleur du groupe refroidisseur de liquide ne constituent
pas une grandeur pour les conduites à poser !
fig.35:
Influence de la vitesse de flux sur la perte de pression et les besoins d'entraînement
X
Vitesse de flux
Y
Valeur de la modification
A
Besoin d'entraînement (de le pompe) en kW
B
Perte de pression en bar
Rapport entre la section de conduite et la puissance de la pompe
59
Si, pour limiter les coûts d'investissement, la section des conduites est diminuée, il convient de noter que la
perte de pression augmente au carré et que la puissance de pompe nécessaire pour la perte de pression supplémentaire augmente à la puissance 3. En fonction des durées d'exploitation, les coûts d'électricité peuvent
alors augmenter considérablement.
Il est important pour le dimensionnement de la conduite de tenir compte de l'utilisation du glycol. Le glycol présente des pertes de pression considérablement plus élevée une génère un débit volumique plus important. Ceci
doit être pris en compte impérativement pour le dimensionnement des conduites (voir également le chapitre
« Protection antigel et glycol »).
Volume d'eau des sections de conduites
Diamètre nominal DN
Volume de remplissage en l/m
15
0,36
20
0,57
25
0,89
32
1,41
40
1,50
50
2,44
65
3,95
80
5,42
100
9,14
125
13,8
150
20,2
200
34,7
250
54,3
Conduites de frigorigène
Contrairement aux conduites d'eau, un certain nombre de points doivent être pris en compte si des frigorigènes
sont utilisés comme fluides de réfrigération :
•
Les conduites doivent être calculées avec précision, pour minimiser les pertes de pression et respecter ainsi
la puissance exigée.
•
Pour les installations à réglage de puissance, une analyse de la charge partielle doit être effectuée pour
assurer une vitesse de flux minimale et maximale.
•
Pour assurer un retour d'huile fiable dans les conduites de gaz, des coudes élévateurs d'huile doivent être
installés sur les conduites montantes.
•
Il convient d'utiliser des conduites en cuivre exempt d'oxygène (SF-Cu), et seuls des tubes en acier pourront
être utilisés si de l'ammoniac est utilisé comme frigorigène.
60
•
Lors du montage, il convient d'éviter toute pénétration de salissures dans le système.
•
Après le montage et avant le remplissage de l'installation, l'air et l'humidité résiduelles doivent être évacués.
•
Les conduites doivent être brasées ou soudées sous atmosphère de gaz inerte, afin de prévenir la formation
de calamine sur les parois intérieures des conduites.
Isolation
L'isolation utilisée dépend de la température des fluides et de l'état de l'air ambiant. Surtout dans les techniques
de climatisation, une isolation mise en œuvre selon les règles de l'art et étanche à la diffusion doit être assurée.
La formation de rosée peut générer des dégâts des eaux dans les locaux. Un certain nombre de fabricants
renommés propose aujourd'hui des isolations résistant aux UV pour les zones extérieures.
61
4.6
Exigences envers la qualité d'eau, valeurs limite
Un fonctionnement optimal et la protection anticorrosion de tous les éléments sous eau du fabricant sont assurés si les valeurs limite recommandées par la norme VDI 3803, édition 2010-02 (tableau B3) pour l'eau de circulation sont respectées et que l'eau fait l'objet d'un traitement approprié.
Nota!
En cas de non respect des valeurs limite indiquées dans la norme VDI 3803, le fabricant
décline toute garantie pour les éléments sous eau des ensembles livrés par ses soins.
Il convient de faire appel à une entreprise spécialisée pour vérifier pendant la phase de conception et de réalisation si les conditions d'eau disponibles permettent le respect de ces
valeurs limite.
Ci-après figurent les valeurs limites exigées en conformité avec la norme VDI 3803 pour l'utilisation d'acier C
dans les circuits d'eau.
Exigences envers la qualité d'eau, valeurs limite
Critère
Valeur
Aspect extérieur
translucide, sans dépôt
Couleur
incolore
Odeur
sans
Taux de pH à 20 °C
Conductibilité électrique
Unité
7,5 - 9,0
LF
< 220
mS/m
Ca2+, Mg2+
< 0,5
mol/m³
Dureté totale à stabilisation
GH
< 20
°d
Dureté de carbone sans utilisation d'agents
stabilisateurs de dureté
KH
<4
°d
Chlorure
Cl
< 150
g/m³
Sulfate
SO4
< 325
g/m³
Organismes formant des colonies
KBE
< 10 000
par ml
EZ
2-4
Base alcalinoterreuse
Coefficient d'épaississement
L'utilisation d'acier et de fonte rend généralement nécessaire un traitement d'eau avec des inhibiteurs de corrosion.
Lors de l'utilisation d'aciers plus fortement alliés dans les éléments sous eau des ensembles de réfrigération et
de climatisation, il convient de surveiller notamment la teneur en chlorure dans l'eau de circulation (risques de
corrosion par fissures de tension et perçage).
62
Nota!
