Qu'est-ce qu'un chiller : caractéristiques de l'appareil, règles de choix et d'installation

En envisageant la question du refroidissement ou du chauffage de votre propre maison individuelle, il est judicieux de savoir ce qu'est un chiller. Cette alternative aux systèmes de climatisation n'est pratiquement pas utilisée pour de petites pièces isolées, mais pour un spacieux cottage, elle peut s'avérer une solution très avantageuse.

Dans l'article que nous vous présentons, le principe de fonctionnement de ce type d'équipement climatique est décrit en détail. Les règles d'assemblage et de construction du système formant le microclimat intérieur sont fournies. Grâce à nos recommandations, vous pourrez sans problème choisir le modèle optimal.

Principe de fonctionnement du chiller

On appelle chillers une variété de machines frigorifiques utilisées pour refroidir divers liquides. Le plus souvent, ces unités sont utilisées dans l'industrie, mais elles conviennent également pour la climatisation dans les grands bâtiments résidentiels, les centres commerciaux, les bureaux, etc.

En combinaison avec des ventilo-convecteurs (fan coils), les chillers remplissent parfaitement le rôle de climatisation centrale. Si dans les climatiseurs traditionnels le fréon refroidit directement l'air, avec les chillers, les choses sont quelque peu différentes.

Ici, l'énergie thermique est transférée à l'aide d'eau ordinaire. Pour éviter son gel, un mélange avec un antigel, par exemple, avec de l'antigel, peut être utilisé. Le chiller fonctionne grâce à un évaporateur, un compresseur et un condenseur qui font partie de sa composition.

Des flux d'eau et de réfrigérant traversent l'évaporateur. Ce dernier absorbe l'énergie thermique de l'eau et entre en ébullition. Le réfrigérant se transforme en gaz et l'eau se refroidit. Ensuite, le réfrigérant gazeux pénètre dans le compresseur où il se réchauffe sous l'effet de la compression et se mélange à l'huile.

Ensuite, ce mélange se déplace vers le condenseur, où il cède une partie importante de son énergie thermique et se transforme en liquide. Après cela, le réfrigérant passe dans le filtre déshydrateur pour éliminer l'humidité excessive.

La pression du réfrigérant liquide diminue lors de son passage à travers le détendeur thermostatique. Il repasse alors à l'état gazeux et est acheminé vers l'évaporateur pour répéter le cycle.

Le chiller est composé d'un compresseur, d'un condenseur et d'un évaporateur. En se déplaçant entre ces appareils, le réfrigérant extrait l'énergie thermique de l'eau et la refroidit (+).

Ainsi, le compresseur est conçu pour comprimer et déplacer le réfrigérant, qui se déplace successivement à travers le condenseur à air et l'évaporateur, tantôt se réchauffant tout en refroidissant l'eau, tantôt se refroidissant.

Le condenseur dans ce système joue le rôle d'un échangeur de chaleur, par lequel l'énergie thermique absorbée par le réfrigérant est transmise à l'environnement.

Les modèles modernes de chiller sont équipés d'un panneau de commande avec un écran à cristaux liquides, qui affiche l'état actuel de l'appareil et les messages concernant les pannes éventuelles.

Une pression excessive dans le circuit du réfrigérant peut endommager le système. Pour surveiller ce paramètre, on utilise un pressostat haute pression ainsi qu'un manomètre permettant de contrôler visuellement l'état du système. Un réservoir de liquide est destiné au stockage du réfrigérant.

Le filtre déshydrateur élimine non seulement la vapeur d'eau du réfrigérant, mais aussi les impuretés. Une électrovanne est conçue pour contrôler le flux de réfrigérant ; elle ferme automatiquement le système lorsque le compresseur cesse de fonctionner.

Cela protège le système contre l'entrée de réfrigérant liquide dans l'évaporateur. Dès que le compresseur se met en marche, la vanne s'ouvre. Le système est équipé d'un voyant qui permet de contrôler visuellement l'état du réfrigérant.

Si des bulles d'air apparaissent dans le flux de liquide, cela signifie qu'il faut augmenter la quantité de fréon. Des capteurs à indicateur de couleur sont utilisés pour surveiller l'humidité du réfrigérant. La régulation de la quantité de réfrigérant entrant dans l'évaporateur se fait à l'aide d'un détendeur thermostatique.

