Refroidisseur à absorption de gaz d'échappement et de gaz naturel

2.1 Principe de fonctionnement
Dans la vie courante, comme chacun sait, on ressent une sensation de fraîcheur lorsqu'on se verse quelques gouttes d'alcool sur la peau, car l'évaporation absorbe la chaleur de notre peau. Ce n'est pas seulement le cas pour l'alcool : tous les liquides absorbent la chaleur ambiante en s'évaporant. Plus la pression atmosphérique est faible, plus la température d'évaporation est basse. Par exemple, l'eau bout à 100 °C sous une pression d'une atmosphère, mais si la pression atmosphérique chute à 0,00891 bar, sa température d'ébullition n'est plus que de 5 °C. C'est pourquoi, sous vide, l'eau peut s'évaporer à très basse température.
Voici le principe de fonctionnement de base d'un refroidisseur à absorption LiBr. L'eau (fluide frigorigène) se vaporise dans l'absorbeur sous vide poussé et absorbe la chaleur de l'eau à refroidir. La vapeur de fluide frigorigène est ensuite absorbée par la solution de LiBr (absorbant) et mise en circulation par des pompes. Le processus se répète.
2.2 Diagramme de flux
Le principe de fonctionnement du refroidisseur est illustré par la figure 2-1. La solution diluée provenant de l'absorbeur, pompée par la pompe à solution, traverse l'échangeur de chaleur basse température (LTHE) et l'échangeur de chaleur haute température (HTHE), puis pénètre dans le générateur haute température (HTG), où elle est vaporisée par les gaz de combustion à haute température et le gaz naturel pour produire de la vapeur de réfrigérant à haute pression et haute température. La solution diluée se transforme ainsi en solution intermédiaire.
La solution intermédiaire circule via l'échangeur de chaleur à haute température (HTHE) vers le générateur basse température (LTG), où elle est chauffée par la vapeur de réfrigérant provenant du HTG pour générer cette vapeur. La solution intermédiaire devient alors une solution concentrée.
La vapeur de fluide frigorigène à haute pression et haute température générée par le HTG, après chauffage de la solution intermédiaire dans le LTG, se condense en eau réfrigérante. Cette eau, après détente, pénètre avec la vapeur de fluide frigorigène générée dans le LTG dans le condenseur où elle est refroidie par l'eau de refroidissement et se transforme à nouveau en eau réfrigérante.
L'eau frigorifique produite dans le condenseur traverse un tube en U et s'écoule dans l'évaporateur. Une partie de cette eau se vaporise en raison de la très basse pression qui y règne, tandis que la majeure partie, entraînée par la pompe frigorifique, est pulvérisée sur le faisceau tubulaire de l'évaporateur. L'eau ainsi pulvérisée absorbe la chaleur de l'eau circulant dans le faisceau tubulaire et se vaporise à son tour.
La solution concentrée provenant du LTG circule via le LTHE vers l'absorbeur et est pulvérisée sur le faisceau tubulaire. Refroidie par l'eau circulant dans ce faisceau, elle absorbe la vapeur de réfrigérant de l'évaporateur et se dilue. Ainsi, la solution concentrée absorbe en continu la vapeur de réfrigérant générée dans l'évaporateur, assurant la continuité du processus d'évaporation. Simultanément, la solution diluée est acheminée par la pompe à solution vers le HTG, où elle est portée à ébullition puis à nouveau concentrée. Un cycle de refroidissement est ainsi achevé et le cycle se répète.

Figure 2-1 Diagramme de flux de processus

2.3 Composants et fonctions principaux
1. Générateur
Fonction HTG : Fait bouillir la solution avec les gaz de combustion à haute température ou la chaleur du brûleur pour générer la vapeur de réfrigérant primaire qui entrera dans le LTG et concentrera la solution en une solution intermédiaire qui s’écoulera vers le HTHE.
Fonction LTG : Concentre la solution intermédiaire en une solution concentrée contenant la vapeur de réfrigérant primaire, qui devient de l’eau réfrigérante, laquelle crée à son tour la vapeur de réfrigérant secondaire.

2. Condenseur
Fonction du condenseur : Condense la vapeur de réfrigérant secondaire du LTG en eau et refroidit l’eau de réfrigérant primaire du HTG, la chaleur étant évacuée par l’eau de refroidissement.

3. Évaporateur
Fonction de l'évaporateur : En évaporant l'eau réfrigérante, il absorbe la chaleur de l'eau circulant dans le système de climatisation.

4. Amortisseur
Fonction d'absorption : La solution concentrée absorbe la vapeur de réfrigérant provenant de l'évaporateur, la chaleur étant évacuée par l'eau de refroidissement.

5. Échangeur de chaleur
Fonction de l'échangeur de chaleur haute température : Récupère la chaleur de la solution intermédiaire issue du HTG.
Fonction de l'échangeur de chaleur basse température : récupère la chaleur de la solution concentrée provenant du LTG.

6. Système de purge d'air automatique
Fonctionnement du système : Le système de purge d'air est conçu pour évacuer l'air incondensable de la pompe à chaleur et 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.