Pour la plupart des projets industriels et commerciaux, un refroidisseur au glycol doit être sélectionné en fonction de la charge de refroidissement requise, des températures de sortie et de retour, du type et de la concentration de glycol, du débit de conception, de la méthode de rejet de chaleur, des matériaux, du service et des conditions de fonctionnement de la pompe. Le refroidisseur n'est qu'une partie du système. Le fluide, l'échangeur de chaleur, la boucle secondaire et les commandes doivent être spécifiés comme un ensemble afin que le système atteigne la température cible sans puissance de pompage excessive, risque de gel ou corrosion.
Réponse rapide : que spécifier en premier
Envoyez au fournisseur la charge thermique du procédé ou de la pièce, la température de sortie du glycol, la température de retour, la température ambiante la plus basse ou la température des tuyaux exposés, la chimie du fluide, le débit requis, l'altitude du site, la puissance disponible, la préférence de rejet de chaleur et les détails de connexion. Ajoutez l'application, le calendrier de fonctionnement, l'exigence de redondance, les restrictions de matériaux et l'interface de commande. Ces informations sont plus utiles qu'une demande de puissance nominale du refroidisseur car la concentration de glycol et la température modifient réellement le transfert de chaleur et le service de la pompe.
Pour les applications alimentaires, de boissons, pharmaceutiques ou autres où un contact accidentel est possible, vérifiez si un glycol de propylène inhibé est requis. Pour la tuyauterie extérieure, choisissez une protection contre le gel pour la température de fluide la plus basse crédible, et non seulement la température de sortie normale. Un fournisseur doit indiquer le point de conception, la perte de charge, la température de sortie attendue et les limites de sécurité sur le devis.
Ce que fait un refroidisseur au glycol
Un refroidisseur au glycol extrait la chaleur d'une solution d'eau et de glycol dans un circuit fermé ou semi-fermé. La solution refroidie circule vers l'équipement de procédé, un refroidisseur d'air, une cuve à double enveloppe, une batterie de chambre froide ou un autre échangeur de chaleur. Elle absorbe la chaleur et retourne au refroidisseur. Le circuit frigorifique rejette cette chaleur par un condenseur à air, un condenseur à eau ou une autre solution de rejet de chaleur approuvée.
La boucle secondaire sépare le fluide frigorigène de plusieurs points d'utilisation. Cela peut réduire la tuyauterie de réfrigérant dans les zones occupées, faciliter le contrôle de plusieurs charges et aider à protéger un procédé contre une fuite directe de réfrigérant. Cela ajoute également une pompe, un volume d'expansion, une charge de fluide et une perte de charge. La conception doit donc trouver un équilibre clair entre sécurité, stabilité de la température, consommation d'énergie et accès à la maintenance.
Sélectionnez le fluide avant de finaliser le refroidisseur
Glycol de propylène ou glycol d'éthylène
Le glycol de propylène est souvent préféré lorsque la faible toxicité aiguë, la transformation alimentaire ou les exigences de contact accidentel sont importantes. Le glycol d'éthylène peut offrir de bonnes performances à basse température, mais son profil de toxicité nécessite des contrôles stricts sur site et une vérification de conformité locale. Le fournisseur de fluide, le fabricant d'équipement et l'équipe sécurité du projet doivent s'accorder sur le produit et le paquet d'inhibiteurs. Un antigel automobile ne doit pas être substitué à un fluide de transfert thermique conçu sans preuve écrite de compatibilité.
