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Refroidisseur d'eau chaude à double effet
1. Description générale
Le double effeteau chaude LiBrLe refroidisseur à absorption est un système de climatisation central respectueux de l'environnement qui utilise de l'eau chaude à température moyenne (généralement supérieure à 85 °C) comme source de chaleur pour produire de l'eau glacée (généralement à 7 °C). Il excelle dans la conversion d'énergie thermique à basse température (telle que la chaleur résiduelle industrielle, la chaleur de captage solaire thermique ou les eaux de retour des réseaux de chauffage urbain) en une capacité de refroidissement à haute valeur ajoutée, ce qui en fait un atout majeur pour la valorisation énergétique en cascade et la récupération de la chaleur résiduelle.
2. Principe de fonctionnement et diagramme de flux
2.1Principe de fonctionnement
L'évaporation d'un liquide est un processus de changement de phase et d'absorption de chaleur. Plus la pression est basse, moins l'évaporation est importante.
Par exemple, sous une pression atmosphérique normale, la température d'évaporation de l'eau est de 100 °C, et à une pression de 0,00891 atmosphère, elle chute à 5 °C. En créant un environnement à basse pression et en utilisant l'eau comme fluide d'évaporation, on obtient de l'eau à basse température dont la température de saturation correspond à la pression actuelle. Si l'alimentation en eau liquide est continue et la basse pression maintenue stablement, on peut fournir en permanence de l'eau à la température requise.
Le refroidisseur à absorption LiBr, en fonction des caractéristiques de la solution de LiBr, utilise la chaleur de la vapeur, du gaz, de l'eau chaude ou d'autres fluides comme source d'énergie. Il réalise ainsi l'évaporation, l'absorption et la condensation de l'eau réfrigérante, ainsi que la génération de la solution dans un cycle sous vide, permettant ainsi une évaporation continue de l'eau réfrigérante à basse température. De ce fait, il assure une production continue d'eau glacée à partir de la source de chaleur.
2.2 Diagramme de flux
Le principe de fonctionnement d'un refroidisseur d'eau chaude est illustré sur la figure.1-1.
L'eau réfrigérante provenant du condenseur absorbe la chaleur de l'eau glacée et abaisse sa température jusqu'à la valeur de consigne. Elle s'évapore ensuite et pénètre dans l'absorbeur. La solution concentrée dans l'absorbeur absorbe cette vapeur, se dilue et libère la chaleur d'absorption, évacuée par l'eau de refroidissement afin de maintenir la capacité d'absorption de la solution. La solution diluée ainsi produite est acheminée par une pompe vers l'échangeur de chaleur basse température, où elle est chauffée avant d'entrer dans le générateur de vapeur basse température (LTG). Dans le LTG, la solution diluée est portée à ébullition par la vapeur de réfrigérant primaire générée dans le générateur de vapeur haute température (HTG), générant ainsi la vapeur de réfrigérant secondaire. Simultanément, la solution diluée est concentrée en une solution intermédiaire et acheminée par une autre pompe. Après chauffage par l'échangeur de chaleur haute température, elle entre dans le HTG et est portée à ébullition par l'eau chaude, puis concentrée en une solution épaisse, produisant de la vapeur de réfrigérant primaire. La vapeur de réfrigérant secondaire produite dans le LTG et la vapeur de réfrigérant primaire sont refroidies par l'eau de refroidissement après leur entrée dans le condenseur et condensées en eau réfrigérante. Par un tuyau en U, la solution pénètre dans la plaque d'évaporation, puis la solution concentrée retourne à l'absorbeur pour que le cycle se répète. L'eau de refroidissement sert à abaisser la température du fluide dans l'absorbeur et le condenseur. Après chauffage, elle est acheminée vers le système de tour de refroidissement, puis renvoyée à l'unité pour être recirculée.
Figue.1-1 Diagramme de flux de processus
2.3Composants et fonctions principaux
1. Générateur
Fonction de génération :Le générateur est la source d'énergie de larefroidisseurLa source de chaleur pénètre dans le générateur et chauffe la solution diluée de LiBr. L'eau contenue dans cette solution s'évapore sous forme de vapeur réfrigérante qui pénètre dans le condenseur. Simultanément, la solution diluée se concentre pour devenir une solution concentrée.
Doté d'une structure tubulaire, le générateur comprend le tube d'échange thermique, la plaque tubulaire, la plaque de support, la calandre, le caisson de vapeur, la chambre à eau et la plaque déflectrice. En tant que récipient à la pression la plus élevée du système de pompe à chaleur, le générateur présente un vide interne quasi nul (une micro-pression négative).
