Bases des systèmes de réfrigération industrielle – Réfrigérant ammoniac. Dans cette vidéo allaient examiner les bases du système de réfrigération industrielle avec un accent sur les systèmes de réfrigération à l’ammoniac, nous allons commencer par les bases et travailler notre chemin vers le haut couvrant certains systèmes typiques pour un étage, deux étages ainsi que des systèmes en cascade pour vous aider à apprendre les bases de la réfrigération industrielle.
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Où trouvons-nous des systèmes de réfrigération industrielle ?
Les applications de réfrigération industrielle sont généralement utilisées dans des endroits comme le stockage des aliments froids, le traitement des produits laitiers, la production de boissons, les patinoires et l’industrie lourde, ce genre d’endroits. Ce sont des systèmes de refroidissement à grande échelle.
Nous avons précédemment couvert d’autres types de systèmes de refroidissement pour les bâtiments commerciaux, les systèmes co2 de supermarché, les refroidisseurs et les schémas d’eau glacée. Consultez-les si vous ne l’avez pas déjà fait.
Pourquoi utiliser l’ammoniac comme réfrigérant
Je veux juste aborder très brièvement la raison pour laquelle nous utilisons l’ammoniac comme réfrigérant
L’ammoniac est présent naturellement dans l’environnement, il est disponible en quantités abondantes. Il a un indice d’appauvrissement de la couche d’ozone de zéro et un potentiel de réchauffement global de moins de 1. Si nous comparons cela à d’autres réfrigérants courants tels que le R134a avec un PRG de 1 430 et ensuite le R404A qui a un PRG de 3 922, vous pouvez voir pourquoi il est très bénéfique d’utiliser l’ammoniac.
L’ammoniac est également bon marché à produire et économe en énergie à utiliser. il a la capacité d’absorber de grandes quantités de chaleur lors de son évaporation. C’est un aspect vraiment important pour qu’un réfrigérant soit utile, cela signifie aussi que les tuyaux et les composants peuvent être plus fins et plus petits.
L’ammoniac est cependant toxique et peut aussi être inflammable à certaines concentrations. La plupart des réfrigérants sont inodores, mais l’ammoniac dégage une odeur très aigre, ce qui permet de le remarquer facilement en cas de fuite. Si l’ammoniac fuit, il réagira avec le carbone et l’eau présents dans l’air pour former du bicarbonate d’ammonium qui est un composé lavé inoffensif.
Système de réfrigération industrielle à l’ammoniac à un seul étage
Système à un seul étage, c’est le système de réfrigération industrielle à l’ammoniac le plus simple autre que le type à expansion directe, donc nous allons commencer ici
Nous commençons par le compresseur, c’est le coeur du système et c’est ce qui pompe le réfrigérant d’ammoniac autour du système de réfrigération pour fournir le refroidissement. Il aspire le réfrigérant qui a recueilli toute la chaleur indésirable de l’évaporateur et il le comprime dans un volume beaucoup plus petit, de sorte que toute cette énergie thermique est très serrée, ce qui rend le réfrigérant très chaud.
Le réfrigérant est aspiré dans le compresseur sous forme de vapeur à basse pression et il ressort sous forme de vapeur à haute pression.
La vapeur haute pression du réfrigérant sort du compresseur et s’écoule vers le condenseur
Le condenseur refroidit le réfrigérant en tirant la chaleur indésirable du réfrigérant et rejette cette chaleur dans l’air ambiant extérieur. Cela se fait généralement en faisant passer le réfrigérant chaud à l’intérieur de quelques petits tubes et en utilisant un ventilateur pour forcer l’air ambiant plus frais à travers l’extérieur des tubes pour le refroidir et évacuer la chaleur. En outre, on trouve souvent une petite pompe qui pulvérise de l’eau sur les tuyaux. Une partie de cette eau s’évapore et contribue à évacuer la chaleur. Le réfrigérant est scellé à l’intérieur du tuyau et n’entre pas en contact avec l’air ou l’eau, il est toujours séparé, les deux ne se rencontrent ou ne se mélangent jamais. Seule la chaleur du réfrigérant passe à travers la paroi du tuyau et est emportée par l’air et l’eau.
A mesure que la chaleur est évacuée, le réfrigérant se condense en liquide. Il quitte donc le condenseur sous la forme d’un réfrigérant liquide à haute pression et s’écoule vers le récepteur.
Le récepteur est une cuve de stockage d’un réservoir de réfrigérant liquide et retient l’excédent qui n’est pas utilisé. Cela lui permet de maintenir une pression de tête minimale et de fonctionner également sous des charges de refroidissement variables, en fournissant un tampon. Nous trouverons probablement une conduite entre le récepteur et l’entrée du condenseur, ceci est juste pour assurer l’égalisation de la pression et permet au réfrigérant liquide de s’écouler du condenseur et dans le récepteur facilement.
Le réfrigérant s’écoule ensuite vers le détendeur qui régule la pression et l’ajout de réfrigérant liquide dans le circuit de l’évaporateur.
