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Le Free Cooling selon A2P

Le free-cooling consiste à produire de l’eau froide en utilisant les frigories disponibles dans l’air extérieur, lorsque la température d’air est inférieure à la température d’eau souhaitée. Cette énergie gratuite permet de réaliser des économies substantielles. Le recours au free-cooling optimise le coût de la production d’eau glacée et augmente drastiquement l’efficacité énergétique d’une installation de froid.

Techniquement, lorsque la température extérieure le permet, la production d’eau froide est réalisée grâce à un dispositif d’échange thermique air/eau appelé thermoconvecteur ou aéroréfrigérant. L’air déplacé par les ventilateurs hélicoïdaux traverse les batteries d’échange et transmet ses frigories à l’eau circulant à travers de fines tubulures.

De nombreux constructeurs proposent cette option, soit en intégrant un aéroréfrigérant standard directement dans un module de froid standard soit en proposant un refroidisseur muni d’un condenseur à 2 circuits, l’un pour le fluide frigorigène, l’autre pour directement refroidir l’eau par temps froid. 

Sans aucune souplesse sur la possibilité de « booster » les puissances froids disponibles tant en froid mécanique (froid produit par compresseur) qu’en free cooling (froid produit par l’air), ces solutions standards ne répondent pas sur le long terme à la problématique d’une fourniture de froid industriel économique et facilement extensible. 

A2P propose des configurations simples, originales et intelligentes, dédiées à différentes situations spécifiques optimisant à la fois le free-cooling et le froid mécanique. Notre technologie modulaire permet de répondre au besoin sans surinvestissement en puissance tout en gardant une grande souplesse dans l’évolutivité de l’installation.


Dispositif de free-cooling RTS1

Dans le cas d’une installation basée sur un seul circuit d’eau, cette configuration RTS1 offre des coûts d’exploitation très faibles grâce à un système optimisant automatiquement les économies d’énergie. La configuration retenue propose une production d’eau froide selon deux saisons.


Saison froide :

Dès que la température d’air extérieur est inférieure de 3°C à la température d’eau au retour des utilisations, le thermoconvecteur soulage le(s) refroidisseur(s) progressivement, jusqu’à le(s) remplacer complètement dès lors que la température d’air extérieur est inférieure de 5°C à la température de consigne. Exemple : Si la température de consigne est à 15°C avec une température d’eau au retour de 20°C, le thermoconvecteur entrera en fonctionnement dès que la température d’air sera égale ou inférieure à 17°C et remplacera complètement le(s) refroidisseur(s) dès que la température d’air atteindra 10°C. Le(s) refroidisseur(s) s’arrête(nt).


Saison chaude :

L’eau froide est exclusivement produite à l’aide du (ou des) refroidisseur(s). Le thermoconvecteur est complètement à l’arrêt. 

La gestion de cette installation et le basculement entre les modes de production de froid RTS1 se fait de façon entièrement automatique, grâce à un microprocesseur relié à différentes sondes qui font partie de l’installation. Le basculement entre le thermoconvecteur et le(s) refroidisseur(s) est progressif. La pompe du refroidisseur ne s’arrête jamais et assure la circulation process.

Dispositif de free-cooling RTS3

Dans le cas d’une installation en double circuit fermé, par exemple à deux températures distinctes de 15°C et 30°C, le free-cooling peut se faire, sous certaines réserves, sans autre investissement qu’un jeu de vannes asservie et une légère modification de la tuyauterie (création d’une bouteille de mélange).  

Cette solution offre des coûts d’exploitation très faibles grâce à un système optimisant automatiquement les économies d’énergie. La configuration retenue, en double circuit fermé (p.e. outillage à 15°C et hydraulique à 30°C), comprend un (ou plusieurs) thermoconvecteur(s) qui joue(ent) un triple rôle :

  • 1.      Remplacer totalement les refroidisseurs (produisant une eau à 15°C) pendant les heures de l’année où la température ambiante est égale ou inférieure à la température de consigne -2°C, soit une température ≤ 13°C si la température de consigne est à 15°C,
  • 2.      Remplacer partiellement les refroidisseurs (produisant une eau à 15°C) pendant les heures de l’année où la température d’air oscille entre 13 et 18°C.
  • 3.      Compléter l’action des thermoconvecteurs affectés au circuit hydrauliques (30°C) en été, en cas de forte chaleur.

La gestion de cette installation et le basculement entre les différents modes de production de froid se fera de façon entièrement automatique, grâce à un microprocesseur relié à différentes sondes et vannes qui font partie de l’installation.

Dispositif de free-cooling RTS4

Cette solution offre des coûts d’exploitation très faibles grâce à un système optimisant automatiquement les économies d’énergie dans le cas d’une installation fonctionnant sur la base d’un double circuit fermé : un circuit est affecté à la haute température (p.e. 30°C sur le circuit hydraulique), l’autre à la basse température (p.e. 15°C sur les outillages).

La configuration retenue propose une production d’eau froide selon deux saisons :

Saison froide :

La basse température est exclusivement produite à l’aide du (ou des) thermoconvecteur(s). Une seule température (la basse) est affectée aux deux circuits.  L’installation bascule en ce mode dès que la température d’air extérieur est inférieure de 5°C à la température de consigne.  Le(s) refroidisseur(s) s’arrête(nt) complètement.


Saison chaude :

La basse température est produite à l’aide d’un (ou plusieurs) refroidisseur(s), la haute température à l’aide du (des) thermoconvecteur(s). 
La gestion de cette installation et le basculement entre les deux modes de production de froid se fait de façon entièrement automatique, grâce à un microprocesseur relié à différentes sondes et vannes qui font partie de l’installation. Il s’agit d’un basculement « ferme »  (non progressif) entre le(s) refroidisseur(s) et le(s) thermoconvecteur(s).

En conclusion :

Les options de free-cooling A2P sont très puissantes, évolutives, éco-responsables et excessivement économiques : pour vous faire une idée des rendements énergétiques obtenus grâce au free-cooling, nous renvoyons à la partie « engagement énergétique ».
En règle générale, le free-cooling fonctionne 60 à 70% du temps, même si son importance  dépendra fortement de la température d’eau souhaitée et du climat.

L’exploitation du free-cooling est excessivement simple. L’utilisateur ne s’occupe de rien : l’optimisation se faite automatiquement en fonction de la température d’air, souvent plusieurs fois par jour, afin de profiter de la plus petite variation favorable de température d’air. 

Ces configurations sont souples et versatiles. Elles peuvent être modifiées et modulées séparément, à la faveur de la modularité des équipements qui composent l’installation. 

En dehors des options RTS1, RTS3 et RTS4, d’autres configurations optimisant le free-cooling existent.  

Il est à noter que l’exploitation du free-cooling est poussée beaucoup plus avant chez A2P, du fait de : 

  • la performance des thermoconvecteurs A2P qui, très supérieure de celles des aéro-réfrigerants standards, permet des gains énergétiques plus élevés (réalisés, pour rappel, sans aucune recours à un quelconque système adiabatique),
  •  la possibilité, grâce à la modularité, d’étendre la puissance à évacuer séparément sur le froid mécanique (refroidisseur) et la partie aéro-réfrigérante (thermoconvecteur), qui confère au free-cooling A2P une souplesse totale, absente chez nos confrères.