Pour augmenter la capacité du système, il est parfois recommandé d'utiliser une vanne de dérivation de gaz chauds. Cet élément n'est pas toujours inclus dans le kit de livraison.

Pour que la quantité d'eau dans le système reste suffisante pour son fonctionnement, les modèles industriels de chillers sont équipés d'un système de remplissage automatique d'eau. La circulation de l'eau dans le circuit est assurée par une pompe de liquide de refroidissement.

Les modèles monobloc de chillers sont déjà préparés pour le montage, donc leur installation est plus simple et plus pratique que celle d'un groupe avec condenseur déporté.

Les ventilo-convecteurs mentionnés précédemment sont des dispositifs par lesquels l'air refroidi est acheminé dans des pièces individuelles. Les ventilo-convecteurs sont installés à l'intérieur des locaux. Ils se montent au mur, au plafond et même au sol. Plusieurs ventilo-convecteurs peuvent être raccordés à un seul refroidisseur.

Leur nombre exact est déterminé par le nombre de pièces nécessitant une climatisation. Cependant, la capacité du refroidisseur doit être suffisante pour alimenter un certain nombre de ventilo-convecteurs.

Pour relier le refroidisseur et les ventilo-convecteurs en un système commun, on utilise des tuyaux d'eau ordinaires. Cela les distingue avantageusement des systèmes split traditionnels, pour lesquels seules des liaisons en cuivre coûteuses conviennent.

Les refroidisseurs à condenseur distant ne sont pas aussi performants que les modèles monoblocs, mais ils permettent d'utiliser moins d'espace pour l'installation de l'appareil à l'intérieur de la maison.

Une partie importante d'un tel dispositif – est la pompe qui assure la circulation du réfrigérant. Plus la capacité de cette pompe est élevée, plus la distance entre le refroidisseur et les ventilo-convecteurs peut être grande. C'est pratique car cela augmente le nombre d'options pour choisir un emplacement approprié pour le refroidisseur.

L'appareil est souvent placé sur le toit du bâtiment, mais on peut aussi, si on le souhaite, l'installer dans un local technique spécial. Cela permet de conserver entièrement l'aspect extérieur de la façade existante du bâtiment. Les systèmes split n'offrent pratiquement jamais cette possibilité.

Les refroidisseurs sont classés selon différents critères :

• selon le type de cycle frigorifique : à absorption et à compression de vapeur ;
• selon la construction : monobloc ou système à condenseur distant ;
• selon le type de refroidissement du condenseur, qui peut être à air ou à eau ;
• selon le schéma de raccordement ;
• selon la présence ou l'absence d'une pompe à chaleur.

Les refroidisseurs équipés d'une pompe à chaleur conviennent non seulement pour la climatisation des pièces, mais aussi pour leur chauffage. Ils sont conçus pour être utilisés tout au long de l'année.

Comment bien choisir un chiller ?

Pour les besoins d'une grande maison, les spécialistes recommandent d'utiliser un refroidisseur à refroidissement par eau du condenseur. Ces appareils ont une conception plus simple que les modèles à refroidissement par air, et par conséquent, ils coûtent moins cher.

La conception d'un refroidisseur à refroidissement par air comprend un ventilateur (axial ou centrifuge) pour aspirer l'air de la pièce où l'appareil est installé.

Certains modèles de refroidisseurs peuvent être utilisés non seulement pour la climatisation, mais aussi pour le chauffage des pièces à vivre en hiver.

Pour refroidir le condenseur à l'aide d'eau, on peut utiliser les ressources en eau locales : rivières, lacs, puits artésiens, etc. Si pour une raison quelconque l'accès à ces sources n'est pas disponible, on utilise une alternative : un refroidisseur à base d'éthylène ou de propylène glycol.

Les refroidisseurs de ce type sont idéaux pour une utilisation pendant la saison froide, lorsque l'eau ordinaire gèle simplement.

Le choix entre un chiller monobloc, où le compresseur, l'évaporateur et le condenseur sont réunis dans un même boîtier, et une version où le condenseur est installé séparément n'est pas si évident. Le monobloc est plus simple à installer, et en outre, les performances des appareils de ce type peuvent être assez élevées.

