Refroidissement d’une installation industrielle : 12 + 1 éléments à prendre en compte avant de rechercher un fabricant

C’est la première fois que vous devez vous occuper du refroidissement de votre installation industrielle ? Ou peut-être souhaitez-vous disposer d’un cadre de référence complet pour mener à bien cette tâche dans votre entreprise ?

Ce guide vous fournira un premier vade-mecum pour choisir la meilleure technologie de refroidissement en fonction des exigences de conception spécifiques de votre installation.

—

par Giorgio Lorenzetti, conseiller technique chez MITA Cooling Technologies

1. Quel fluide devez-vous refroidir ? Eau, gaz, autre fluide ?

Le choix de la technologie de refroidissement à acquérir doit nécessairement commencer par le type de fluide à refroidir : eau, réfrigérant, vapeur…

En général, des fluides différents nécessitent des systèmes de refroidissement différents ; ou plutôt, certains systèmes sont préférables à d’autres en fonction du type de fluide à refroidir.

Par exemple, le refroidissement direct d’une eau de process, voire d’une eau partiellement sale ou agressive, peut orienter le choix vers une tour d’évaporation à circuit ouvert construite avec des matériaux adaptés. La condensation d’un gaz réfrigérant, en revanche, peut être mieux réalisée par un condenseur évaporatif ou adiabatique.

2. De quelle usine s'agit-il ? Alimentaire, métallurgique, énergétique...

Le contexte dans lequel le système de refroidissement doit être réalisé est un autre élément qui conditionne le choix : il peut y avoir à la fois des problèmes liés à la nature du fluide à refroidir et à l’espace disponible pour l’installation du système de refroidissement, éléments qui doivent être pris en compte.

Les aspects liés à l’impact visuel et environnemental (taille de l’équipement) ou à l’acoustique ont également leur importance et ne doivent pas être négligés lors du choix. Il existe aujourd’hui des mesures techniques permettant de réduire les niveaux sonores des refroidisseurs évaporatifs et adiabatiques.

3. Combiné avec quelles autres machines industrielles ? Refroidisseur, compresseur ...

Un autre élément oriente le choix vers le type d’équipement le plus adapté au cas particulier : le type de refroidissement des utilités à réaliser. Par exemple, le refroidissement direct ou le refroidissement indirect (dans ce cas via un échangeur de chaleur).

Il est également nécessaire de tenir compte du degré de fragilité de l’installation, tant en termes de gestion que de travaux d’entretien : une installation de type industriel doit garantir la continuité de la production et des intervalles d’entretien moyens à longs. Contrairement, par exemple, à une installation de climatisation ou de fonctionnement saisonnier, qui est généralement soumise à des contrôles et à des inspections programmés pendant les périodes d’arrêt.

En ce sens, une tour d’évaporation à circuit ouvert ou fermé ou (dans le cas des gaz réfrigérants) un condenseur d’évaporation peuvent être des systèmes plus « robustes » qu’un refroidisseur d’air ou qu’un système de type adiabatique. Ces derniers, dans un contexte industriel, peuvent être plus sujets à l’encrassement dans la zone du serpentin à ailettes.

4. Quel est le principal point d'attention ? Performance, économies, empreinte, ...

Un système de refroidissement « économique » n’est pas forcément le plus efficace. Il convient de procéder à une évaluation globale et préventive minutieuse de l’investissement initial et du retour sur investissement en termes de bénéfices directs (efficacité du système) et indirects (réduction des besoins de maintenance).

En ce sens, il est préférable d’opter pour un système plus efficace et adapté à ses besoins futurs, plutôt que de se laisser conditionner par le coût de l’équipement.

L’élément décisif, outre la puissance thermique à dissiper, est la température à laquelle on souhaite refroidir le fluide ou condenser le gaz : il ne sert à rien d’exagérer à la baisse si ce n’est pas strictement nécessaire. En effet, de nombreux processus ne nécessitent que la dissipation de quantités plus ou moins importantes de chaleur, il n’est donc pas nécessaire d’atteindre des limites inférieures qui seraient éprouvantes pour l’équipement.

5. Quelle est votre latitude ? Bulbe humide et bulbe sec...

Les conditions thermo-hygrométriques du lieu d’installation doivent orienter de manière décisive le choix vers le meilleur système de refroidissement. Une zone géographique caractérisée par des températures basses, même si l’humidité est élevée, orientera le choix vers des systèmes à air, tandis que les zones où les températures moyennes et l’humidité sont élevées orienteront le choix vers des systèmes évaporatifs ou, à la limite, adiabatiques.

Il ne s’agit évidemment pas d’une règle absolue : ce qui a été dit plus haut concernant la limite inférieure de la température du fluide ou du gaz requise et la taille du système s’applique. Toutefois, un choix approprié dans ce sens permet d’atteindre plus facilement ces objectifs d’efficacité et d’optimisation des coûts d’installation et de gestion du système.

6. Quelle température de sortie souhaitez-vous (latitude à part) ?

Comme pour le point précédent, les caractéristiques thermo-hygrométriques fournissent une référence précise quant à la limite inférieure que peut atteindre l’eau de refroidissement ou, du moins, quant au système à utiliser pour atteindre cette limite.

Certains procédés, comme le moulage des matières plastiques, exigent généralement des températures d’eau de refroidissement assez basses, au point de nécessiter des unités de réfrigération, éventuellement combinées à des systèmes d’évaporation ou à des systèmes secs pendant les saisons froides. Il s’agit donc de systèmes assez complexes, qui parviennent à combiner différentes situations de refroidissement et sont capables d’offrir une efficacité maximale dans les différentes conditions climatiques annuelles.