| Élément de sélection | Glycol de propylène | Glycol d'éthylène | Vérification de l’acheteur |
|---|---|---|---|
| Raison typique de choisir | Toxicité orale aiguë plus faible et examen de compatibilité alimentaire ou boisson | Viscosité plus faible et bonnes performances à basse température dans certains cas | Confirmer les exigences de sécurité et réglementaires du projet |
| Base de concentration | Pourcentage en volume ou en masse selon la fiche technique du fournisseur de fluide | Pourcentage en volume ou en masse selon la fiche technique du fournisseur de fluide | Ne pas mélanger les pourcentages en volume et en masse |
| Paquet d’inhibiteurs | Nécessaire pour le contrôle de la corrosion dans une boucle fermée | Nécessaire pour le contrôle de la corrosion dans une boucle fermée | Demander l’inhibiteur et les instructions de maintenance |
| Effet de transfert de chaleur | Une concentration plus élevée augmente généralement la viscosité et la perte de charge | Augmente également la viscosité et la puissance de la pompe à mesure que la concentration augmente | Dimensionner la pompe selon la concentration réelle de conception |
| Compatibilité | Vérifier le cuivre, le laiton, l’acier inoxydable, les élastomères et les joints | Vérifier le cuivre, le laiton, l’acier inoxydable, les élastomères et les joints | Obtenir une liste écrite de compatibilité des matériaux |
Définir séparément la protection contre le gel et la protection contre l’éclatement
La protection contre le gel signifie empêcher la formation de cristaux de glace à la température spécifiée. La protection contre l’éclatement est un objectif de concentration plus faible qui aide à éviter les dommages mécaniques si l’eau gèle dans un composant. Elles ne sont pas interchangeables. Les données techniques DOWFROST de Dow montrent des concentrations différentes pour la protection contre le gel et contre l’éclatement, et précisent qu’une marge de sécurité doit être ajoutée en dessous de la température la plus basse prévue. Les recommandations d’application des refroidisseurs de Trane avertissent également que l’ajout de plus de glycol que nécessaire réduit l’efficacité du refroidisseur.
Utiliser le tableau du fournisseur de fluide pour le produit réel. Documenter la température extérieure la plus basse, l’endroit le plus froid du fluide, l’objectif de protection, la méthode de mesure de la concentration et la plage d’acceptation. Si les tuyaux peuvent être stagnants ou exposés au vent, évaluer ces conditions plutôt que d’utiliser uniquement le point de consigne de sortie d’eau du refroidisseur.
Dimensionner la capacité de refroidissement, le débit et la différence de température
La première vérification de dimensionnement est le bilan thermique. Pour une boucle liquide monophasée, une équation de départ utile est :
Capacité de refroidissement = débit massique × chaleur spécifique × différence de température du fluide.
La chaleur spécifique et la densité sont des propriétés de la concentration de glycol sélectionnée et de la température. Un calcul basé uniquement sur l’eau peut donc sous-estimer le débit massique ou la hauteur manométrique nécessaire. Le choix final doit inclure la perte de charge de la batterie ou de l’échangeur de chaleur, les pertes de tuyauterie, l’autorité de la vanne de régulation, la marge d’encrassement et toute capacité de secours requise.
| Paramètre de conception | À fournir | Pourquoi cela modifie le choix du refroidisseur au glycol |
|---|---|---|
| Charge thermique | Charge normale, de pointe, de descente et future en kW ou en tonnes | Définit la capacité du compresseur, de l'évaporateur et du condenseur |
| Température de départ et de retour | Température cible et élévation admissible dans le circuit | Définit les propriétés du fluide, le débit et l'approche de l'échangeur de chaleur |
| Type de glycol et concentration | Nom du produit, base de concentration et marge de conception | Modifie la densité, la chaleur spécifique, la viscosité et la protection contre le gel |
| Débit et chute de pression | Débit requis plus résistance de la batterie, de la vanne et de la tuyauterie | Définit la taille de la pompe, la puissance du moteur et la plage de régulation |
| Conditions ambiantes et du site | Température extérieure de conception, altitude, limites de poussière et de bruit | Définit la sélection du condenseur, la dévalorisation et les exigences d'enceinte |
Évitez de sélectionner uniquement selon la puissance du compresseur. Demandez la capacité de refroidissement nette à la température de sortie réelle, à la concentration de glycol, à la température d'entrée du fluide et à la température ambiante extérieure. Si le procédé comporte une charge intermittente importante, comparez un réservoir tampon ou des compresseurs en cascade avec un groupe froid surdimensionné pour toute la journée.
