Système refroidisseur-ventilo-convecteur : principe de fonctionnement et disposition du système de thermorégulation

Le système climatique refroidisseur-ventilo-convecteur multizone est conçu pour créer des conditions confortables à l'intérieur d'un grand bâtiment.Il fonctionne en permanence : il fournit du froid en été et de la chaleur en hiver, réchauffant ainsi l'air à la température réglée. Cela vaut la peine de connaître son appareil, n'est-ce pas ?

L'article que nous proposons décrit en détail la conception et les composants du système climatique. Les méthodes de connexion des équipements sont données et discutées en détail. Nous vous expliquerons comment fonctionne et fonctionne ce système de thermorégulation.

Composants du circuit refroidisseur-ventilo-convecteur

Le rôle du dispositif de refroidissement est attribué au refroidisseur - une unité externe qui produit et fournit du froid à travers des canalisations dans lesquelles circule de l'eau ou de l'éthylène glycol. C'est ce qui le distingue des autres systèmes split, dans lesquels le fréon est pompé comme liquide de refroidissement.

Pour le mouvement et la transmission du fréon, un réfrigérant et des tuyaux en cuivre coûteux sont nécessaires. Ici, les conduites d'eau avec isolation thermique s'acquittent bien de cette tâche. Son fonctionnement n'est pas affecté par la température de l'air extérieur, tandis que les systèmes split au fréon perdent déjà leur fonctionnalité à -10⁰. L'unité d'échange thermique interne est un ventilo-convecteur.

Il reçoit du liquide à basse température, puis transfère le froid dans l'air ambiant et le liquide chauffé est renvoyé vers le refroidisseur. Des ventilo-convecteurs sont installés dans toutes les pièces. Chacun d'eux fonctionne selon un programme individuel.

Les principaux éléments du système sont une station de pompage, un refroidisseur, un ventilo-convecteur. Le ventilo-convecteur peut être installé à une grande distance du refroidisseur.Tout dépend de la puissance de la pompe. Le nombre de ventilo-convecteurs est proportionnel à la puissance du refroidisseur.

Ces systèmes sont généralement utilisés dans les hypermarchés, les centres commerciaux, les structures souterraines et les hôtels. Parfois, ils sont utilisés comme chauffage. Ensuite, l'eau chauffée est fournie aux ventilo-convecteurs via le deuxième circuit ou le système est commuté sur la chaudière de chauffage.

Conception du système

Selon la conception, les systèmes refroidisseur-ventilo-convecteur peuvent être à 2 ou 4 tubes. Selon le type d'installation, les appareils se distinguent entre les appareils muraux, les appareils au sol et les appareils encastrables.

Le système est évalué selon les paramètres de base suivants :

• puissance du refroidisseur ou capacité de refroidissement ;
• performances du ventilo-convecteur ;
• efficacité du mouvement des masses d'air ;
• longueur des autoroutes.

Le dernier paramètre dépend de la résistance de l'unité de pompage et de la qualité de l'isolation des canalisations.

Raccordement du refroidisseur et du ventilo-convecteur

Le bon fonctionnement du système se fait grâce à la connexion refroidisseur avec un ou plusieurs ventilo-convecteurs via des conduites isolées thermiquement. En l’absence de ce dernier, l’efficacité du système chute considérablement.

Chaque batterie fine dispose d'une unité de tuyauterie individuelle, à travers laquelle ses performances sont ajustées aussi bien en cas de production de chaleur que de froid. Le débit de réfrigérant dans une unité séparée est régulé au moyen de vannes spéciales - vannes d'arrêt et de régulation.

Pour diriger l'eau glacée vers l'échangeur de chaleur, un tuyau est connecté au ventilo-convecteur et l'autre est connecté au refroidisseur pour évacuer le liquide. La conception du système permet le mélange du réfrigérant avec le liquide de refroidissement

Si le mélange du liquide de refroidissement et du réfrigérant n'est pas autorisé. l'eau est chauffée dans un échangeur de chaleur séparé et le circuit est complété par une pompe de circulation. Pour assurer un réglage en douceur du débit de fluide de travail à travers l'échangeur de chaleur, une vanne à 3 voies est utilisée lors de l'installation du circuit de tuyauterie.