Recommandation lors de l'utilisation d'échangeurs de chaleur à plaques dans le circuit frigorifique
< 100 ppm Cl en cas d'utilisation de la qualité 1.4301 et
max. 40 °C pour la température des cloisons dans l'échangeur thermique à plaques
< 200 ppm Cl en cas d'utilisation de la qualité 1.4401 et
max. 100 °C pour la température des cloisons dans l'échangeur thermique à plaques
fig.36:
Résistance à la corrosion en présence de chlorures
X
Concentration d'ions chlorure ppm Cl-
Y
Température de cloison dans l'échangeur de chaleur en °C
A
AISI 304
B
AISI 316
C
SMO 254
Nota!
Recommandation du fabricant : Utiliser des frigoporteurs et frigorigènes non souillés, notamment pour les groupes refroidisseurs de liquide et lors d'utilisation d'échangeurs de chaleur à
plaques.
Des filtres appropriés montés de série à l'entrée de l'échangeur de chaleur permettent d'assurer la qualité des fluides. L'ouverture de mailles de ces filtres doit être de ≤ 0,9 mm !
Si le groupe refroidisseur de liquide doit rester en service pendant le nettoyage du filtre, il
convient de prévoir un filtre double. Les pertes de pression liés aux filtres doivent être pris en
compte sur site lors du dimensionnement des pompes.
Sur demande, le fabricant vous fournira une liste d'entreprises spécialisées qualifiées qui pourront vous assister
pour l'analyse d'eau et les mesures qui en découlent.
63
4.7
Utilisation de filtres anti-boue
Attention!
Pour protéger les échangeurs de chaleur (évaporateur / condenseur), des filtre anti-boue avec
une largeur de maille de ≤ 0,9 mm doivent être intégrés au circuit de frigoporteur sur les groupes refroidisseurs de liquide équipés de condenseurs refroidis par eau.
L'absence d'un filtre anti-boue peut nuire au bon fonctionnement du groupe refroidisseur de
liquide et conduire également à des dommages importants sur l'appareil. Ces dommages ne
sont pas pris en charge dans la garantie du fabricant.
64
5
Exigences envers les installations électriques
EXIGENCES ENVERS LES INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES
5.1
Systèmes de réseaux
Pour l'alimentation en énergie des entraînements électriques, différentes formes de réseaux sont disponibles.
L'identification des systèmes de réseaux est effectuée selon CEI 60364-1 (DIN VDE 0100-100).
Le système de réseau de l'alimentation électrique définit les appareils de protection nécessaires.
Les systèmes de réseaux se différencient essentiellement par le fait que le point d'étoile du transformateur d'alimentation est relié à la terre, si le conducteur de terre (PE) est séparé ou s'il est regroupé avec le conducteur
neutre (N) comme conducteur neutre / terre (PEN).
Les systèmes de réseaux suivants sont disponibles :
•
Système TN-S
•
Système TN-C
•
Système TT
•
Système IT
Explication des abréviations
Première lettre
Conditions de mise à la terre de la source électrique d'alimentation
T
mise à la terre directe d'un point
(par ex. le point d'étoile d'un transformateur)
I
Isolation de tous les éléments sous tension ou
branchement d'un point à la terre via une impédance
Seconde lettre
N
Elément relié directement à la terre de service
Conditions de mise à la terre des éléments de
l'installation électrique
T
Elément relié à la terre
C
Le conducteur neutre et le conducteur de terre
sont regroupés en un seul conducteur (PEN)
Autres lettres
Disposition du conducteur neutre et du conducteur de terre
S
Le conducteur neutre et le conducteur de terre
sont séparés
(distincts)
Explication de l'abréviation
N
Neutral
Conducteur neutre
PE
Protection-Earth
Conducteur de terre
PEN
Protection-Earth-Neutral
Conducteur neutre / conducteur de terre
T
Terre
Mise à la terre
I
Isolation
Isolation
65
Explication de l'abréviation
S
Separated neutral and protection earth
Les conducteurs neutre et de terre sont séparés
C
Combined neutral and protection earth
Les conducteurs neutre et de terre sont regroupés
dans un même conducteur
Nota!
Le système TN-S est la forme de réseau préférée par le fabricant.
5.1.1
fig.37:
Système TN-S
Système TN-S 230 / 400 V
L1
1 Câble
L2
2 Câble
L3
3 Câble
N
Conducteur neutre
PE
Conducteur de terre
RB
Point d'étoile relié à la terre
Dans ce système de réseau, le conducteur neutre et le conducteur de terre sont séparés. Une alimentation triphasée se compose donc de cinq conducteurs : L1, L2, L3, N et PE.
66
5.1.2
fig.38:
Système TN-C
Système TN-C 230 / 400 V
L1
1 Câble
L2
2 Câble
L3
3 Câble
PEN
Conducteur neutre / conducteur de terre
RB
Dans ce système de réseau, le conducteur neutre et le conducteur de terre sont regroupés sur un même conducteur (PEN). Une alimentation triphasée se compose donc de quatre conducteurs : L1, L2, L3 et PEN.