7. Quelles sont les précautions à prendre ?

Il s’agit ici d’un certain nombre de facteurs propres à l’usine ou à la zone d’installation : glace, eau agressive ou eau à maintenir propre, silence pour les bâtiments civils avoisinants, …

Autres éléments de choix importants : le type d’utilisateur de l’installation dans laquelle le système de refroidissement doit être installé (c’est-à-dire civil, commercial, industriel) ainsi que la taille de l’installation. Les utilisateurs civils ou commerciaux de petites et moyennes puissances thermiques (jusqu’à 1 MW) sont de préférence desservis par des systèmes à air ou adiabatiques. Les autres utilisateurs industriels et/ou de puissance thermique moyenne à élevée sont généralement desservis par des systèmes de refroidissement par évaporation : plus compacts, plus économiques et plus efficaces.

Les conditions de fonctionnement spécifiques de l’installation sont un autre élément décisif : le fonctionnement continu, par exemple, implique que l’équipement doit fonctionner sans problème dans des conditions climatiques opposées. D’autre part, une installation en milieu urbain, ou en tout cas sensible à l’aspect « bruit », doit pouvoir garantir des niveaux d’émissions sonores très faibles et conformes aux réglementations en vigueur.

8. Quelle est la taille de votre système (et de votre futur refroidisseur) ?

Les dimensions « physiques » du refroidisseur requis doivent être prises en compte non seulement pour évaluer si l’espace que vous prévoyez de consacrer est suffisant, mais aussi pour limiter les impacts visuels qui peuvent parfois constituer une contrainte.

Bien entendu, les autres facteurs énumérés ci-dessus sont prioritaires dans le choix de la meilleure technologie de refroidissement.

9. Quels sont les aspects logistiques à prendre en compte ?

La logistique joue également un rôle dans le choix de la meilleure solution. La disponibilité ou non d’eau peut orienter vers un système à eau ou à air. En outre, la présence d’un système déjà mis en œuvre (comme dans le cas d’un remplacement) peut conditionner le choix afin d’optimiser les coûts de mise en œuvre.

Le terme « logistique » comprend également le choix de l’emplacement physique du système de refroidissement : certaines installations, en raison de problèmes d’espace, sont réalisées sur les toits de bâtiments industriels et commerciaux : cela implique d’amener les alimentations électriques et hydrauliques à des altitudes élevées.

10. De quels services avez-vous besoin ? Gestion totale de l'eau, gestion à distance, pièces de rechange, ... ?

L’achat d’un « système de refroidissement » nécessite une assistance-conseil adéquate avant la vente et la garantie d’un service après-vente réactif et efficace.

Certaines entreprises se sont structurées pour fournir au client des « paquets » complets qui comprennent, outre le système de refroidissement proprement dit, des locaux techniques dans lesquels sont installés les pompes de circulation, le tableau électrique, le système de traitement de l’eau et les réservoirs de collecte de l’eau chaude et de l’eau réfrigérée.

Le client n’a plus qu’à amener les tuyaux d’eau chaude et d’eau réfrigérée jusqu’au système proposé. Ensuite, toute la gestion du « kit » de refroidissement est confiée au panneau qui fait fonctionner le système. Le tout peut généralement être équipé d’une connexion pour le contrôle à distance dans une perspective d’Industrie 4.0.

11. Quel est le niveau d'entretien dont vous avez besoin ?

Un autre point à considérer, dans le cadre du service après-vente mentionné ci-dessus, est l’assistance à l’entretien programmé et extraordinaire du système à mettre en œuvre. Sans préjudice du fait que chaque équipement doit être doté d’un plan de contrôle et d’entretien programmé, la meilleure solution consiste à faire appel à une entreprise dont les activités comprennent également le service, c’est-à-dire une présence chez le client à intervalles réguliers pour vérifier l’état du refroidisseur.

Il n’est pas inutile de dire que le service après-vente est tout aussi important, sinon plus, que le soutien nécessaire dans la phase de conseil technique pendant la phase de proposition commerciale : si celle-ci se termine en effet avec la signature du contrat de vente et la livraison de la solution, le service après-vente doit être continu et toujours rapide et efficace. Une sorte de présence constante aux côtés du client pour une gestion optimale du système.

12. Le fournisseur que vous choisissez a-t-il de bonnes références ?

À l’ère de la recherche sur Internet de tout type d’article ou de composant, les avis laissés par les utilisateurs précédents et les références aux installations réalisées, de préférence dans le même secteur, constituent une carte de visite importante qu’il ne faut pas négliger.

Les références dans le secteur spécifique auquel elles appartiennent sont importantes à la fois pour avoir la garantie que le fournisseur a déjà de l’expérience dans l’application, et parce que toutes les critiques connexes ont déjà été abordées et résolues au cours d’installations antérieures.

13. ... Les autres questions sont posées par un (bon) conseiller en refroidissement !

Le fournisseur du système de refroidissement ou du système doit avant tout être un bon consultant en matière de refroidissement, avant d’être un bon fabricant et vendeur.

Le conseil est un aspect important, il assure un soutien technique dans la phase de sélection et témoigne d’une connaissance du secteur spécifique : c’est un élément distinctif et préférable à tous les stades du processus d’achat.