Gestion dnergie dans les btiment

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Gestion dénergie dans les bâtiment

• Éléments du système de refroidissement

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Types de machines frigorifiques

• Machines réalisant le cycle frigorifique à
  compression de vapeur utilisant les Fréons ou
  lammoniac avec les compresseurs suivants
• À piston
• À spirale
• À vis
• Centrifuge
• Machines réalisant le cycle frigorifique à
  absorption utilisant les solutions suivantes
• Eau ammoniac
• Bromure de lithium - eau

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Cycle idéal de réfrigération à compression de
vapeur
4
Cycle réel de réfrigération à compression de
vapeur
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Pompe à chaleur air-air - utilisation pour
chauffage et refroidissement
6
Système de refroidissement
Réseau de leau de condenseur
tcws
Condenseur
Rejet de chaleur
Compresseur
Refroidisseur et la tour de refroidissement
tchws
Eau glacée
Évaporateur
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Variation de la puissance frigorifique dune
machine frigorifique et de la demande électrique
dun compresseur à piston
8
Variation de la puissance frigorifique dune
machine frigorifique et de la demande électrique
dun compresseur à vis
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Caractéristiques dune pompe à chaleur eau air
en fonction de la température dentrée de leau
et de lair
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Compresseurs

• Compresseurs volumétriques
• A piston
• Rotatifs
• à vis (Screw) (capacité de 50 à 1600 tonnes 176
  kW à 5626 kW)
• à palettes
• à spirale (Srcoll)
• Compresseurs dynamiques
• Centrifuges (capacité de 100 à 10 000 tonnes 350
  kW à 35 MW)

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Caractéristiques des compresseurs
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Remplacement des fréons
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Compresseur à vis (Screw)
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Compresseur à palettes
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Compresseur centrifuge
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Compresseur à spirale (Scroll)
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Courbe de pondération de la puissance
frigorifique des refroidisseur à compression de
vapeur

• Qdisponible puissance frigorifique disponible
  dans les conditions actuelles pour lévaporateur
  et le condenseur (MBH)
• tchws température de leau glacée oF
• tcws température de leau à la sortie du
  condenseur oF
• Qnominale puissance nominale dans les
  conditions ARI (MBH)

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Courbe de pondération de la demande électrique du
compresseur dun refroidisseur à compression de
vapeur (1)

• Pactuelle - puissance demandée dans les
  conditions réelles (kW)
• Pnominale - puissance nominale demandée dans les
  conditions ARI (kW)
• EIR_FPLR - pondération de la puissance nominale
  due aux modifications de la charge
• EIR_FT - pondération de la puissance nominale due
  à des variables environnementales

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Courbe de pondération de la demande électrique du
compresseur dun refroidisseur à compression de
vapeur (2)

• PLR - coefficient de charge partielle selon la
  puissance disponible (non la puissance nominale)

• Qactuelle - demande actuelle du refroidisseur
  (Btu/hre)
• Qdisponible - puissance frigorifique disponible
  dans les conditions actuelles pour lévaporateur
  et le condenseur (Btu/hre)
• tchws température de leau glacée oF
• tcws température de leau à la sortie du
  condenseur oF

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Courbe de pondération de la demande électrique du
compresseur dun refroidisseur à compression de
vapeur (3)

• tchws température de leau glacée oF
• tcws température de leau à la sortie du
  condenseur oF

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Courbe de pondération de la puissance
frigorifique des refroidisseur à compression de
vapeur par détente directe

• Qdisponible - puissance frigorifique disponible
  dans les conditions actuelles pour lévaporateur
  et le condenseur (MBH)
• Qnominale puissance nominale dans les
  conditions ARI (MBH)
• twb - température humide de lair à lentrée du
  serpentin
• todb - température sèche de l air extérieure
• a - constante 0.8740302
• b - constante -0.0011416
• c - constante 0.0001711
• d - constante -0.0029570
• e - constante 0.0000102
• f - constante -0.0000592

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Courbe de pondération de la demande électrique du
compresseur dun refroidisseur à compression de
vapeur par détente directe (1)

• Pactuelle - puissance demandée dans les
  conditions réelles (kW)
• Pnominale - puissance nominale demandée dans les
  conditions ARI (kW)
• EIR_FPLR - pondération de la puissance nominale
  due aux modifications de la charge du serpentin
• EIR_FT - pondération de la puissance nominale due
  à des variables environnementales

