Répondre aux importantes exigences du refroidissement

10-24-2014 | HVAC

Une installation HVAC complexe est aussi robuste que son élément le plus faible

Par Ron Auvil

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De nombreux clients HVAC commerciaux ont d'importantes exigences quant au refroidissement, notamment les installations de fabrication, les centres de données et les hôpitaux. En tant que technicien et dépanneur senior, mes responsabilités comprennent à la fois le contrôle de la centrale de refroidissement et les systèmes mécaniques.

Récemment, lors d'une intervention, le gestionnaire de l'installation m'a dit quelque chose d'incroyable. Une extension de taille était en cours chez un client : un service d'urgence était ajouté à un hôpital. Je pensais que la centrale d'eau réfrigérée était déjà à pleine capacité. Cette extension imposerait une charge de refroidissement encore plus importante au système. En fait, le gestionnaire de l'installation m'a dit que d'après le concepteur, le système fonctionnerait à plus de 98 % de sa capacité dans les conditions d'air extérieur lors d'une journée type. Ces conditions sont très chaudes et humides. Cela signifie que la centrale de refroidissement doit fonctionner à presque 100 % de sa capacité, sans marge de manœuvre.

« Un coup d'œil à la centrale de refroidissement aurait suffi pour voir qu'elle était en mauvais état. »

Le jour même où j'ai commencé cette intervention, la maintenance du refroidisseur était en cours car le système électrique de l'un des refroidisseurs était tombé en panne et le démarreur entier était en cours de réparation. J'avais déjà travaillé sur d'autres problèmes de la centrale de refroidissement auparavant. Un coup d'œil à la centrale de refroidissement aurait suffi pour voir qu'elle était en mauvais état. Connaissant les conditions mécaniques de cette centrale, je savais qu'une panne probable de l'équipement entraînerait une perte importante de confort, un temps d'arrêt de l'équipement et une insatisfaction du client.

Une centrale de refroidissement type

Voici les composants d'une centrale de refroidissement type :

Des refroidisseurs. Un ou plusieurs refroidisseurs d'eau sont utilisés pour refroidir l'eau à une température entre 5,5 et 6,6 °C. L'eau est ensuite pompée à travers le bâtiment, où elle est distribuée vers des bobines de refroidissement au niveau des unités de traitement de l'air du bâtiment. L'eau retourne ensuite dans le système à une température de 12,7 °C. Les refroidisseurs de la centrale peuvent être de type centrifuge, à spirale, à vis, alternatif ou à absorption. De nos jours, les refroidisseurs centrifuges sont les plus répandus. Certaines centrales de refroidissement utilisent des compresseurs ouverts à moteur. Ils doivent également être alignés correctement.

Les tours de refroidissement. L'autre composant majeur d'une centrale de refroidissement est la tour de refroidissement. Son rôle est de rejeter la chaleur du bâtiment vers l'extérieur. L'eau entrant dans la tour en provenance du refroidisseur est généralement d'environ 35 °C, tandis que l'eau qui quitte la tour est d'environ 29,4 °C. Ces valeurs varient cependant. La plupart des tours de refroidissement utilisent un ou plusieurs ventilateurs qui font circuler l'air ambiant dans la tour. L'air ambiant entraîne alors l'évaporation d'une partie de l'eau, ce qui refroidit l'eau restante. Le fonctionnement des ventilateurs de tour de refroidissement est essentiel. Les plus grands ventilateurs de tours de refroidissement sont conduits à travers une installation d'arbres et de transmissions. Les ventilateurs et moteurs de tour de refroidissement doivent également être correctement alignés. Si le ventilateur de tour de refroidissement est défectueux, il peut provoquer une panne de la centrale de refroidissement.

Les pompes. Il existe différents ensembles de pompes dans la centrale de refroidissement. Les pompes du condensateur font circuler l'eau entre le condensateur de refroidissement et la tour de refroidissement. Même s'il existe des variations, de nombreuses centrales de refroidissement sont configurées en tant que systèmes primaire-secondaire. Une ou plusieurs pompes primaires font circuler l'eau réfrigérée dans la centrale. Dans ce schéma, s'il y a 4 refroidisseurs, il peut y avoir 4 pompes primaires. De plus, des pompes secondaires sont fournies. Ces pompes font circuler l'eau entre la centrale de refroidissement et les bobines de traitement de l'air des bâtiments éloignés. Il est très fréquent que des pompes de secours redondantes soient installées.

Dans toute centrale de refroidissement, l'essentiel à retenir est ce qui suit : il faut une eau de condensation et un débit d'eau réfrigérée pour pouvoir démarrer le refroidisseur et fournir du froid au bâtiment. Si les pompes tombent en panne, la centrale de refroidissement aussi. Tout ce qui peut affecter la fiabilité des pompes est un problème.

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Les tuyaux. Du côté de l'eau du condensateur, les tuyaux dirigent le débit d'eau du refroidisseur vers les tours. Du côté de l'eau réfrigérée, les tuyaux dirigent l'eau du refroidisseur vers les unités de traitement de l'air du bâtiment.

Comme indiqué plus haut, si l'un des appareils est défectueux, la centrale entière tombera en panne. Il est impératif que ces composants fonctionnent à plein rendement et à un faible taux de défaillance.

Alignement et vibration

Pour l'installation et l'entretien régulier, il est primordial que les pompes et les ventilateurs de tour de réfrigération soient alignés correctement et ne vibrent pas de manière inhabituelle. Les problèmes d'alignement peuvent entraîner des dysfonctionnements des roulements, couplages et joints, ainsi qu'une forte consommation d'énergie et des coûts de maintenance élevés. Les faits montrent qu'un alignement précis peut réduire les réparations des joints mécaniques de plus de 65 %, et que la fréquence de la maintenance de la pompe est réduite de 30 %. Les coûts de maintenance d'urgence sont également réduits. Le coût de la maintenance d'urgence peut être 10 fois supérieur au coût d'une maintenance préventive correcte de l'équipement.

Jusqu'à présent, les méthodes plus anciennes étaient utilisées pour vérifier un alignement, comme celle de la règle ou des indicateurs à cadran. Même si ces méthodes peuvent toujours être utilisées efficacement, elles ont leurs limites et leurs inconvénients. Pour être efficaces, elles nécessitent un savoir-faire et de l'expérience. Dans le cas des indicateurs de cadran, des calculs complexes peuvent être nécessaires, et ceux-ci peuvent facilement être erronés. Ce qu'il faut c'est un instrument facile à utiliser et qui élimine le plus possible le facteur humain. Cet instrument c'est le contrôleur laser d'alignement d'arbres Fluke 830.

Le contrôleur laser d'alignement d'arbres Fluke 830 est parfait pour aligner les pompes et les ventilateurs de tour d'une centrale d'eau glacée. Cet outil permet d'aligner facilement et efficacement les pompes d'eau réfrigérée primaires et secondaires ainsi que les pompes d'eau de condensation dans une centrale d'eau glacée typique. Les arbres à ventilateurs de la tour de refroidissement peuvent également être alignés. Utiliser le 830 présente un avantage certain. Les méthodes de la règle et des indicateurs à cadran demandaient de la pratique pour effectuer les calculs nécessaires. Dans de nombreux cas, des spécialistes étaient consultés pour effectuer l'alignement. Le 830 place désormais le possibilité d'effectuer des alignements et des mesures reproductibles entre les mains des techniciens de maintenance.

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