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RÉSUMÉ
Les installations frigorifiques ont pour but de mettre ou de maintenir un système à une température inférieure à celle de l'environnement. Ces installations peuvent être de deux types : directe ou indirecte. La conception d'une machine frigorifique industrielle est basée à la fois sur l'objectif du système (refroidissement, congélation...), son bilan thermique, les conditions de chaleur du milieu et des considérations économiques. Dans cet article sont détaillés les refroidissements directs et indirects, en présentant les principes de base, les technologies en jeu ainsi que le dimensionnement des installations. Enfin, les étapes de montage et de mise en service sont également présentées, depuis les études préalables jusqu'à à la réception de la machine.
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The aim of refrigerating machines is to place or maintain a system at an inferior temperature to that of the environment. This equipment can come in the form of two types: direct or indirect. The design of an industrial refrigerating machine is based upon both the objective of the system (cooling, freezing, etc.), its thermal balance, the heat condition of the environment and economic considerations. This article details the direct and indirect cooling processes by presenting their ground principles, the technologies involved as well as the dimensioning of the installations. It finally resents the installation and operation stages, from the preliminary studies to the delivery of the machine.
Auteur(s)
-
Georges VRINAT : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers et de l'Institut français du froid industriel - Membre de l'Association française du froid – Expert frigoriste
INTRODUCTION
La définition complète d'une installation frigorifique découle d'une analyse logique, qui part du type d'application (climatisation, congélation, réfrigération etc.), de son bilan frigorifique et des conditions thermiques des milieux ambiants d'extraction et de rejet de la chaleur.
Il n'existe que deux types de systèmes qui permettent de distribuer de l'énergie frigorifique :
-
le système direct, avec évaporation du frigorigène dans l'évaporateur refroidisseur d'un procédé de refroidissement de gaz, liquides, solides ;
-
le système indirect, avec circulation forcée d'un frigoporteur ou caloporteur, entre la machine productrice et les échangeurs du procédé.
Dans certains cas, ces deux systèmes peuvent résoudre le même problème, mais avec des technologies, des consommations énergétiques et des aspects économiques différents. Dans d'autres, au contraire, ce sont des critères économiques et de faisabilité, propres au site qui vont en décider. Par exemple, les systèmes de climatisation urbaine imposent la distribution de l'eau glacée, alors que la climatisation de bureaux accepte les circuits directs du type VRV.
Sur le plan économique, un système en évaporation directe, bien conçu, est moins cher en investissement et en consommation énergétique qu'un système indirect. En effet, ce dernier nécessite un échangeur-refroidisseur de frigoporteur, impliquant un coût, un encombrement et des dépenses énergétiques supplémentaires, d'une part, à cause de l'écart de température nécessité par l'échangeur-refroidisseur, d'autre part, à cause de l'énergie apportée au frigoporteur par le pompage et des apports thermiques extérieurs sur les tuyauteries de frigoporteur.
Dans le cas de locaux recevant du personnel y exerçant une activité, ou du public y séjournant, la circulation d'un frigoporteur adapté et sécurisant supprime tout risque de pollution ou de panique en cas de fuite de frigorigène.
De plus, il est évident que la charge en frigorigène d'un système indirect est plus faible, plus facile à confiner et à surveiller que celle d'un circuit direct, géographiquement développé avec des accès difficiles.
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Refroidissement direct ou « détente directe »
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4. Conclusion
L'installation est désormais sous la responsabilité de l'exploitant qui doit la gérer en « bon père de famille ».
Un manque de suivi précis du fonctionnement, et de l'entretien, se traduit peu à peu par des dysfonctionnements, des dérives ou déréglages des appareils de contrôle ou de sécurité, pouvant avoir des conséquences :
-
humaines (sécurité des personnes) ;
-
physiques (sécurité des biens, effets sur l'environnement, salubrité des produits...) ;
-
financières (bris de machines, responsabilité civile, litiges marchandises, pertes de production, diminution des rendements...).
Il faut mettre en place un suivi de fonctionnement et d'entretien rigoureux des installations techniques et des bâtiments en assurant :
-
le maintien en l'état de l'outil de production ;
-
la production frigorifique optimale au moindre coût.
Pour satisfaire cette nécessité, il est donc indispensable de :
-
bien appréhender le suivi quotidien des installations techniques et des bâtiments qui les abritent, en ayant des descriptifs, des plans et des schémas systématiquement actualisés ;
-
prévoir et programmer les opérations d'entretien préventif et de sécurité, afin de ne pas se trouver en situation d'urgence, entraînant souvent des réparations « de fortune » dont la fiabilité, la tenue dans le temps et le prix de revient sont rarement satisfaisants ;
-
gérer les stocks de pièces détachées (notamment des organes de sécurité), afin de pouvoir remédier dans les délais les plus courts aux dysfonctionnements constatés ;
-
consulter régulièrement les textes réglementaires, les bureaux de contrôle, les organismes techniques spécialisés en conseil et prévention, les fournisseurs, les revues scientifiques et techniques pour s'informer des évolutions techniques les mieux adaptées au fonctionnement et à la sécurité et de bénéficier des meilleures technologies disponibles.
Les exploitants d'installations doivent donc disposer d'une organisation permettant :
-
le suivi de fonctionnement des installations, incluant des moyens matériels (appareils de mesure, enregistreurs, systèmes de détection de fuites, systèmes de télésurveillance, transmissions...
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