• PLR - coefficient de charge partielle selon la
  puissance disponible
• a 0.2012301 b -0.0312175
• c 1.9504979 d -1.1205105

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Courbe de pondération de la demande électrique du
compresseur dun refroidisseur à compression de
vapeur par détente directe (2)

• twb - température humide de l air à l entrée du
  serpentin oF
• todb - température sèche d lair extérieur oF
• a -1.0639310
• b 0.0306584
• c -0.0001269
• d 0.0154213
• e 0.0000497
• f -0.0002096

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Possibilité de gestion dénergie

• Cédule dopération des refroidisseurs et des
  équipements
• Cédule dopération des refroidisseurs
• Arrêt des centrales frigorifiques en absence de
  la charge
• Contrôle adéquat des équipements de rejet de
  chaleur associés aux refroidisseurs en arrêt
• Minimiser lopération des pompes de leau glacée
• Optimisation des températures dopération
• Maintenir la température de leau glacée la plus
  élevée possible
• Optimiser la température de condensation

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Possibilité de gestion dénergieOptimisation des
températures dopération
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Possibilité de gestion dénergie

• Inspection et nettoyage à intervalles réguliers
  des surfaces de transfert de chaleur des
  évaporateurs et condenseurs
• Systèmes avec les tours de refroidissement
  fonctionnant à boucle ouverte
• Nettoyage régulier des évaporateurs de côté leau
  
• Traitement chimique de leau de refroidissement
  de condenseur

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Possibilité de gestion dénergie

• Mesures relatives aux équipements de rejet de
  chaleur
• Application des variateurs de vitesse pour des
  ventilateurs des équipements de rejet de chaleur
• Cédule appropriée de fonctionnement des
  ventilateurs des tours de refroidissement
  comportant plusieurs cellules
• Nettoyage régulier des équipements de rejet de
  chaleur
• Éviter la recirculation dair autour des
  équipements de rejet de chaleur

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Schéma dun condenseur refroidi à lair
29
Schéma dun condenseur évaporatif
30
Schémas des tours de refroidissement
31
Éviter la recirculation dair autour des
équipements de rejet de chaleur
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Possibilité de gestion dénergie

• Mesures relatives aux compresseurs
• Mesures relatives au design visant lefficacité à
  faible charge frigorifique
• Dimensionner adéquatement les refroidisseurs
• Installer les petites unités de refroidissement
  pour pouvoir arrêter les refroidisseurs de grande
  puissance
• Optimiser le fonctionnement des centrales
  frigorifiques sil y a plusieurs centrales
  frigorifiques sur place

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Possibilité de gestion dénergiePossibilités de
maintenance

• Inspection et nettoyage à intervalles réguliers
  des surfaces de transfert de chaleur des
  évaporateurs et condenseurs
• Réparation de lisolation des conduites
  daspiration et refoulement du compresseur pour
  diminuer la surchauffe des gaz daspiration
• Calibrage des appareils de régulation et
  commandes de même que vérification de leur
  fonctionnement à intervalles réguliers pour
  sassurer que les installations frigorifiques et
  les pompes à chaleur fonctionnent efficacement

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Possibilité de gestion dénergiePossibilités de
maintenance

• Maintien de la quantité de réfrigérant prévue
  dans les circuits des installations frigorifiques
  et des pompes à chaleur
• Circulation dair sans obstruction autour des
  condenseurs et des tours de refroidissement pour
  supprimer le  court-circuit  des courants dair
  favorisant des températures et des pressions de
  condensation plus élevées
• Réduction au minimum du fonctionnement simultané
  des systèmes de chauffage et de refroidissement

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Possibilité de gestion dénergiePossibilités
damélioration de coût modique

• Élévation de la température de lévaporateur pour
  augmenter le coefficient de performance du
  système
• Diminution de la température de condensation pour
  augmenter le coefficient de performance du
  système
• Réviser la cédule de fonctionnement pour diminuer
  les périodes de point et faire meilleur usage de
  lénergie frigorifique ou calorifique disponible
• Améliorer lisolation des conduites des fluides
  frigorigènes primaire et secondaire

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Possibilité de gestion dénergiePossibilités
damélioration de coût modique

