La technologie de refroidissement intelligente améliore l'efficacité énergétique des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation

Dans les grands bâtiments commerciaux, les systèmes de refroidissement par groupes d'eau servent d'équipement de refroidissement principal, leur efficacité énergétique ayant un impact direct sur les coûts d'exploitation et la durabilité. Cependant, ce qui passe souvent inaperçu, c'est que la salle des machines frigorifiques elle-même représente une source de chaleur importante. La gestion et le contrôle efficaces des charges thermiques dans ces espaces sont devenus un facteur essentiel pour optimiser les performances globales du système de réfrigération.

Si les refroidisseurs représentent le "cœur" des systèmes de refroidissement, les salles des machines frigorifiques fonctionnent comme les "veines et les nerfs" qui soutiennent cet organe vital. Pourtant, ces espaces modestes recèlent un potentiel de consommation d'énergie substantiel. Divers composants électriques dans les salles des machines frigorifiques - y compris les moteurs de compresseur, les moteurs de pompe, les variateurs de fréquence (VFD) et les transformateurs - génèrent une chaleur considérable pendant le fonctionnement. Cette production thermique réduit non seulement l'efficacité et la durée de vie des équipements, mais augmente également les besoins de refroidissement de la salle des machines, ce qui, en fin de compte, augmente la consommation d'énergie de l'ensemble du système.

Pour parvenir à un refroidissement intelligent et à une réduction de la consommation d'énergie dans les salles des machines frigorifiques, les ingénieurs doivent d'abord comprendre de manière exhaustive les sources de charge thermique - un peu comme les médecins diagnostiquant des maladies avant de prescrire un traitement.

Les moteurs de compresseur représentent généralement la plus grande source de chaleur dans les salles des machines frigorifiques. Ceux-ci se répartissent en deux catégories en fonction des méthodes de refroidissement :

• Refroidisseurs hermétiques : Les moteurs et les compresseurs sont logés dans des unités scellées refroidies par la circulation du réfrigérant. Cette conception transfère la chaleur du moteur directement au réfrigérant, minimisant ainsi l'impact environnemental.
• Refroidisseurs à entraînement ouvert : Les moteurs se connectent aux compresseurs via des raccords externes, en utilisant le refroidissement à l'air ou à l'eau. Ces conceptions libèrent la chaleur du moteur directement dans les salles des machines, augmentant ainsi les charges de refroidissement.

Bien que les moteurs de pompe individuels puissent générer moins de chaleur que les moteurs de refroidisseur, de multiples pompes fonctionnant simultanément peuvent produire une production thermique substantielle. La norme ASHRAE 90.1 exige des exigences d'efficacité minimales pour les moteurs des bâtiments commerciaux, les unités plus grandes (200+ chevaux) atteignant une efficacité de 95 % et plus. Cependant, même ces moteurs à haut rendement convertissent une partie de l'énergie en chaleur.

Bien que les VFD améliorent l'efficacité à charge partielle en ajustant la vitesse du moteur, ils génèrent de la chaleur pendant la conversion de puissance. Les méthodes de refroidissement varient :

• VFD refroidis par air : Utilisés pour les petites pompes et les ventilateurs de la tour de refroidissement, ceux-ci libèrent la chaleur directement dans les salles des machines.
• VFD refroidis par eau : Généralement utilisés pour le contrôle des refroidisseurs, ceux-ci transfèrent la chaleur à l'eau de refroidissement, réduisant ainsi l'impact environnemental. Cependant, les VFD moyenne tension (4160 V+) nécessitent souvent encore un refroidissement par air.

• Transformateurs situés dans les salles des machines
• Équipement d'atténuation des harmoniques
• Transfert de chaleur de l'enveloppe du bâtiment
• Sources diverses (éclairage, tuyaux non isolés, systèmes UPS, etc.)

Après avoir identifié les sources de chaleur, les ingénieurs doivent mettre en œuvre des approches de gestion appropriées, principalement par le biais de la ventilation ou du refroidissement mécanique.

La ventilation permet une élimination économique de la chaleur en introduisant de l'air extérieur. La norme ASHRAE 15 exige des débits de ventilation minimaux de 0,5 cfm/pi2 ou 20 cfm par occupant, avec des augmentations de température maximales ne dépassant pas 18 °F. Les considérations clés comprennent :

• Modèles de débit d'air couvrant toutes les sources de chaleur
• Prises d'air correctement filtrées
• Persiennes dimensionnées pour un débit d'air efficace (tenant compte d'une surface libre typique de 50 à 60 %)

Lorsque la ventilation s'avère insuffisante, le refroidissement mécanique à l'aide de centrales de traitement d'air, de ventilo-convecteurs ou d'équipements similaires devient nécessaire. La conception nécessite l'établissement de points de consigne de température, le calcul des charges de refroidissement et la sélection de l'équipement approprié.

• Sélection d'équipements à haut rendement
• Optimisation des agencements d'équipements pour un débit d'air efficace
• Mise en œuvre de programmes de maintenance rigoureux
• Utilisation de commandes intelligentes avec surveillance en temps réel
• Exploration des possibilités de récupération de la chaleur perdue

En fin de compte, la gestion de la charge thermique des salles des machines frigorifiques représente un aspect essentiel, mais souvent négligé, de la conception CVC. Grâce à une planification et une exécution méticuleuses, les ingénieurs peuvent développer des systèmes de refroidissement très efficaces qui soutiennent des opérations de bâtiment durables.