2. Condenseur
Fonction du condenseur :Le condenseur est un générateur de chaleur. La vapeur de fluide frigorigène provenant du générateur pénètre dans le condenseur et chauffe l'eau chaude sanitaire à une température plus élevée, ce qui permet d'obtenir l'effet de chauffage. Après avoir chauffé l'eau chaude sanitaire, la vapeur de fluide frigorigène se condense et entre dans l'évaporateur.
Doté d'une structure tubulaire, le condenseur comprend le tube de transfert de chaleur, la plaque tubulaire, la plaque de support, la calandre, le réservoir d'eau et la chambre d'eau. Généralement, le condenseur et le générateur sont reliés directement par des tuyaux, ce qui leur assure une pression sensiblement identique.
3. Évaporateur
Fonction de l'évaporateur :L'évaporateur est un dispositif de récupération de chaleur. L'eau frigorifique provenant du condenseur s'évapore de la surface du tube échangeur de chaleur, absorbant la chaleur et refroidissant l'eau chaude sanitaire à l'intérieur du tube. La chaleur perdue est ainsi récupérée. La vapeur d'eau frigorifique s'évaporant de la surface du tube échangeur de chaleur pénètre dans l'absorbeur.
L'évaporateur, de structure tubulaire, comprend un tube de transfert de chaleur, une plaque tubulaire, une plaque de support, une enveloppe, une plaque déflectrice, un bac de récupération des condensats, un diffuseur et une chambre d'eau. Sa pression de service est environ dix fois inférieure à celle du générateur.
4. Absorbeur
Fonction d'absorption :L'absorbeur est une unité de production de chaleur. La vapeur de fluide frigorigène provenant de l'évaporateur pénètre dans l'absorbeur, où elle est absorbée par la solution concentrée. Cette dernière se dilue et est pompée vers le cycle suivant. Lors de l'absorption de la vapeur de fluide frigorigène par la solution concentrée, une grande quantité de chaleur est produite, permettant de chauffer l'eau chaude sanitaire à une température plus élevée. On obtient ainsi l'effet de chauffage.
Doté d'une structure tubulaire, l'absorbeur comprend le tube de transfert de chaleur, la plaque tubulaire, la plaque de support, la calandre, le tube de purge, le pulvérisateur et la chambre à eau. Élément le moins pressurisé du système de pompe à chaleur, l'absorbeur est celui qui subit le plus l'impact de l'air incondensable.
5. Échangeur de chaleur
Fonction de l'échangeur de chaleur :L'échangeur de chaleur est un dispositif de récupération de chaleur résiduelle utilisé pour récupérer la chaleur contenue dans la solution de LiBr. La chaleur de la solution concentrée est transférée par l'échangeur de chaleur à la solution diluée afin d'améliorer le rendement thermique.
Doté d'une structure à plaques, l'échangeur de chaleur présente un rendement thermique élevé et un effet d'économie d'énergie notable.
6. Système de purge d'air automatique
Fonction du système :Le système de purge d'air est prêt à évacuer l'air incondensable de la pompe à chaleur et à maintenir un vide poussé. En fonctionnement, la solution diluée circule à haut débit afin de créer une zone de basse pression locale autour de la buse d'éjection. L'air incondensable est ainsi évacué de la pompe à chaleur. Le système fonctionne simultanément avec la pompe à chaleur. Pendant le fonctionnement de cette dernière, le système automatique contribue au maintien d'un vide poussé à l'intérieur du système, garantissant ainsi ses performances et une durée de vie optimale.
Le système de purge d'air est un système composé de l'éjecteur, du refroidisseur, du piège à huile, du cylindre pneumatique et de la vanne.
7.Pompe à solution
La pompe à solution sert à acheminer la solution de LiBr et à assurer le flux normal des fluides de travail liquides à l'intérieur de la pompe à chaleur.
La pompe à solution est une pompe centrifuge encapsulée entièrement fermée, ne présentant aucune fuite de liquide, un faible niveau sonore, une haute résistance aux explosions, un entretien minimal et une longue durée de vie.
8. Pompe à réfrigérant
La pompe à réfrigérant sert à acheminer l'eau réfrigérante et à assurer la pulvérisation normale de cette eau sur l'évaporateur.
La pompe à réfrigérant est une pompe centrifuge encapsulée entièrement fermée, sans fuite de liquide, faible niveau sonore, haute résistance aux explosions, maintenance minimale et longue durée de vie.
9. Pompe à vide
La pompe à vide est utilisée pour la purge sous vide lors de la phase de démarrage et pour la purge à l'air lors de la phase de fonctionnement.
La pompe à vide est équipée d'une roue à palettes rotatives. Son fonctionnement repose sur une gestion optimale de l'huile sous vide. La prévention de l'émulsification de l'huile améliore considérablement l'efficacité de la purge d'air et contribue à prolonger sa durée de vie.