Du détendeur, le réfrigérant s’écoule dans le séparateur de liquide, le liquide s’écoule au fond et est ensuite généralement aspiré par un ensemble de pompes à réfrigérant, ces pompes assurent un taux de circulation correct à travers les évaporateurs lorsque la charge de refroidissement varie. Le réfrigérant est ensuite poussé vers les vannes d’expansion des évaporateurs qui régulent le flux de réfrigérant dans la charge de refroidissement.
Le réfrigérant froid entre dans l’évaporateur et passe sur l’intérieur de certains tubes à l’intérieur de l’évaporateur et un ventilateur souffle l’air chaud de la pièce à travers l’extérieur de ces tubes. Le réfrigérant froid absorbe cette chaleur de sorte que l’air sort beaucoup plus frais et fournit ainsi un refroidissement à l’espace. Lorsque l’air chaud passe dans les tuyaux de l’évaporateur, il fait bouillir l’ammoniac et l’évapore sous forme d’un mélange de liquide et de vapeur. En s’évaporant, l’ammoniac évacue la chaleur. Tout comme lorsque l’eau bout dans une casserole, la vapeur monte de la casserole et évacue la chaleur. Encore une fois, le réfrigérant est scellé à l’intérieur du tuyau et il n’entre jamais en contact ou ne se mélange pas avec l’air, les deux sont toujours séparés.
Le réfrigérant quitte l’évaporateur sous forme de mélange liquide/vapeur et se dirige à nouveau vers le séparateur de liquide. Le réfrigérant qui est liquide tombe et répète le cycle à travers l’évaporateur, et le réfrigérant qui est vapeur, monte et est aspiré dans le compresseur pour répéter à nouveau tout le cycle. Le réfrigérant entre dans le compresseur sous la forme d’un réfrigérant vapeur à basse pression.
Système de réfrigération industrielle à l’ammoniac à deux étages
C’est la prochaine évolution du système de réfrigération industrielle qui convient aux systèmes de réfrigération à basse température, offrant une haute efficacité et de basses températures de décharge du compresseur.
Nous avons à nouveau le réfrigérant qui circule dans le même cycle mais nous avons quelques autres composants et cycles.
Dans ce type, nous avons un réservoir appelé refroidisseur intermédiaire qui se trouve entre le récepteur et le détendeur. Le flux principal de réfrigérant passe à travers un serpentin à l’intérieur du réservoir, le réfrigérant passe à travers cela et dans la vanne d’expansion principale tout comme le système à un étage puis continue son flux via le séparateur, l’évaporateur et de retour au séparateur. Un autre flux de réfrigérant provient de la ligne principale et est pulvérisé dans le réservoir via une vanne d’expansion pour produire un effet de refroidissement, comme il est pulvérisé et s’évapore dans le réservoir, il refroidit le serpentin immergé. Ce sous refroidit le flux principal de réfrigérant à l’intérieur du serpentin avant qu’il ne s’écoule vers le détendeur principal.
Le réfrigérant vapeur aspiré par le séparateur s’écoule toujours vers un compresseur, mais cette fois nous avons deux compresseurs, le réfrigérant s’écoule donc vers le compresseur de bas étage ou booster pour augmenter la pression. De là, il s’écoule et est libéré dans le refroidisseur intermédiaire qui aide à condenser le réfrigérant.
Le réfrigérant vapeur est aspiré hors du refroidisseur intermédiaire et s’écoule vers le compresseur de l’étage supérieur où il retournera ensuite dans le condenseur pour répéter le cycle complet.
Système de réfrigération industrielle à l’ammoniac en cascade
Cascade c’est le plus avancé et ces systèmes peuvent devenir très complexes, il convient aux systèmes de réfrigération qui nécessitent différentes plages de température pour leurs charges de refroidissement et rend également plus facile et moins cher le respect des réglementations en matière de santé, de sécurité et d’environnement.
C’est un peu intimidant quand on regarde ce système pour la première fois, mais si vous avez suivi tout cela sans sauter, alors vous devriez être capable de suivre son fonctionnement. Donnez-vous juste un moment pour tracer les tuyaux et voir où tout circule.
Ces systèmes de réfrigération se composent généralement de deux ou plusieurs circuits de réfrigération séparés, utilisant souvent différents réfrigérants pour fournir un effet de refroidissement.
Dans ce système, nous avons deux compresseurs sauf qu’ils font tous deux circuler le réfrigérant autour de circuits séparés, un circuit haute température et un circuit basse température. En reliant les deux circuits, il y a un échangeur de chaleur connu sous le nom de condenseur en cascade.
Il agit comme un condenseur pour le circuit haute température et un évaporateur pour le circuit basse température.
Les deux réfrigérants peuvent être les mêmes ou ils peuvent être différents et optimisés pour chaque circuit. Par exemple, nous pourrions utiliser de l’ammoniac pour le côté haute température et du co2 pour le côté basse température.
Cela signifierait que moins d’ammoniac est utilisé et que le système serait plus efficace par rapport à un système à deux étages uniquement à l’ammoniac.