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Efficacité énergétique et consommation d’eau associés à différentes techniques de refroidissement évaporatif appliquées à un condenseur de climatisation

Stephanie Lacour^1, ⋆, Christelle Périlhon², Alphonse Kouadio Diango³, Francois Trinquet¹
^⋆ : stephanie.lacour@inrae.fr
¹ Université de Paris-Saclay
² CNAM-Paris
³ INPHB
Mots clés : refroidissement évaporatif, condenseur de climatisation, consommation d’eau et d’énergie
Résumé :

Technique ancestrale de refroidissement, le froid évaporatif évolue suite à la désaffection pour les tours aéroréfrigérantes et au recours de plus en plus massif aux solutions de refroidissement évaporatif indirect, de brumisation et de pré-refroidissement adiabatique. Cette contribution vise à distinguer le pré-refroidissement adiabatique et le refroidissement par aspersion. Pour la première technique, l’objectif est de refroidir l’air d’entrée jusqu’à la température de saturation adiabatique. Cette dernière est déterminée par les conditions d’ambiance et les quantités d’eau pour atteindre cet objectif peuvent varier selon qu’on utilise un dispositif par ruissellement ou par brumisation. Dans le second cas, l’eau est injectée sur le corps de chauffe et le refroidissement obtenu, toujours lié à l’évaporation de l’eau, dépend plus de la température de chauffe et de la surface mouillée et moins des conditions d’ambiance. Dans cet article, nous étudions un système de pré-refroidissement adiabatique de l’air en entrée d’un condenseur de climatisation. Ce système, reposant sur une matrice de cellulose du type “cooling pad”, est comparé à une solution de brumisation directe, mais partielle sur l’échangeur. Des mesures des conditions dans la boucle frigorifique permettent de quantifier les impacts de la brumisation sur les puissances frigorifiques produites et sur le coefficient de performance de la machine. La baisse de pression engendrée par l’amélioration des transferts thermiques permet de réduire la consommation d’énergie de la machine frigorifique : Les quantités d’eau mises en jeu sont également évaluées pour chacun de ces systèmes et on quantifie les gains énergétiques apportés par les systèmes évaporatifs en regard des quantités d’eau mises en jeu pour refroidir. L’effet des conditions météorologiques sur les systèmes est analysé. L’ensemble permet d’apprécier les efficacités relatives de ces deux techniques en fonction des conditions ambiantes et d’apprécier leur intérêt environnemental en terme d’énergie et d’eau, deux des enjeux majeurs de la transition énergétique.