• Équiper les tours de refroidissement, les
  refroidisseurs évaporatifs et les condenseurs
  refroidis à lair, de moteurs de ventilateur à
  vitesses multiples
• Des refroidisseurs et condenseurs évaporatifs
  utilisés en hiver peuvent donner les résultats
  recherchés lorsquils fonctionnent avec des
  serpentins secs
• Envisager lutilisation dun nouveau système de
  pompes à chaleur au lieu dun nouveau système de
  climatisation si le chauffage est requis en hiver

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Possibilité de gestion dénergiePossibilités
damélioration de coût modique

• Munir les thermostats et les appareils de
  régulation de couvercles verrouillables pour
  éviter tout ajustement ou modification non
  autorisé des valeurs de consigne
• Utiliser leau de refroidissement propre destinée
  aux procédés qui est normalement envoyée à
  légout comme eau dappoint pour les condenseurs
  évaporatifs ou les tours de refroidissement
• Revoir lemploi de la dérivation des gaz chauds
  lorsquun système frigorifique fonctionne à
  charge partielle pendant une période relativement
  longue

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Possibilité de gestion dénergiePossibilités de
rénovation

• Utilisation de machines frigorifique à absorption
  lorsquil est possible de récupérer de la chaleur
  rejetée à haute température
• Utilisation dune pompe à chaleur pour récupérer
  la chaleur rejetée à basse température et
  lutiliser dans le système de chauffage
• Implantation dun système de stockage thermique
  pour éviter le fonctionnement cyclique des
  compresseurs, et permettre un fonctionnement
  continu à pleine charge et haute efficacité
• Mise en place de systèmes décentralisés pour
  répondre aux charges avec des besoins spéciaux

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Possibilité de gestion dénergiePossibilités de
rénovation

• Récupération de la chaleur rejetée au condenseur
  aux fins de chauffage des locaux et de procédés
  ou encore de préchauffage de leau
• Désurchauffe de la vapeur du fluide frigorigène
  (gaz chaud) sortant du compresseur
• Utilisation de leau de puits, de rivière ou de
  lac comme fluide de refroidissement à basse
  température pour abaisser la température de
  condensation
• Utilisation de machines frigorifiques pour
  déshumidifier lair dans les piscines
  intérieures, là où les taux de ventilation sont
  normalement élevés pour contrôler lhumidité

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Refroidissement par lutilisation indirecte de
lair extérieur

• Cette mesure consiste à refroidire leau glacée
  en utilisant lair extérieur à basse température.
  Elle sapplique si le nombre dheures de
  fonctionnement dans ce mode de refroidissement
  est élevé. Ce nombre dheures dépend entre
  autres des facteurs suivants 
• Profil adéquat de la charge frigorifique
  cest-à-dire la charge doit être importante
  lorsque les températures extérieures sont basses.
  Il sagit donc des bâtiments ou des espaces
  ayant les gains de chaleur important pendant la
  période relativement froide.
• Température de leau glacée relativement élevée
  parce que cette mesure nest quapplicable si la
  température extérieure est inférieure à celle de
  leau glacée. Par exemple, leau glacée dans le
  système de climatisation est souvent à 6oC
  lorsque la charge est la plus élevée. Il est
  donc préférable pour appliquer cette méthode que
  la température de leau glacée soit la plus
  élevée possible.
• Conditions climatiques favorables pour augmenter
  le nombre dheures de lutilisation de cette
  technique.

41
Installation de refroidissement permettant le
free cooling
42
Installation dun échangeur de chaleur dans le
circuit de la tour de refroidissement
43
Utilisation dun cycle économiseur sur le circuit
deau
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Récupération de la chaleur rejetée par les
refroidisseurs

• La récupération de cette énergie est limitée par
  la température de condensation qui devrait être
  assez faible parce quelle a un impacte sur le
  COP du refroidisseur. Laugmentation de cette
  température pour favoriser la récupération de
  chaleur a plusieurs conséquences comme par
  exemple 
• diminution du COP du refroidisseur. En général,
  laugmentation de cette température de 1oF a pour
  effet de diminuer le COP de 1 à 2
• réduction de la capacité frigorifique du
  refroidisseur
• possibilité de lusure accéléré des éléments du
  refroidisseur.

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Utilisation directe de leau de refroidissement
(du condenseur) par le système de la récupération
de chaleur
46
Utilisation dun condenseur spécial pour la
récupération de chaleur (double bundle condenser)