67
5.1.3
fig.39:
Système TN-C-S
Système TN-C-S 230 / 400 V
L1
1 Câble
L2
2 Câble
L3
3 Câble
PE
Conducteur de terre
N
Conducteur neutre
RB
Dans la pratique, il est fréquent que les systèmes de réseaux changent au sein d'une installation
Attention!
Une fois que le conducteur PEN a été divisé en un conducteur PE et un conducteur N, ceux-ci
ne peuvent plus être regroupés.
Exemple :
conversion d'un système TN-C en un système TN-S. Dans ce cas, le conducteur PEN est divisé en un conducteur PE et un conducteur N séparés.
Un système TN-C à quatre conducteurs (L1, L2, L3, PEN) se transforme donc en système TN-S à cinq conducteurs (L1, L2, L3, N, PE).
68
5.1.4
fig.40:
Système TT
Système TT 230 / 400 V
L1
1 Câble
L2
2 Câble
L3
3 Câble
N
Conducteur neutre
PE
Conducteur de terre
RB
RA
local terre
Dans ce système de réseau, un point – généralement le point d'étoile du transformateur – est relié directement à
la terre (terre de service). Le point relié à la terre est généralement intégré comme conducteur N à l'installation.
Les éléments de l'installation électrique sont reliés à des terres séparées de la terre de service. C'est-à-dire
qu'une terre locale est mise en place pour une installation ou un bâtiment. Cette terre sert de compensation de
potentiel principale. Dans ce système de réseau, le conducteur neutre et le conducteur de terre sont séparés.
Une alimentation triphasée se compose donc de cinq conducteurs. L1, L2, L3, N et le PE de la terre locale.
69
5.1.5
fig.41:
Système IT
Système IT 230 / 400 / 500 / 690 V
L1
1 Câble
L2
2 Câble
L3
3 Câble
PE
Conducteur de terre
RA
local terre
Le système IT ne possède pas de branchement direct entre les conducteurs sous tension et les éléments reliés
à la terre. Les éléments de l'installation électrique sont reliés à la terre. Le système IT correspond au système
dans lequel la mesure de protection « Système de conducteur de protection » est mise en œuvre actuellement.
70
5.2
5.2.1
Types d'enclenchement – moteur
Enclenchement direct
Dans les cas les plus simples, le moteur est directement commuté avec une protection. L'application de la tension de secteur intégrale au bobinage du moteur peut générer des courants de démarrage important à l'enclenchement, qui peuvent provoquer des variations de tension gênantes. L'enclenchement direct est utilisé sur des
réseaux puissants permettant des courants (couples) de démarrage importants.
Courbe de tension
•
fig.42:
Sollicitation élevée du réseau
Enclenchement direct – courbe de tension
X
Temps
Y
Tension
Courbe de courant
•
Courant de démarrage élevé
•
4 à 8 x le courant nominal du moteur
(en fonction du moteur)
fig.43:
Enclenchement direct – courbe de courant
X
Relation vitesse / vitesse nominale
Y
Relation courant de démarrage / courant nominal
IN
Courant nominal
71
Courbe de couple
•
Couple de démarrage 1,5 à 3 x le couple nominal
du moteur
(en fonction du moteur)
fig.44:
Force accélération pour un courant de démarrage
élevé
•
Sollicitation mécanique élevée
Enclenchement direct – courbe de couple de rotation
X
Y
Couple (démarrage)
ML
Couple du moteur
MN
Couple nominal du moteur
72
•
5.2.2
Enclenchement en étoile / triangle
Il s'agit du type d'enclenchement le plus connu et le plus couramment utilisé pour les moteurs de > 4 kW.
L'enclenchement en étoile / triangle est utilisé pour les entraînements qui ne sont mis en pleine charge qu'après
le démarrage.
Courbe de tension
•
fig.45:
Sollicitation moyenne du réseau
Enclenchement en étoile / triangle – courbe de tension
X
Temps
Y
Tension
Courbe de courant
fig.46:
•
Courant de démarrage de 1/3 par rapport au
démarrage direct
•
Démarrage à courant réduit
•
Pic de courant à la commutation
Enclenchement en étoile / triangle – courbe de courant
X
Y
IN
Courant nominal
73
Courbe de couple
fig.47:
Couple de démarrage de 1/3 par rapport au
démarrage direct
•
Démarrage à couple réduit
•
Pic de couple à la commutation
Enclenchement en étoile / triangle – courbe de couple de
rotation
X
Y
Couple (démarrage)
ML
Couple du moteur
MN
74
•
5.2.3
Démarrage progressif
Ce type d'enclenchement permet un démarrage progressif et silencieux du moteur.
Le démarrage progressif est utilisé sur les entraînements pour lesquels les pics de sollicitation doivent être évités.
Le courant de démarrage n'est pas réduit par rapport à l'enclenchement en étoile / triangle.
Les pics de courant gênants à la commutation sont inhibés. Pendant la phase de démarrage du moteur, le
démarrage progressif pilote la tension d'alimentation en continu par réglage de l'angle de phase jusqu'à la tension de dimensionnement.