Groupe froid glycolé à air ou à eau
Un groupe froid glycolé à air rejette la chaleur directement dans l'air extérieur. Il simplifie généralement le traitement de l'eau et élimine la tour de refroidissement, mais sa capacité et son efficacité dépendent de la température extérieure, de la propreté de la batterie et du débit d'air disponible. Une unité refroidie à l'eau peut être plus silencieuse dans la zone de process et peut bien fonctionner là où l'eau de condenseur est déjà disponible, mais elle nécessite un circuit d'eau fiable, un traitement, une filtration et une vérification de la température d'approche.
| Facteur de décision | Groupe froid glycolé à air | Groupe froid glycolé à eau | Questions pour la demande de devis |
|---|---|---|---|
| Rejet de chaleur | Air extérieur à travers une batterie à ailettes et des ventilateurs | Eau de condenseur à travers un échangeur de chaleur | Quelle température d'entrée d'eau ambiante ou de condensation est utilisée ? |
| Services publics | Alimentation électrique et voie d'air dégagée | Alimentation électrique, débit d'eau de condensation et traitement | L'eau de condensation est-elle disponible toute l'année ? |
| Entretien | Nettoyage des batteries, entretien des ventilateurs et protection contre le gel | Nettoyage des tubes ou plaques, chimie de l'eau et entretien des pompes | Qui est responsable du traitement et du nettoyage de l'eau ? |
| Emprise au sol et bruit | Emprise extérieure et bruit des ventilateurs | Salle des groupes frigorifiques plus équipements d'eau de condensation | Quelles sont les limites de bruit et d'accès du site ? |
| Comportement en charge partielle | La gestion par paliers ou la régulation de vitesse des ventilateurs peut réduire la consommation électrique | Les commandes de la tour et de l'eau de condensation doivent suivre la charge | Fournir les données en charge partielle au point de conception du glycol |
Choisissez la méthode de rejet de chaleur en fonction du site, et non d'une affirmation générique d'efficacité. Une option refroidie à l'eau n'est pas automatiquement plus efficace si l'on inclut la tour, les pompes et les charges de traitement. Une option refroidie à l'air n'est pas automatiquement plus simple si la batterie est exposée au sel, à la poussière ou à une température ambiante estivale élevée.
Concevoir la boucle secondaire de glycol
La boucle doit inclure le groupe frigorifique, la pompe, le volume d'expansion, le séparateur d'air, le filtre, les vannes d'isolement, les vidanges, les évents, les sondes de température, la mesure de débit et les échangeurs de chaleur d'utilisation finale. Placez la connexion d'expansion près de l'aspiration de la pompe ou à l'endroit requis par la conception hydraulique. Prévoyez un moyen de remplir, purger, échantillonner et vidanger le fluide sans rendre le groupe frigorifique inaccessible.
Pompe, débit et perte de charge
La sélection de la pompe dépend du débit de conception et de la hauteur manométrique totale dynamique à la viscosité réelle du glycol. Une pompe à vitesse variable peut suivre les variations de charge, mais la plage de régulation doit rester stable au débit minimum. Confirmez le débit minimum de l’évaporateur du groupe froid, l’autorité de la vanne d’utilisation finale et l’agencement du bypass. Un débitmètre ou un point de mesure de pression différentielle aide les équipes de mise en service à vérifier que le système fonctionne selon les spécifications annoncées.
Vase d’expansion et élimination de l’air
Le glycol se dilate lorsque la température augmente. Le vase d’expansion, la soupape de sécurité et le séparateur d’air doivent être dimensionnés et positionnés en fonction du volume de fluide, de la plage de température de fonctionnement et de la pression statique. L’air emprisonné peut réduire le transfert de chaleur, créer du bruit et provoquer la cavitation de la pompe. Prévoyez des purgeurs automatiques ou manuels aux points hauts et une procédure de mise en service qui enregistre la pression de remplissage et la pression de fonctionnement à froid.
