Refroidisseur à absorption des gaz d'échappement

2.1 Principe de fonctionnement

Le refroidisseur à absorption de gaz de combustion, également appelé refroidisseur ou réchauffeur à absorption de gaz de combustion, est un système qui utilise l'énergie thermique des gaz de combustion à haute température (300-600 °C) pour produire du froid ou du chaud. Le fluide caloporteur est une solution de bromure de lithium (LiBr). Le LiBr agit comme absorbant et l'eau comme fluide frigorigène.

Le système comprend principalement le HTG, le LTG, le condenseur, l'évaporateur, l'absorbeur, l'échangeur de chaleur HT, l'échangeur de chaleur LT, le système de purge d'air automatique, la pompe à vide et la pompe encapsulée, etc.

Principe de chauffage :L'eau réfrigérante contenue dans l'évaporateur s'évapore à la surface du tube conducteur de chaleur. La chaleur de l'eau glacée étant extraite du tube, sa température diminue et un refroidissement est généré. La vapeur de réfrigérant évaporée est absorbée par la solution mixte dans l'absorbeur, la diluant ainsi. Cette solution diluée est ensuite acheminée par une pompe vers l'échangeur de chaleur basse température (BT), où le flux se divise en deux : une partie est dirigée vers le générateur thermoélectrique haute température (HT) via l'échangeur de chaleur haute température (HT), où elle est chauffée par les gaz d'échappement HT pour produire de la vapeur de réfrigérant ; la solution devient alors une solution HT concentrée. L'autre partie est dirigée vers le BT, où elle est chauffée par la vapeur de réfrigérant provenant du HT. Après production de vapeur de réfrigérant, la solution devient une solution BT concentrée. Dans l'échangeur de chaleur HT, la solution HT concentrée cède de la chaleur avant de se mélanger à la solution concentrée pour former une solution mixte. Après que la solution mixte ait libéré de la chaleur dans l'échangeur de chaleur basse température et soit entrée dans l'absorbeur, elle absorbe la vapeur de réfrigérant provenant de l'évaporateur, se dilue et entame le cycle suivant. Le mélange vapeur/eau de réfrigérant produit par le générateur de chaleur est refroidi dans le condenseur pour former de l'eau réfrigérante, qui est ensuite dépressurisée par un détendeur. L'eau réfrigérante dépressurisée est alors acheminée vers l'évaporateur, où elle s'évapore et est utilisée à des fins de réfrigération, puis le cycle suivant commence.

Principe de chauffage :Le circuit d'eau de refroidissement est donc interrompu. La solution diluée contenue dans l'absorbeur est ensuite acheminée par une pompe à solution vers le générateur de chaleur (HTG) via les échangeurs de chaleur basse et haute température, où elle est chauffée par les gaz d'échappement haute température pour produire de la vapeur de réfrigérant. Cette vapeur est directement envoyée à l'évaporateur et à l'absorbeur, où elle sert à chauffer l'eau (qui fait office de fluide caloporteur) jusqu'à obtenir de l'eau chaude. Une fois le chauffage terminé, la vapeur de réfrigérant se condense en eau réfrigérante. La solution diluée contenue dans le HTG, qui libère de la vapeur de réfrigérant, se condense en solution concentrée, entre dans l'absorbeur et se mélange à l'eau réfrigérante pour former une nouvelle solution diluée. Cette dernière est ensuite acheminée par une pompe à solution vers le cycle suivant.

Le cycle susmentionné se répète de manière répétée pour former un processus de chauffage continu.

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.