10.Armoire électrique
Véritable centre de contrôle de la pompe à chaleur LiBr, l'armoire électrique abrite les principales commandes et les composants électriques.
Récupération de chaleur résiduelle.Énergie Conservation&Émission Réduction
Il peut être utilisé pour récupérer les eaux chaudes résiduelles basse température ou la vapeur basse température dans les secteurs de la production d'énergie thermique, du forage pétrolier, de la pétrochimie, de la sidérurgie, de la chimie, etc. Il peut utiliser l'eau de rivière, les eaux souterraines ou d'autres sources d'eau naturelles, convertissant l'eau chaude basse température en eau chaude haute température pour le chauffage urbain ou le chauffage industriel.
Contrôle intelligent et utilisation facile
Entièrement automatique, il permet la mise en marche/arrêt par simple pression d'un bouton, la régulation de la charge, le contrôle de la limite de concentration de la solution et la surveillance à distance.
Système de contrôle intelligent artificiel (IA) (V5.0)
■Fonctions de contrôle entièrement automatiques
Le système de contrôle (IA, V5.0) est doté de fonctions puissantes et complètes, telles que le démarrage/arrêt en une seule touche, la mise en marche/arrêt programmée, un système de protection de sécurité éprouvé, de multiples réglages automatiques, le verrouillage du système, un système expert, un dialogue homme-machine (multilingue), des interfaces d'automatisation de bâtiments, etc.
■Completunitéfonction d'autodiagnostic et de protection des anomalies
Le système de contrôle (IA, V5.0) intègre 34 fonctions d'autodiagnostic et de protection contre les anomalies. En fonction du niveau d'anomalie, le système prend des mesures automatiques afin de prévenir les accidents, de minimiser l'intervention humaine et de garantir un fonctionnement continu, sûr et stable du refroidisseur.
■Uniquelroutearéglagefonction
Le système de contrôle (IA, V5.0) est doté d'une fonction unique de régulation de charge, permettant un ajustement automatique de la puissance du refroidisseur en fonction de la charge réelle. Cette fonction contribue non seulement à réduire les temps de démarrage/arrêt et de dilution, mais aussi à diminuer le fonctionnement à vide et la consommation d'énergie.
■Volume de circulation de solution unique technologie de contrôle
Le système de contrôle (IA, V5.0) utilise une technologie de contrôle ternaire innovante pour ajuster le volume de circulation de la solution. Traditionnellement, seul le niveau de liquide dans le générateur est pris en compte. Cette nouvelle technologie combine les avantages de la concentration et de la température de la solution concentrée, ainsi que du niveau de liquide dans le générateur. Parallèlement, une technologie de contrôle à fréquence variable avancée est appliquée à la pompe à solution afin d'optimiser le volume de solution en circulation. Cette technologie améliore l'efficacité opérationnelle et réduit le temps de démarrage et la consommation d'énergie.
■Contrôle de la concentration de la solutiontechnologie
Le système de contrôle (IA, V5.0) utilise une technologie unique de régulation de la concentration pour assurer la surveillance et le contrôle en temps réel de la concentration et du volume de la solution concentrée, ainsi que du volume d'eau chaude. Ce système permet de maintenir le refroidisseur en fonctionnement sûr et stable même à haute concentration, d'améliorer son rendement et de prévenir la cristallisation.
■air automatique intelligentpurgefonction
Le système de contrôle (IA, V5.0) peut réaliser une surveillance en temps réel des conditions de vide et purger automatiquement l'air non condensable.
■Contrôle unique de l'arrêt de la dilution
Ce système de contrôle (IA, V5.0) gère la durée de fonctionnement des différentes pompes nécessaires à la dilution en fonction de la concentration de la solution, de la température ambiante et du volume d'eau réfrigérante restant. Ainsi, une concentration optimale est maintenue pour le refroidisseur après son arrêt. La cristallisation est évitée et le temps de redémarrage du refroidisseur est réduit.
■Système de gestion des paramètres de fonctionnement
Grâce à l'interface de ce système de contrôle (IA, V5.0), l'opérateur peut effectuer les opérations suivantes sur 12 paramètres critiques liés aux performances du refroidisseur : affichage en temps réel, correction, paramétrage. Un historique des opérations est conservé.
■Unitésystème de gestion des pannes
En cas d'affichage d'un message d'erreur ponctuelle sur l'interface utilisateur, ce système de contrôle (IA, V5.0) peut localiser et détailler la panne, proposer une solution ou des instructions de dépannage. La classification et l'analyse statistique de l'historique des pannes peuvent être réalisées afin de faciliter la maintenance assurée par les opérateurs.
