Distribution des fluides
Distribution de l'eau glacée ou glycolée
A partir de l’échangeur de la production frigorifique, les fluides sont distribués vers les échangeurs suivant différents montages permettant d’assurer un comportement optimum de l’installation.
Les figures 1 et 2 présentent deux types de montage que l’on trouve sur les installations vinicoles.
Pour des raisons techniques (débits d’eau différents sur l’évaporateur du groupe de froid et sur le réseau échangeurs, fluctuation importante des besoins), il est souvent préférable d’utiliser deux circuits hydrauliques :
- Un circuit primaire de production d’eau glacée ou glycolée entre le ballon tampon et l’évaporateur du groupe de froid.
- Un circuit secondaire de distribution entre le ballon tampon et les échangeurs thermiques à alimenter.
- Figure 1
- Figure 2
Distribution de l'eau chaude
A partir de la chaudière ou du réchauffeur électrique, les fluides sont distribués vers les échangeurs suivant différents montages permettant d’assurer un comportement optimum de l’installation.
La figure 3 présente le montage que l’on peut trouver après une chaudière sur les installations vinicoles.
- Figure 3
Réseaux secondaires (eau chaude et eau froide)
Réseau en boucle simple
Ce type de réseau permet une alimentation en parallèle de chaque échangeur en maintenant en pression le réseau d’alimentation. Son inconvénient : lorsque plusieurs échangeurs sont en fonctionnement, le débit le plus important va alimenter le circuit de l’échangeur n°1 (qui comprend le moins de pertes de charge) et va décroître progressivement pour les autres échangeurs. Ce type de boucle ne convient donc que pour alimenter un nombre réduit d’échangeurs (< 10) tout en conservant des caractéristiques de débits corrects.
Réseau en boucle de Tickelman
Ce type de réseau permet d’équilibrer les débits dans tous les échangeurs en fonctionnement en équilibrant les pertes de charge de chaque circuit échangeur. L’eau qui alimente chaque échangeur parcourt la même longueur de canalisation et les mêmes "accidents" (coudes, vannes, échangeur...) quelle que soit sa position sur le réseau. Ce type de réseau est très adapté aux boucles comprenant un grand nombre d’échangeur à alimenter. En revanche sa mise en place peut demander dans certaines configurations des longueurs de tuyauterie de 30 % supérieures à des boucles simples.
Réseau Monotube dynamique
Ce type réseau permet d’alimenter plusieurs échangeurs en série. Une pompe individuelle fournit le débit et la pression nécessaires à chaque échangeur à partir du circuit d’alimentation et refoule le fluide dans ce même circuit. Ce type de réseau a l’avantage de réduire, dans certaines configurations, les longueurs de canalisation de 50 %. En revanche, l’échauffement ou le refroidissement du fluide occasionné par le passage dans l ’échangeur entraîne une diminution progressive des puissances thermiques des échangeurs. Ce type de réseau réclame donc une étude hydraulique et thermique précise pour que l’installation puisse fournir les résultats escomptés.
Notions de pertes de charge
Les pertes de charge d’un réseau sont constituées par les freins rencontrés par la circulation du fluide (diamètre et longueur de canalisation, coudes, vannes, échangeurs et autres accessoires). La conception d’un réseau doit tenir compte de ces pertes de charges pour dimensionner les caractéristiques des pompes ou accélérateurs centrifuges et les diamètres des tuyauteries.
Dans un circuit en boucle simple ou en boucle de Tickelman où les échangeurs sont alimentés en parallèle, les pertes de charge ne s’additionnent pas. En revanche dans un circuit en série (monotube) les pertes de charge s’ajoutent.
A titre d’exemple et à partir des schémas ci-dessus, les pertes de charge globales de chaque type de réseau peuvent s’évaluer de la
- Boucle simple : dP4>dP3>dP2>dP1 - Perte de charge totale = dP4
- Boucle de Tickelman : dP4=dP3=dP2=dP1 - Perte de charge totale = dP4
- Monotube : dPech4=dPech3=dPech2=dPech1 - Perte de charge totale = dPréseau+ (4 * dPech)
Mise en œuvre
La mise en oeuvre initiale d’un réseau de distribution hydraulique ne peut être réalisée que par une entreprise spécialisée. Cette entreprise doit fournir à l’utilisateur toutes les recommandations de redémarrage, d’utilisation, d’entretien et d’arrêt de la chaudière sous la forme d’un manuel d’utilisation. Toutefois, comme pour les unités de production thermique, un contrat d’hivernage et de remise en route peut être souscrit avec l’entreprise.