Après le démarrage, un contacteur de bypass est enclenché pour relier le moteur directement à la tension de
secteur. Le démarrage progressif ne permet pas de piloter en continu la vitesse de rotation.
Courbe de tension
•
fig.48:
Sollicitation moyenne du réseau
Démarrage progressif – courbe de tension
X
Temps
Y
Tension
75
Courbe de courant
fig.49:
•
Courant de démarrage 3 à 6 x le courant nominal
du moteur
•
(diminué par la commande de tension)
Démarrage progressif – courbe de courant
X
Y
IN
Courant nominal
Courbe de couple
•
fig.50:
Démarrage progressif – courbe de couple
X
Y
Couple (démarrage)
ML
Couple du moteur
MN
76
Couple de démarrage 0,1 à 1 x le couple nominal
du moteur
5.2.4
Variateur de vitesses
Il permet le démarrage progressif du moteur et l'exploitation avec des vitesses de rotation de moteur réglables
en continu.
Le variateur de vitesses transforme la tension et fréquence constante du réseau d'alimentation en une tension
continue.
A partir de cette tension continue (tension du circuit intermédiaire), il génère pour le moteur un nouveau réseau
triphasé à tension variable et fréquence variable.
Dans ce cadre, le variateur de vitesses ne prélève dans le réseau d'alimentation presque que de la puissance
active (cosPhi = 1).
Le variateur de vitesses est utilisé pour le réglage continu de la vitesse de rotation.
Courbe de tension
•
fig.51:
Sollicitation faible du réseau
Variateur de vitesses – courbe de tension
X
Temps
Y
Tension
UBoost Démarrage tension
77
Courbe de courant
•
fig.52:
Courant de démarrage 1 à 2 x le courant nominal
du moteur
Variateur de vitesses – courbe de courant
X
Y
IN
Courant nominal
Courbe de couple
fig.53:
0,1 à 2 x le couple nominal du moteur
•
couple élevé pour un faible courant
•
caractéristiques de démarrage réglables
Variateur de vitesses – courbe de couple
X
Y
Couple (démarrage)
ML
Couple du moteur
MN
78
•
Lors de l'exploitation avec des variateurs de vitesses, des mesures spéciales doivent être prise pour la réduction
ou l'élimination des parasites (émissions) dans l'environnement respectif.
Dans ce contexte, il convient de déterminer d'abord la catégorie d'environnement.
Pour les systèmes d'entraînement, les quatre catégories suivantes sont différenciées et réparties sur 2 zones
d'environnement.
1. Environnement – zones résidentielles :
Les zones résidentielles, commerciales et artisanales ou petites entreprises correspondent à tous les lieux
d'implantation reliés directement au réseau basse tension public. Ils ne possèdent pas de transformateurs
de distribution haute ou moyenne tension pour leur alimentation distincte.
Les zones d'environnement s'appliquent à l'intérieur comme à l'extérieur des bâtiments.
2. Environnement – zones industrielles :
Les zones industrielles correspondent aux lieux d'implantation qui ne sont pas raccordés directement au
réseau basse tension public, mais possèdent leurs propres transformateurs de distribution haute ou
moyenne tension.
De plus, ils sont identifiés en tant que tels dans le cadastre et identifiés par des conditions électromagnétiques spécifiques.
Catégorie C1 :
Utilisation dans l'environnement résidentiel
Tension nominale < 1 000 V
Catégorie C2 :
Utilisation dans l'environnement résidentiel ou l'environnement industriel
Non mobiles
Une mise en garde est nécessaire
Nota!
Le branchement et la mise en service doivent être effectués par des techniciens qualifiés en
matière de CEM. 12
Catégorie C3 :
Utilisation dans l'environnement industriel
Une mise en garde est nécessaire
Catégorie C4 :
Utilisation dans l'environnement industriel
Tension nominale > 1 000 V
Courant nominal > 400 A
Une planification CEM est nécessaire
12
CEM – compatibilité électromagnétique
79
Norme de produits EN 61800-3 (2005-07) pour systèmes d'entraînement électriques
Affectation aux catégories
Environnement
C1
1. Environnement
C2
C3
1er ou 2ème
Environnement
C4
2. Environnement
> 1 000 V
Tension / courant
In > 400 A
< 1 000 V
Connaissances en
matière de CEM
Aucune exigence
Valeurs limite selon
EN 55011
Classe B
Branchement au
réseau IT
Installation et mise en service par un technicien qualifié en matière de CEM
Classe A1
Classe A2
(+ mise en garde)
(+ mise en garde)
Un plan CEM est
nécessaire
Les valeurs sont
supérieures à la
classe A2
Les mesures suivantes permettent une installation conforme en matière de CEM :
•
Mesures de mise à la terre
Elles sont indispensables pour satisfaire aux exigences légales et constituent les conditions préalables pour
la mise en œuvre efficace de mesures complémentaires telles que des filtres, des blindages et des Self.
