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Choix du matériel

Détermination du débit nécessaire

Pour calculer le débit total nécessaire dans le réseau et donc ses caractéristiques de diamètre, il est nécessaire de connaître le débit « optimum » par échangeur et le nombre maximum d’échangeurs en fonctionnement simultané sur le réseau.

 

les débits « indicatifs » nécessaires par type d’échangeur pour un fonctionnement optimum.

Serpentin piquage 20/27

Drapeau piquage 20/27

Radiateur piquage 20/27

Ceinture 100 mm piquage 20/27

Double paroi alvéolée

débit    m3 / h

1,5 à 2

1,5 à 2

1,5 à 2

2 à 3

cf. constructeur

Le tableau 18 suivant fournit, à partir du bilan thermique réalisé (voir chapitre " Evaluation des besoins thermiques "), les débits nécessaires par échangeur et le débit global nécessaire dans le réseau.

Tableau 18 : Débits nécessaires par échangeur et débit global nécessaire dans le réseau à partir du bilan thermique.

Détermination de la perte de charge du circuit en fonction du débit

Pour calculer les pertes de charge d’un réseau, il est nécessaire de connaître le type de boucle utilisé et les pertes de charges régulières (canalisations) et singulières (coudes, vannes, échangeurs etc...) du réseau.

Tableau 19 : Diamètres de tuyauterie en fonction des débits

Exemple pour une vitesse de circultaion de 2m / s :

Exemple numérique :
Un débit nécessaire de 20 m3/h dans une canalisation de 100 m de tuyauterie inox DN 64 en boucle simple avec 6 coudes et équipée pour chaque cuve d’un piquage à 90 ° , d’un filtre 20/27, de deux vannes pneumatiques 20/27 et d’un échangeur drapeau 20/27 de 3 m².
Perte de charge Totale = (10*0.06) + (6*0.13) + 1 + 0.2 + (2*0.1) + 0.42 = 3.2 bars
Rappels : 1 bar = 10.2 m de colonne d’eau = 0.987 atmosphère

Choix de la pompe

Pour choisir convenablement une pompe, il convient de connaître au préalable la résistance du circuit (perte de charge en fonction du débit du fluide) et le débit nécessaire (caractéristiques développées dans les paragraphes précédants).

 Il faut choisir la pompe dont la courbe, donnée par le fabricant, coupe la courbe de perte de charge du circuit - que l’on a calculée - au débit souhaité.
Exemple numérique : Pour les caractéristiques de pertes de charge et débit calculées plus haut, il convient de choisir une pompe pouvant fournir :
20 m3/h à 3 bars ou 30.6 m CE

Schéma débit pompe - Source CA33

Dimensionnement du ballon tampon

Chaque constructeur de groupe de froid doit fournir les volumes d’eau minimum nécessaires au bon fonctionnement de l’appareil. Ces volumes d’eau sont normalement calculés pour limiter le nombre de démarrage du compresseur à 6 par heure.
Classiquement, le ratio appliqué est de l’ordre de 10 L d’eau dans le réseau par kW frigorifique (ou 12 L pour 1000 frig/h).
Du fait de l’évolution des compresseurs et de l’intervention de l’électronique, certains constructeurs (Aquasnap de Carrier)  proposent désormais, à partir de compresseurs Scroll ou à vis, des distributions hydrauliques sans ballon tampon. Ces nouveaux groupes simplifieront grandement le montage et donc le coût des installations.
Malgré tout, une cuve tampon de grand volume permet de créer la nuit par exemple, une réserve thermique qui peut être utilisée dans la journée.

A titre d’exemple, une cuve tampon de 100 hL refroidie à 5 °C fournit une puissance de 50000 frig/h pendant 1 heure ou 3300 frig/h répartis sur 15 h.

Pertes thermiques dans les tuyauteries

L’évaluation des pertes thermiques des tuyauteries d’alimentation des échangeurs est indispensable si les réseaux développent une longueur importante sans être isolés. Cette évaluation de la puissance supplémentaire liée aux pertes reprend la même formule de calcul que celle des échanges par les parois des cuves :

Qe = K x S x Dt
Qe = puissance (en kcal/h)
Dt = écart moyen de température entre le fluide et l’air ambiant (en °C)
S = surface d'échange de la tuyauterie (en m2)
K = coefficient global d'échange de la tuyauterie (en kcal/h/m2/°C)

Exemple :
Surface d'échange d’une tuyauterie de 200 m en DN 64 : 40 m2
Température eau glacée = 7°C
Température extérieure = 22°C
K = 10 kcal/h/m2/°C (Inox)
Puissance d'échange = 10 x 40 x (22-7)
Qe = 6000 kcal/h = 6985 W