Si un système à deux tuyaux est installé dans un bâtiment, le refroidissement et le chauffage se produisent grâce à un refroidisseur - un refroidisseur. Pour améliorer l'efficacité du chauffage en utilisant ventilo-convecteurs pendant la période froide, en plus du refroidisseur, une chaudière est incluse dans le système.

Contrairement à un système à deux tuyaux avec un échangeur de chaleur, le système à quatre tuyaux contient 2 de ces unités. Dans ce cas, le ventilo-convecteur peut fonctionner aussi bien en chauffage qu'en froid, en utilisant dans le premier cas le liquide circulant dans l'installation de chauffage.

L'un des échangeurs de chaleur est connecté à un pipeline avec du réfrigérant et le second à un tuyau avec du liquide de refroidissement. Chaque échangeur de chaleur dispose d'une vanne individuelle contrôlée par une télécommande spéciale. Si un tel schéma est utilisé, le réfrigérant n'est jamais mélangé au liquide de refroidissement.

Étant donné que la température du liquide de refroidissement dans le système pendant la saison de chauffage varie de 70 à 95⁰ et que pour la plupart des ventilo-convecteurs, elle dépasse le niveau admissible, elle est d'abord réduite. C'est pourquoi eau chaude‚ provenant du réseau de chauffage central vers les ventilo-convecteurs ‚ passe par un point de chauffage spécial.

Principales classes de refroidisseurs

La division conditionnelle des refroidisseurs en classes se produit en fonction du type de cycle de réfrigération. Sur la base de cette caractéristique, tous les refroidisseurs peuvent être conditionnellement classés en deux classes : à absorption et à compresseur à vapeur.

La structure de l'unité d'absorption

Un refroidisseur à absorption ou ABCM utilise une solution binaire contenant de l'eau et du bromure de lithium - un absorbeur. Le principe de fonctionnement est l'absorption de chaleur par le réfrigérant lors de la phase de conversion de la vapeur à l'état liquide.

De telles unités utilisent la chaleur générée lors du fonctionnement des équipements industriels.Dans ce cas, un absorbant absorbant avec un point d'ébullition nettement supérieur au paramètre correspondant du réfrigérant dissout bien ce dernier.

Le schéma de fonctionnement d'un refroidisseur de cette classe est le suivant :

1. La chaleur provenant d'une source externe est fournie à un générateur, où elle chauffe un mélange de bromure de lithium et d'eau. Lorsque le mélange de travail bout, le réfrigérant (eau) s'évapore complètement.
2. La vapeur est transférée au condenseur et devient liquide.
3. Le réfrigérant entre dans le papillon sous forme liquide. Ici, il refroidit et la pression chute.
4. Le liquide entre dans l'évaporateur, où l'eau s'évapore et ses vapeurs sont absorbées par une solution de bromure de lithium - un absorbeur. L'air de la pièce est refroidi.
5. L'absorbant dilué est réchauffé dans le générateur et le cycle recommence.

Un tel système de climatisation n'est pas encore répandu, mais il est parfaitement en phase avec les tendances modernes en matière d'économie d'énergie et offre donc de bonnes perspectives.

Conception d'unités de compression de vapeur

La plupart des groupes frigorifiques fonctionnent sur la base du refroidissement par compression. Le refroidissement se produit en raison d'une circulation continue, d'une ébullition à basse température, de la pression et de la condensation du liquide de refroidissement dans un système de type fermé.

La conception d'un refroidisseur de cette classe comprend :

• compresseur;
• évaporateur;
• condensateur;
• pipelines;
• Regulateur de DEBIT.

Le réfrigérant circule dans un système fermé. Ce processus est contrôlé par un compresseur dans lequel une substance gazeuse à basse température (-5⁰) et une pression de 7 atm est comprimée lorsque la température est portée à 80⁰.

La vapeur saturée sèche à l'état comprimé entre dans le condenseur, où elle est refroidie à 45⁰ à pression constante et transformée en liquide.

