Dans le monde moderne, les procédés de refroidissement sont indispensables pour assurer la performance et la sécurité des installations industrielles.
Plusieurs solutions existent pour s’adapter aux diverses contraintes techniques et économiques.
Dans ce guide, nous passerons en revue les principales techniques de refroidissement utilisées aujourd’hui.
Le refroidissement par air
Cette méthode consiste à dissiper la chaleur grâce à l’échange thermique avec l’air ambiant.
Le refroidisseur d’air est placé à l’extérieur ou à l’intérieur du bâtiment.
Il peut se présenter sous forme de ventilateurs, radiateurs ou échangeurs à plaques.
Avantages du refroidissement par air
- Simplicité d’installation et de maintenance
- Pas besoin de fluide caloporteur additionnel
- Faible consommation électrique
Inconvénients du refroidissement par air
- Efficacité limitée dans des environnements chauds et humides
- Nécessité d’un dégagement suffisant autour du dispositif pour éviter les perturbations
- Bruit généré par les ventilateurs
Le refroidissement par eau
Le principe du refroidissement par eau repose sur l’utilisation de l’eau comme fluide caloporteur pour absorber et évacuer la chaleur.
Il se base sur deux configurations principales : le circuit ouvert et le circuit fermé.
Circuit ouvert
Dans un circuit ouvert, l’eau est pompée depuis une source naturelle (rivière, lac, mer), passe à travers un échangeur thermique pour refroidir les équipements puis est renvoyée à la source.
Ce système présente de nombreux avantages :
- Grande capacité de refroidissement
- Utilisation d’une ressource naturelle et gratuite
- Favorise la biodiversité aquatique en maintenant des températures acceptables pour les espèces locales
Cependant, il faut être vigilant quant aux risques environnementaux et réglementaires liés au rejet d’eau chaude dans le milieu naturel.
Circuit primaire fermé
Un circuit primaire fermé fonctionne en circuit bouclé et utilise une tour de refroidissement ou un échangeur de chaleur pour réduire la température de l’eau. Les avantages sont :
- Maîtrise des impacts environnementaux grâce à une consommation moindre d’eau
- Sécurité accrue pour les installations sensibles
- Meilleure gestion de la qualité de l’eau
Néanmoins, ces systèmes requièrent souvent un entretien plus important et donc engendrent des coûts d’entretien plus élevés qu’un circuit ouvert.
Le refroidissement par évaporation
Le refroidissement par évaporation consiste à vaporiser un fluide, souvent de l’eau, pour évacuer la chaleur.
Les techniques les plus courantes sont les tours ouvertes et les tours fermées.
Tours ouvertes
Les tours ouvertes fonctionnent selon le principe du « wet cooling ».
L’eau circule sur une surface d’échange où elle s’évapore en absorbant la chaleur. Les avantages :
- Efficacité élevée grâce à l’effet bénéfique de l’évaporation
- Fonctionnement simple et robuste
- Bonne adaptabilité aux variations de charge thermique
En revanche, elles consomment de l’eau de manière importante et requièrent un entretien régulier pour éviter les développements bactériens.
Tours fermées
Les tours fermées utilisent un échangeur de chaleur pour séparer le circuit d’eau de l’installation du circuit de refroidissement.
Les atouts :
- Maîtrise accrue des risques sanitaires et environnementaux
- Durée de vie prolongée des équipements grâce à une eau moins chargée en impuretés
- Consommation d’eau réduite
Néanmoins, leur coût d’investissement et d’exploitation peut être supérieur à celui des tours ouvertes.
Il n’existe pas de solution unique en matière de procédés de refroidissement.
Chaque installation doit être analysée au cas par cas pour déterminer la méthode la plus adaptée à ses besoins et contraintes, tant sur le plan technique qu’économique ou environnemental.