Tous les éléments conducteurs métallique du boîtier doivent être reliés électriquement au potentiel de terre.
Dans ce contexte, ce n'est pas la section des câbles qui est déterminante pour la mesure CEM, mais la surface via laquelle les courants à fréquences élevées peuvent s'écouler.
Tous les points de mise à la terre doivent être reliés directement au point de mise à la terre central (rail de
compensation de potentiel), avec une résistance minimale et une bonne conduction.
•
Mesures de blindage
Les câbles de moteur blindés atténuent les émissions haute fréquence émises et liées aux câbles.
Les câbles entre le variateur de vitesses et le moteur doivent être posés avec un blindage. Le blindage en
doit pas remplacer le conducteur PE.
•
Mesures de filtration
–
Filtres antiparasites radio
Les filtres antiparasites radio atténuent les émissions électromagnétiques hautes fréquences des appareils. Ils servent à respecter les valeurs limite définies (CEM) pour les émissions de parasites liées aux
câbles.
–
Filtres sinusoïdaux
Les filtres sinusoïdaux combinent un Self et un condensateur (filtre passe bas). Ils améliorent la forme
sinusoïdale de la tension de sortie et minimisent les bruits dans le moteur par une réduction du/dt.
Ils diminuent les courants de fuite et permettent ainsi de prolonger les câbles du monteur.;
Inconvénient : une chute de tension de jusqu'à 30 V.
•
Selfs
–
80
Bobines de réactance à courant de réseau
A l'entrée du variateur de vitesses, elles diminuent les effets de réseau liés au courant et atténuent les
pics éventuels.
–
Bobines de réactance de moteurs
En cas de câbles moteurs longs à la sortie du variateur de vitesses, elles compensent les courants de
transfert capacitifs et réduisent les ondes du courant ainsi que les bruits de variations de courant dans le
moteur.
Nota!
Sur les modèles standard, les câbles utilisés par le fabricant entre le moteur et le variateur de
vitesses sont des câbles moteur blindés. Les variateurs de vitesses sont équipés d'un filtre
antiparasites radio.
81
5.3
Protection contre le contact, protection contre les corps étrangers et protection contre
l'eau
Types de protection des moyens d'exploitation électriques par des boîtiers, cartérisation et similaires
selon DIN EN 60529 ; VDE 0470-1)
Exemple :
IP 23 C H
Explication de abréviation
IP
Abréviation – lettres (protection internationale)
2
Premier chiffre d'identification (chiffres 0 à 6 ou la lettre X)
3
Second chiffre d'identification (chiffres 0 à 8 ou la lettre X)
C
Informations complémentaires – option (lettres A, B, C, D)
H
Informations complémentaires – option (lettres H, M, S, W)
Les types de protection pour la protection des moyens d'exploitation électriques par une enceinte appropriée
sont indiqués par une abréviation se composant des lettres IP suivies de deux chiffres d'identification.
Le premier chiffre indique la protection contre les contacts et la protection contre les corps étrangers.
Le second chiffre indique la protection contre l'eau.
Premier chiffre d'identification – protection contre le contact et protection contre les corps étrangers
Premier chiffre
d'identification
0
Etendue de la protection
Désignation
Explication
Aucune protection
Aucune protection spécifique pour la protection
des personnes contre le contact inopiné avec des
éléments sous tension ou en mouvement.
Aucune protection du moyen d'exploitation contre
la pénétration de corps étrangers solides.
Protection contre l'accès aux éléments dangereux
avec le dos de la main.
1
Protection contre les corps étrangers
de ≥ 50 mm
La sonde d'accès, une bille d'un diamètre de 50
mm, doit présenter une distance suffisante par
rapport aux éléments dangereux.
La sonde d'objet, une bille d'un diamètre de 50
mm, ne doit pas pénétrer entièrement.
82
Premier chiffre d'identification – protection contre le contact et protection contre les corps étrangers
avec un doigt.
2
de ≥ 12,5 mm
Le doigt de contrôle segmenté d'un diamètre de
12 mm et d'une longueur de 80 mm, doit présenter une distance suffisante par rapport aux éléments dangereux.
La sonde d'objet, une bille d'un diamètre de 12,5
mm, ne doit pas pénétrer entièrement.
avec un outil.
3
de ≥ 2,5 mm
La sonde d'accès, une bille d'un diamètre de 2,5
mm, ne doit pas pénétrer.
La sonde d'objet, une bille d'un diamètre de 2,5
mm, ne doit pas du tout pénétrer.
avec un fil métallique.
4
de ≥ 1 mm
La sonde d'objet, une bille d'un diamètre de 1 mm,
ne doit pas du tout pénétrer.
avec un fil métallique.
5
Protection contre la pénétration de
poussière
6
Etanchéité à la poussière
La pénétration de poussières n'est pas empêchée
entièrement, mais la poussière ne doit pas pénétrer en de quantités telles que le fonctionnement
satisfaisant de l'appareil ou sa sécurité sont altérés.