Le point suivant sur la trajectoire de mouvement est le papillon des gaz (réducteur). A ce stade, la pression diminue depuis la valeur correspondant à la condensation jusqu'à la limite à laquelle se produit l'évaporation. Dans le même temps, la température descend jusqu'à environ 0⁰. Le liquide s'évapore partiellement et de la vapeur humide se forme.

Le schéma montre un cycle fermé selon lequel fonctionne une unité de compression de vapeur. Dans le compresseur (1), la vapeur saturée humide est comprimée jusqu'à atteindre la pression p1. Dans le compresseur (2), la vapeur dégage de la chaleur et se transforme en liquide. Dans le papillon (3), la pression (p3 - p4) et la température (T1-T2) diminuent. Dans l'échangeur thermique (4), la pression (p2) et la température (T2) restent inchangées

Après être entré dans l'échangeur de chaleur - l'évaporateur, la substance active, un mélange de vapeur et de liquide, dégage du froid vers le liquide de refroidissement et prend de la chaleur du réfrigérant, séchant en même temps. Le processus se déroule à pression et température constantes. Les pompes fournissent du liquide à basse température aux ventilo-convecteurs. Après avoir parcouru ce chemin, le réfrigérant retourne au compresseur pour répéter à nouveau tout le cycle de compression de vapeur.

Spécificités d'un refroidisseur à compression de vapeur

Par temps froid, le refroidisseur peut fonctionner en mode de refroidissement naturel : c'est ce qu'on appelle le refroidissement gratuit. Dans le même temps, le liquide de refroidissement refroidit l'air de la rue. Théoriquement, le freecooling peut être utilisé à une température extérieure inférieure à 7⁰C. En pratique, la température optimale pour cela est de 0⁰.

Lorsqu'il est configuré en mode « pompe à chaleur », le refroidisseur fonctionne pour le chauffage.Le cycle subit des modifications, notamment le condenseur et l'évaporateur échangent leurs fonctions. Dans ce cas, le liquide de refroidissement doit être chauffé plutôt que refroidi.

Les plus simples sont les refroidisseurs monoblocs. Ils combinent de manière compacte tous les éléments en un seul. Ils sont commercialisés 100% complets, jusqu'à la charge du réfrigérant.

Ce mode est le plus souvent utilisé dans les grands bureaux, les bâtiments publics, les entrepôts.Le refroidisseur est un groupe frigorifique qui produit 3 fois plus de froid qu'il n'en consomme. Son efficacité en tant que chauffage est encore plus élevée : il consomme 4 fois moins d'électricité qu'il ne produit de chaleur.

Quelle est la différence entre le réfrigérant et le liquide de refroidissement ?

Un réfrigérant est une substance active qui, pendant le cycle de réfrigération, peut exister dans différents états d'agrégation à différentes valeurs de pression. Le liquide de refroidissement ne change pas d'état de phase. Sa fonction est de transférer du froid ou de la chaleur sur une certaine distance.

Le transport du réfrigérant est contrôlé par un compresseur et le liquide de refroidissement est transporté par une pompe. La température du réfrigérant peut descendre en dessous du point d’ébullition ou augmenter au-delà. Le liquide de refroidissement, contrairement au réfrigérant, fonctionne constamment à des températures qui ne dépassent pas le point d'ébullition à la pression actuelle.

Le rôle du ventilo-convecteur dans le système de climatisation

Le ventilo-convecteur est un élément important d’un système de climatisation centralisé. Le deuxième nom est ventilo-convecteur. Si le terme fan-coil est traduit littéralement de l'anglais, il ressemble à un échangeur de chaleur à ventilateur, qui exprime le plus fidèlement le principe de son fonctionnement.

La conception du ventilo-convecteur comprend un module réseau qui assure la connexion au dispositif de commande central.Le boîtier durable cache les éléments structurels et les protège des dommages. Un panneau est installé à l'extérieur, répartissant uniformément les flux d'air dans différentes directions.

Le but de l'appareil est de recevoir des fluides à basse température. La liste de ses fonctions comprend également la recirculation et le refroidissement de l'air de la pièce où il est installé, sans apport d'air extérieur. Les principaux éléments du ventilo-convecteur sont situés dans son corps.

