Refroidisseur à absorption d'eau chaude à double étage

2.1Principe de fonctionnement

La solution diluée contenue dans l'absorbeur est pompée par la pompe à solution, chauffée dans l'échangeur de chaleur, puis introduite dans le générateur. À l'intérieur du générateur, la solution diluée est portée à ébullition par l'eau chaude de service, produisant de la vapeur de réfrigérant, tandis que la solution est concentrée.

La vapeur réfrigérante générée dans le générateur est refroidie par de l'eau de refroidissement, se condensant en eau réfrigérante à travers des tuyaux en forme de U dans la plaque d'eau de l'évaporateur.

Du fait de la faible pression dans l'évaporateur, l'eau réfrigérante est pompée par la pompe à fluide frigorigène et pulvérisée sur le tube de l'évaporateur. Elle absorbe la chaleur de l'eau de refroidissement, s'évapore et abaisse ainsi la température de l'eau dans le tube, produisant le froid.

La solution concentrée provenant du générateur traverse un échangeur de chaleur avant d'atteindre l'absorbeur, où elle s'écoule goutte à goutte sur le tube de l'absorbeur. Refroidie par l'eau de refroidissement circulant dans les tubes, elle absorbe la vapeur de réfrigérant provenant de l'évaporateur et se dilue. Ainsi, la solution concentrée absorbe en continu la vapeur de réfrigérant produite par l'évaporateur, alimentant le processus d'évaporation. La solution diluée, ayant absorbé la vapeur de réfrigérant, est pompée vers le générateur pour être reconcentrée. Ceci complète un cycle frigorifique. Par la répétition continue de ce processus, l'évaporateur produit en continu de l'eau glacée à basse température pour la climatisation ou le refroidissement industriel.

L'unité de production d'eau chaude à deux étages comprend deux générateurs, deux condenseurs, deux évaporateurs et deux absorbeurs. La solution circule en série à travers le générateur supérieur, le générateur inférieur, l'absorbeur supérieur et l'absorbeur inférieur. L'eau chaude circule à contre-courant avec l'eau glacée et l'eau de refroidissement, créant ainsi un échange thermique à contre-courant.

En répartissant rationnellement la puissance frigorifique tout au long du cycle, en optimisant les différentiels de température et en sélectionnant les paramètres de température, de pression et de concentration appropriés, les processus de génération, de condensation, d'évaporation et d'absorption atteignent des conditions idéales. Ceci permet de refroidir la source de chaleur (eau chaude) à une température plus basse.

Le cycle susmentionné se produit de manière répétée pour former un processus de chauffage continu (Fig. 1-1).

2.2Diagramme de flux de processusm

2.3Composants et fonctions principaux

1. Générateur

Fonction de génération :Le générateur alimente le refroidisseur. La 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.