Aucune pénétration de poussière
Second chiffre d'identification – protection contre l'eau
Second chiffre
d'identification
Etendue de la protection
Désignation
Explication
0
Aucune protection
Aucune protection spécifique.
1
Protection contre les gouttes d'eau
verticales
Les gouttes d'eau tombant à la verticale ne doivent pas générer d'effet négatif.
83
Second chiffre d'identification – protection contre l'eau
2
Protection contre les gouttes d'eau,
pour une inclinaison du boîtier de jusqu'à 15°
Les gouttes d'eau tombant à la verticale ne doivent pas générer d'effet négatif lorsque le boîtier
est incliné à un angle de 15° par rapport à la verticale.
3
Protection contre les pulvérisations
d'eau
De l'eau pulvérisée à un angle quelconque jusqu'à
60° de la verticale dans les deux sens ne doit pas
générer d'effet négatif.
4
Protection contre les projections d'eau
De l'eau projetée de tous les côtés contre le boîtier ne doit pas générer d'effet négatif.
5
Protection contre les jets d'eau
Un jet d'eau provenant d'une buse dirigée de tous
les côtés contre le moyen d'exploitation ne doit
pas générer d'effet négatif.
6
Protection contre les jets d'eau puissants
Un jet d'eau puissant dirigé de tous les côtés
contre le boîtier ne doit pas générer d'effet négatif.
7
Protection contre les immersions de
courte durée
L'eau ne doit pas pénétrer en quantités nocives
lorsque le moyen d'exploitation est immergé dans
l'eau sous des conditions de pression et de temps
normalisées.
Protection contre les immersions
durables
8
L'eau ne doit pas pénétrer en quantités nocives
lorsque le moyen d'exploitation est immergé dans
l'eau sous des conditions devant être convenues
entre le fabricant et l'utilisateur.
Les conditions doivent être plus exigeantes que
celles du chiffre d'identification 7.
Protection pour le nettoyage haute
pression / à jet de vapeur
9K13
Un jet d'eau haute pression dirigé de tous les
côtés contre le boîtier ne doit pas générer d'effets
négatifs.
Pression d'eau de 100 bar
Température d'eau de 80 °C
Informations complémentaires
Lettre complémentaire
13
84
Informations complémentaires spécifiquement pour
A
Dos de la main
B
Doigt
C
Outil
Ce chiffre caractéristique provient de la norme DIN 40050-9.
Informations complémentaires
Lettre complémentaire
Informations complémentaires spécifiquement pour
D
Fil métallique
H
Appareils haute tension
M
Mouvements pendant l'essai à l'eau
S
Arrêt pendant l'essai à l'eau
W
Conditions météorologiques
85
5.4
La précision de régulation des groupes refroidisseurs de liquide
Souvent, les précisions de régulation des groupes refroidisseurs de liquide ne peuvent pas être indiquées exactement. Elles dépendent de nombreux facteurs sur lesquels le fabricant n'a souvent aucune influence.
La régulation de puissance des groupes refroidisseurs de liquide est réalisée presque exclusivement via la température du frigoporteur (par ex. la température d'entrée d'eau ou la température de sortie d'eau) du circuit du
client.
Par rapport au circuit de régulation complet du groupe refroidisseur de liquide, le dimensionnement de l'installation globale et les variations éventuelles dans le système thermodynamique qui y sont liées ont une influence
majeure sur la précision de la régulation.
Dans ce contexte, une attention particulière est accordée au collecteur du frigoporteur (par ex. l'eau, le glycol) et
à son dimensionnement approprié. Sur les installations de petites dimensions sans cuve tampon ou dérivation
hydraulique, la température du frigoporteur peut varier plus fortement. Cette variation de la valeur réelle doit être
compensée autant que possible par la commande de la machine, afin d'assurer un fonctionnement homogène
de la machine en fonction de la valeur de consigne prescrite.
Outre la valeur réelle (techniques de régulation : « grandeur de référence »), de nombreux éléments du circuit
de régulation ont une influence négative supplémentaire sur la précision de la régulation. Les éléments tels que
les capteurs (température), les modules E/S et micro-contrôleurs de la commande jusqu'au actionneurs tels que
les électrovannes, les clapets de puissance de compresseur et/ou les variateurs de vitesses présentent tous de
légers écarts et multiplient également toutes les imprécisions des éléments individuels pour aboutir à la précision de régulation, ou plutôt l'imprécision de régulation.
Imprécisions
Lieu d'origine de l'imprécision
Remarque concernant l'imprécision
Valeur d'imprécision de
l'élément
Valeur actuelle
Valeur souvent variable en raison des diminutions de
charges alternantes Idéalement presque constant
avec peu d'écarts.
Cal idéal : +/- 0,5 K
Détection de la valeur
réelle
86
Détection de la température réelle à l'aide d'un thermomètre à résistance Pt100 ou Pt1000. La détection
de la température est toujours retardée, puisque ni la
sonde, ni le matériau porteur n'adoptent immédiatement les variations de température du fluide. De plus,
le traitement nécessaire du signal à 4...20 mA est soumis à une imprécision.