| Composant de boucle | Spécifier au stade du devis | Contrôle d’acceptation |
|---|---|---|
| Pompe et moteur | Débit, hauteur manométrique, viscosité du glycol, puissance moteur et méthode de régulation | Débit mesuré et intensité à la vitesse de conception et à la vitesse minimale |
| Vase d’expansion | Volume utile, précharge, pression maximale et taille de raccordement | Pression de remplissage à froid, pression à chaud et réglage de la soupape de sécurité |
| Séparateur d’air et purgeurs | Taille de raccordement, accès pour maintenance et emplacement des purgeurs | Aucun bruit d’air persistant ni perte de débit après purge |
| Crépine et filtres | Maille, pression nominale, isolement et dispositif de vidange | Élément propre, pression différentielle et service sans fuite |
| Capteurs et commandes | Température aller et retour, contrôle de débit, alarmes et interface | Étalonnage des capteurs, test d’alarme et enregistrement des tendances |
Applications bénéficiant d’une boucle secondaire de glycol
Les refroidisseurs au glycol sont utilisés pour les cuves de process, les lignes de boissons et d’aliments, le refroidissement de lasers ou de machines-outils, les chambres froides, la fabrication de glace, les utilités pharmaceutiques et d’autres applications où un seul refroidisseur dessert plusieurs charges thermiques. La question de conception courante n’est pas simplement de savoir si le fluide peut atteindre une basse température. Il s’agit de savoir si chaque branche peut recevoir le débit requis tout en maintenant le refroidisseur dans ses limites minimales de débit, de concentration et de fonctionnement.
Dans les projets agroalimentaires, vérifiez la qualité du fluide, les joints, la possibilité de vidange, les produits de nettoyage et la séparation entre la boucle de glycol et les surfaces en contact avec le produit. Un fluide alimentaire ne rend pas automatiquement tous les matériaux ou échangeurs de chaleur connectés conformes au contact alimentaire. Demandez des certificats et des attestations de compatibilité pour l’ensemble du montage.
Pour les chambres froides, examinez la portée d’air, l’espacement des ailettes de la batterie, la méthode de dégivrage, l’humidité de la pièce, les ouvertures de porte et la température minimale du fluide. La concentration de glycol peut augmenter la perte de charge de la batterie et réduire la capacité par rapport à l’eau. Le refroidisseur d’air et le refroidisseur de glycol doivent donc être sélectionnés ensemble.
Matériaux, corrosion et maintenabilité
Sélectionnez l’échangeur de chaleur, la batterie, le joint de pompe, le corps de vanne, le joint d’étanchéité et les matériaux de tuyauterie comme un ensemble compatible. Les chlorures, l’entrée d’oxygène, un mauvais contrôle des inhibiteurs et le mélange de métaux peuvent accélérer la corrosion. Demandez une fiche technique du fluide, une liste de compatibilité des matériaux, les limites d’inhibiteurs et une méthode de test pour la concentration et le pH. Ne supposez pas qu’une gaine de tuyau bleue ou une armoire en inox prouve la compatibilité chimique.
L’accès à la maintenance doit permettre aux techniciens d’isoler la pompe, de nettoyer le filtre, de prélever un échantillon de fluide, d’entretenir les capteurs et de retirer l’échangeur de chaleur si nécessaire. Tenez un registre de la concentration de glycol, du pH, de la réserve d’inhibiteur, de la pression différentielle du filtre, des températures aller et retour, de la vitesse de la pompe et de l’historique des alarmes. Un petit journal peut révéler une perte progressive de débit ou de performance d’échange thermique avant un arrêt de process.
Mise en service et contrôles d’acceptation en usine
Avant la mise en service, effectuez un test de pression et rincez la boucle en utilisant une procédure compatible avec le fluide sélectionné. Confirmez que le fluide est mélangé à la concentration requise avant de remplir le système, ou utilisez un produit prémélangé contrôlé. Vérifiez la rotation de la pompe, la preuve de débit, l’étalonnage des capteurs, la précharge du vase d’expansion, la protection de surpression et la logique de débit minimal. Enregistrez les températures d’entrée et de sortie du glycol à charge stable.
Lors de l’acceptation en usine ou sur site, demandez le point de test plutôt qu’une valeur de brochure. Les enregistrements utiles incluent la capacité, la température de sortie, la température d’entrée, le débit, la perte de charge, l’état ambiant ou de l’eau du condenseur, le courant, le niveau sonore si pertinent et la réponse aux alarmes. Si un fournisseur ne peut pas indiquer les conditions associées à une valeur de capacité, ce chiffre ne peut pas être comparé équitablement à une autre offre.
Liste de contrôle pour la demande de devis à un fournisseur de refroidisseur au glycol
Incluez les informations suivantes dans un dossier de demande de devis contrôlé :
- Application et équipements finaux, y compris cuves de process, refroidisseurs d’air, chambres froides ou échangeurs de chaleur.