Ceux-ci inclus:

• ventilateur centrifuge ou diamétral;
• échangeur de chaleur sous la forme d'un serpentin, constitué d'un tube en cuivre et d'ailettes en aluminium montées dessus ;
• filtre à poussière;
• Bloc de contrôle.

En plus des principaux composants et pièces, la conception du ventilo-convecteur comprend un bac pour collecter les condensats, une pompe pour pomper ces derniers, un moteur électrique à travers lequel les volets d'air tournent.

La photo montre un ventilo-convecteur à conduit Trane. La productivité des échangeurs de chaleur à double rangée est de 1,5 à 4,9 kW. L'unité est équipée d'un ventilateur silencieux et d'un boîtier compact. Il s'intègre parfaitement derrière des faux panneaux ou derrière une structure de plafond suspendu

Selon la méthode d'installation, il existe des ventilo-convecteurs de plafond, des unités gainables, montées dans des conduits à travers lesquels l'air circule, des unités sans cadre, où tous les éléments sont montés sur un cadre, des unités murales ou consoles.

Les appareils plafonniers sont les plus populaires et existent en 2 versions : cassette et gainable. Les premiers sont installés dans de grandes pièces avec plafonds suspendus. Le logement est situé derrière la structure suspendue. Le panneau inférieur reste visible. Ils peuvent disperser le flux d’air sur deux ou quatre côtés.

Si le système est prévu pour être utilisé exclusivement pour le refroidissement, le meilleur endroit pour cela est le plafond. Si la structure est destinée au chauffage, l'appareil est placé sur le mur dans sa partie inférieure

Le besoin de refroidissement n'existe pas toujours, c'est pourquoi, comme le montre le schéma illustrant le principe de fonctionnement du système refroidisseur-ailette, un conteneur est intégré au module hydraulique qui fait office d'accumulateur pour le réfrigérant. La dilatation thermique de l'eau est compensée par un vase d'expansion relié à la canalisation d'alimentation.

Ils contrôlent les ventilo-convecteurs en mode manuel et automatique. Si le ventilo-convecteur fonctionne pour le chauffage, l'alimentation en eau froide est coupée manuellement. Lorsqu'il fonctionne pour le refroidissement, l'eau chaude est coupée et le chemin est ouvert pour l'écoulement du fluide de travail de refroidissement.

Télécommande pour contrôler les ventilo-convecteurs à 2 et 4 tubes. Le module est connecté directement à l'appareil et placé à proximité de celui-ci. Le panneau de commande et les fils pour son alimentation y sont connectés.

Pour fonctionner en mode automatique, le panneau règle la température requise pour une pièce spécifique. Le paramètre défini est maintenu au moyen de thermostats qui ajustent la circulation des liquides de refroidissement - froid et chaud.

L'avantage d'un ventilo-convecteur s'exprime non seulement dans l'utilisation d'un liquide de refroidissement sûr et bon marché, mais également dans l'élimination rapide des problèmes sous forme de fuites d'eau. Cela rend leur service moins cher. L'utilisation de ces appareils est le moyen le plus économe en énergie pour créer un microclimat favorable dans un bâtiment.

Étant donné que tout grand bâtiment comporte des zones avec des exigences de température différentes, chacune d'elles doit être desservie par un ventilo-convecteur séparé ou un groupe d'entre eux avec des réglages identiques.

Le nombre d'unités est déterminé au stade de la conception du système par calcul. Le coût des composants individuels du système refroidisseur-ventilo-convecteur est assez élevé, c'est pourquoi le calcul et la conception du système doivent être effectués aussi précisément que possible.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n°1. Tout sur la conception, le fonctionnement et le principe de fonctionnement du système de thermorégulation :

Vidéo n°2. Comment installer et mettre en service le refroidisseur :

L'installation d'un système refroidisseur-ventilo-convecteur est conseillée dans les bâtiments de taille moyenne et grande d'une superficie supérieure à 300 m². Pour une maison privée, même immense, installer un tel système de thermorégulation est un plaisir coûteux. En revanche, de tels investissements financiers apporteront confort et bien-être, et c'est beaucoup.

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