Dans le circuit de frigorigène, la température d'évaporation est mesurée presqu'exclusivement via la pression d'aspiration, puis converti à l'aide de la courbe
d'évaporation du frigorigène en la température correspondant à la pression. Chaque variations de la pression est détectée immédiatement. La conversion permet alors d'obtenir une représentation presqu'immédiate des températures d'évaporation.
Imprécisions
Lieu d'origine de l'imprécision
Remarque concernant l'imprécision
Valeur d'imprécision de
l'élément
Modules d'entrée/sortie
En fonction de la résolution du signal (généralement
12-16 bit) des modes E/S, les signaux peuvent être
lus avec une précision de 0,0039 mA (à 12 bit) ou
0,0024 mA (à 16 bit).
Faible au point à être
négligeable
Traitement par le microcontrôleur
Par des arrondissements inévitables lors des calculs
logiciels.
Faible au point à être
négligeable
De ce fait, la précision de régulation dépend essentiellement des variations dans le circuit d'eau froide du client.
(Voir à ce sujet la section : « Exigences envers le circuit hydraulique »).
fig.54:
Approximation de la grandeur de processus à la valeur de consigne après les variations dans le circuit d'eau froide du client
X
Temps
Y
Grandeur de processus et/ou de régulation
A
Valeur actuelle
B
Valeur de consigne
C
Zone neutre
D
Sorties de régulateur 3 points; écart de réglage positif (+) / écart de réglage négatif (-)
E
Instructions de réglage pour les électrovannes; MAX (+) / MIN (-)
Ici, la température de sortie du frigoporteur correspond à la grandeur de processus et/ou de régulation, la valeur
de consigne se situe au centre de la zone neutre.
Nota!
La zone neutre est réglée dans le groupe refroidisseur de liquide du fabricant à 1,2 K (+/- 0,6
K).
87
5.5
Communication
Lors de la disposition de plusieurs groupes ou groupes refroidisseurs de liquide dans une structure d'installation,
il est possible d'exploiter en séquence les produits individuels à l'aide d'un contrôle-commande prioritaire. Le
couplage de signaux entre le contrôle-commande et les commandes individuelles locales peut être réalisé à
l'aide de contacts sans potentiel ou au moyen de signaux du réseau.
Les couplages de signaux suivants sont possibles :
•
MPI
•
Profibus DP
•
Modbus TCP
•
Modbus RTU
•
Ethernet/IP
Le contrôle-commande permet alors de surveiller les valeurs réelles, valeurs de consigne, avertissements et
dysfonctionnements des différentes machines et de les modifier le cas échéant.
Nota!
De plus amples informations figurent dans la directive de communication.
88
5.6
Signaux d'entrée et signaux de sortie
Le graphique suivant montre les signaux d'entrée et les signaux de sortie à l'exemple d'un GEA Grasso BluAstrum
fig.55:
Signaux d'entrée et signaux de sortie pour un GEA Grasso BluAstrum
89
Normes et directives
6
NORMES ET DIRECTIVES
La connaissance des normes et des directives et de leur application dans la pratique est très importante. Cela
s'applique au même titre aux concepteurs, aux entreprises de mise en œuvre et aux fabricants. Seule le respect
conséquent permet d'assurer que les installations correspondent à l'état actuel respectif de la technique. Les
normes et directives sont publiées dans le cadre de référentiels nationaux, mais aussi internationaux. Dans le
cadre de l'européanisation, les normes nationales sont harmonisées et sont alors publiées comme nouvelle
norme avec l'identifiant EN ou DIN EN.
Situation juridique / normes applicables / directives / projets
•
Les normes DIN et les directives VDI ne sont pas des lois dans le sens du Code Civil (BGB).
•
Les normes DIN et les directives VDI sont considérées comme exigences minimales sans que cela ne soit
mentionné explicitement dans le contrat ou dans le cahier des charges.
•
Les normes et directives obtiennent le statut « Règles techniques reconnues de manière générale » par un
procédé de publication réglementé.
•
Elles sont publiées d'abord en tant qu'ébauche avec un délai d'opposition défini, puis en leur version définitive, en tenant compte des éventuelles oppositions.
La notion « Etat de la technique » est aussi utilisé dans les lois. Déjà les ébauches des référentiels sont pertinents légalement dans ce contexte.
La liste de normes et de directives ci-dessous ne prétend pas à l'intégralité, d'autant plus que la révision des
référentiels actuels et la parution de nouveaux référentiels constituent un processus en constante évolution. Il
convient de noter cependant dans ce contexte, que chaque référentiel contient des renvois à d'autres référentiels.