- Charge thermique normale et maximale, temps de descente en température, heures de fonctionnement et marge pour extension future.
- Type de glycol, nom du produit si connu, base de concentration, objectif de congélation, objectif de rupture et plage de température du fluide.
- Température de sortie et de retour, débit de conception, perte de charge admissible et exigence de débit minimal.
- Préférence pour refroidissement par air ou par eau, données d’ambiance extérieure ou d’eau de condenseur, altitude, bruit et exposition à la corrosion.
- Matériau de l’échangeur de chaleur, taille des raccordements, disposition des vannes, service de la pompe, vase d’expansion, séparateur d’air et filtres.
- Alimentation électrique, protocole de contrôle, alarmes, surveillance à distance et besoins en coffret ou protection contre les intempéries.
- Plan d’implantation, limites de dégagement pour la maintenance, contraintes de levage, fractionnement de la livraison, pièces de rechange et périmètre de mise en service.
L’équipe d’ingénierie frigorifique de Domi peut examiner un besoin de groupe froid glycolé avec la batterie, l’échangeur de chaleur et le système frigorifique associés. Envoyez le profil de charge, les données du fluide et un plan pour une revue d’adéquation technique. Un devis doit confirmer le point de conception, et pas seulement le nom du modèle.
Questions fréquemment posées
À quoi sert un groupe froid glycolé ?
Un refroidisseur à glycol refroidit une solution d'eau et de glycol qui circule vers les équipements de traitement, les refroidisseurs d'air, les batteries de chambres froides ou les échangeurs de chaleur. Il est utile lorsqu'une centrale frigorifique doit desservir plusieurs charges ou lorsque le projet nécessite une boucle secondaire au lieu de tuyauteries de frigorigène au niveau de chaque charge.
Quelle quantité de glycol faut-il utiliser dans un groupe froid ?
Utilisez la concentration recommandée par le fournisseur de fluide sélectionné pour la température de fluide la plus basse crédible, puis ajoutez la marge de conception préconisée par le fournisseur. La valeur correcte dépend de la protection contre le gel, la protection contre l’éclatement, le type de fluide, l’exposition et la réglementation locale. Plus de glycol n’est pas automatiquement mieux car cela augmente la viscosité et la puissance de la pompe.
Le propylène glycol est-il meilleur que l’éthylène glycol pour la réfrigération ?
Le propylène glycol est souvent choisi pour les besoins alimentaires, de boissons ou lorsque la faible toxicité est requise. L’éthylène glycol peut être envisagé lorsque ses propriétés thermiques et hydrauliques conviennent à l’application et que le site peut contrôler sa toxicité. Le choix doit être documenté avec la fiche technique du fluide, la compatibilité des matériaux et l’examen de la sécurité du projet.
Comment dimensionner un groupe froid glycolé ?
Commencez par la charge thermique de pointe, les températures de départ et de retour, la concentration en glycol et le débit de conception. Incluez ensuite l'écart thermique de l'échangeur, la perte de charge de la tuyauterie, la performance de la pompe, les conditions ambiantes ou de l'eau du condensateur, le débit minimal et toute exigence de redondance. Demandez la capacité nette dans ces conditions exactes.
Dois-je choisir un groupe froid glycolé à air ou à eau ?
Optez pour un refroidissement à air lorsque le rejet d'air extérieur, l'encombrement et la disponibilité de l'eau sont adaptés. Choisissez un refroidissement à eau lorsqu'une boucle d'eau de condensation traitée et fiable est disponible et que ses pompes, sa tour et sa maintenance sont acceptables. Comparez la consommation totale d'énergie du système, les conditions de fonctionnement, l'accès pour l'entretien et le niveau sonore du site plutôt que de comparer uniquement le rendement du refroidisseur.
Que doit contenir une demande de devis pour un groupe froid glycolé ?
Inclure l’application, la charge thermique, le produit glycol et sa concentration, les points de consigne de température, le débit, la perte de charge, la méthode de rejet de chaleur, les données d’ambiance ou d’eau de condenseur, les matériaux, les raccordements, l’alimentation électrique, les commandes, les dégagements pour la maintenance et les conditions du test de réception. Un schéma et une fiche technique du fluide réduisent les cycles de clarification.