Normes / date de publication
DIN EN 378-1:
2012-08
Installation de réfrigération et pompes à chaleur - exigences en matière de sécurité et de
protection de l'environnement ;
Partie 1 : Exigences fondamentales, définitions, classifications et critères de sélection
DIN EN 378-2:
2012-08
Partie 2 : Conception, fabrication, contrôle, identification et documentation
DIN EN 378-3:
2012-08
Partie 3 : Lieux d'implantation et protection des personnes
DIN EN 378-4:
2012-08
Partie 4 : Exploitation, maintenance, réparation et récupération
DIN 4109 11-1989 Protection acoustique dans le génie civil, exigences et preuves
DIN 8960 11-1998 Exigences envers les frigorigènes et abréviations
DIN 8971 05-1987 Groupes condenseurs à un étage pour machines frigorifiques, conditions normalisées
pour les données de performances, contrôle, données figurant dans les fiches techniques
90
Normes / date de publication
DIN 8973 06-1987 Compresseurs motorisés pour machines frigorifiques, conditions normalisées pour les
données de performances, contrôle, données figurant dans les fiches techniques
DIN 8976 02-1972 Contrôle des performances des machines frigorifiques à compresseur
DIN EN 12102
11-2005
Appareils de climatisation, groupes refroidisseurs de liquide, pompes à chaleur et déshumidificateurs avec compresseurs à motorisation électrique pour le chauffage et le refroidissement des locaux – détermination du niveau de puissance acoustique
DIN EN 13771-1
08-2003
Compresseurs de frigorigènes et groupes condenseurs pour applications de réfrigération ;
contrôle des performances et comportement de contrôle – Partie 1
DIN EN 13779
09-2007
Ventilation des bâtiments à usage non résidentiel – Bases et exigences générales envers
les installations de ventilation et de climatisation, ainsi qu'envers les systèmes de réfrigération de locaux
DIN EN 15240
07-2005
Ventilation des bâtiments – Efficience énergétique totale des bâtiments ; principes pour
l'inspection des installations de climatisation
DIN EN 15243
09-2005
Ventilation des bâtiments – Calcul des températures ambiantes, de la charge et de l'énergie des bâtiments équipés d'installations de climatisation
DIN EN 15255
07-2005
Comportement thermique des bâtiments – Calcul de la charge de réfrigération ambiante
perceptible ; critères généraux et procédés de validation
DIN V 18559-1
07-2005
Evaluation énergétique des bâtiments – Calcul des besoins en énergie utile, finale et primaire pour le chauffage, le refroidissement, la ventilation, le chauffage d'eau potable et
l'éclairage ;
Partie 1 : Procédés d'établissement de bilan généraux, terminologie, détermination de
zones et évaluation des ressources énergétiques
DIN V 18559-2
07-2005
l'éclairage ;
Partie 2 : Besoins en énergie utile pour le chauffage et la réfrigération des zones de bâtiments
DIN V 18559-7
07-2005
l'éclairage ;
Partie 3 : Besoins en énergie des systèmes de techniques de ventilation et de réfrigération
de climatisation pour la construction de bâtiments à usage non résidentiel
DIN 45635-1
04-1984
Mesures de bruit sur les machines, émissions de bruits aériens, procédé par enveloppante, procédé cadre pour trois classes de précision
DIN 45645-1
04-1977
Détermination homogène du niveau d'évaluation pour les immissions de bruits
91
Directives VDI / date de parution
VDI 2073 07-1999 Circuits hydrauliques dans les installations de chauffage et de ventilation de locaux
VDI 2078 07-1996 Calcul de la charge de réfrigération des locaux climatisés (règles VDI concernant les charges de réfrigération)
VDI 2081 07-2001 Production de bruits et réduction de bruits dans les installations techniques de ventilation
VDI 2714 01-1988 Propagation du son à l'extérieur
VDI 2720 03-1997 Isolation acoustique par des protections anti-bruit à l'extérieur
VDI 3731 Feuillet
2 03-1997
Valeurs caractéristiques d'émissions des sources de sons techniques ; ventilateurs
VDI 3734 Feuillet
2 02-1990
Valeurs caractéristiques d'émissions des sources de sons techniques ; installations de
récupération de chaleur aéroréfrigérants
92
93
We live our values.
Excellence • Passion • Integrity • Responsibility • GEA-versity
GEA Refrigeration Technologies
GEA Refrigeration Germany GmbH
Holzhauser Str. 165, 13509 Berlin, Germany
Phone: +49 30 435 92 600, Fax: +49 30 435 92 777
[email protected], www.gea.com
© GEA. All rights reserved. Subject to modification
GEA Group is a global engineering company with multi-billion euro sales and operations in more than
50 countries. Founded in 1881, the company is one of the largest providers of innovative equipment and
process technology. GEA Group is listed in the STOXX® Europe 600 Index.

Chiller avec compresseurs à vis et à piston

Transcription

Documents pareils

GEA Refrigeration ouvre un site de production à Dijon,France

Communiqué de Presse

A B E D C SITUER UN POINT C A D E F B SUR UNE FEUILLE

Le Groupe International GEA - institut universitaire de technologie

forum des stages

campagne d`emplois enseignants 2009

DUT GEA Parcours Collaborateur International

Lettre de Motivation DUT GEA Prénom NOM Adresse N° TEL Mail

Le département GEA

FT 7-2-4 - GEA - Grille extérieure circulaire