En choisissant un modèle de chiller adapté, vous devez évaluer ses performances et les mettre en relation avec le nombre de ventilo-convecteurs que l'appareil desservira.

Les systèmes extérieurs sont installés à différents endroits : le chiller lui-même – dans un local technique à l'intérieur du bâtiment (voire au sous-sol), et le condenseur – à l'extérieur. Pour relier ces deux blocs, on utilise généralement des tuyaux dans lesquels circule du fréon. Cela explique la complexité accrue de l'installation du système, ainsi que les coûts matériels supplémentaires liés à la mise en place.

Cependant, pour l'installation d'un chiller avec condenseur extérieur, on utilise moins d'espace à l'intérieur du bâtiment, et cette économie peut s'avérer nécessaire. En choisissant un appareil adapté, vous devez également tenir compte des fonctions supplémentaires dont il est équipé.

Parmi les ajouts populaires et utiles, on peut noter :

• le contrôle et la régulation de l'équilibre hydrique du système ;
• la purification de l'eau des impuretés indésirables ;
• le remplissage automatisé des réservoirs ;
• le contrôle et la correction de la pression interne du système, etc.

Enfin, vous devez absolument évaluer la puissance frigorifique du chiller, c'est-à-dire sa capacité à extraire l'énergie thermique du fluide de travail. Les indicateurs quantitatifs spécifiques sont généralement indiqués dans la fiche technique du produit. La puissance frigorifique de chaque système chiller-fan coil est calculée individuellement.

Pour ce faire, on prend en compte les températures maximales et minimales, la puissance du chiller, le débit de la pompe, la longueur des tuyaux, etc. Ce ne sont que des recommandations générales pour le choix des chillers. Dans chaque cas concret, vous devriez consulter un spécialiste expérimenté qui pourra prendre en compte les différentes nuances et vous aider à faire le bon choix.

Caractéristiques d'installation de tels appareils

Seul un spécialiste expérimenté pourra réaliser des économies sur l'installation du chiller. Tous les autres propriétaires de cet appareil devront payer les services de monteurs professionnels, car dans ce domaine, toute erreur peut être fatale. L'installation commence par une étude minutieuse de toute la documentation technique et des recommandations du fabricant.

Le chiller est composé de nombreux éléments structurels. Il est préférable d'installer et de mettre en service un modèle industriel avec l'aide de professionnels expérimentés (+)

Ensuite, on procède directement à l'installation. Pour le chiller, vous devez choisir une plateforme de support capable de supporter le poids de cet appareil.

Sur la plateforme, on monte le cadre dont la position est soigneusement vérifiée à l'aide d'un niveau. Si la plateforme ne possède pas les caractéristiques requises, il faut bétonner une zone adaptée pour l'installation et y installer le cadre.

Il faut tenir compte des vibrations générées par le fonctionnement du refroidisseur. La plateforme et le cadre doivent être installés de manière à ce que les vibrations ne soient pas transmises aux autres structures du bâtiment. D'autres éléments du système peuvent également provoquer des vibrations : les tuyaux, les conduits d'air, le module hydraulique, etc.

L'installation du refroidisseur s'effectue sur un cadre spécial, et il est nécessaire de prendre des mesures pour protéger les objets environnants des vibrations.

Si l'installation du refroidisseur est prévue dans un local de service à l'intérieur du bâtiment, il faut construire une fondation qui dépasse du niveau du sol. Cela permettra de réduire l'inertie globale du système, de diminuer les vibrations et d'améliorer la répartition de la masse de l'unité.

Le refroidisseur proprement dit est monté sur des supports spéciaux à ressorts ou en caoutchouc pour atténuer les vibrations. Une couche supplémentaire de caoutchouc est placée sous ces supports, puis la structure est fixée à l'aide de boulons d'ancrage. Lors du choix de l'emplacement d'installation du refroidisseur, il faut se rappeler qu'un espace libre doit être maintenu autour de l'appareil.

Pour l'installation du refroidisseur à l'extérieur ou sur le toit du bâtiment, on utilise un boîtier spécial pour protéger l'appareil des intempéries.

Cela assurera l'accès aux mécanismes pour la maintenance. De plus, l'air doit circuler librement autour de l'appareil pour améliorer le refroidissement des condenseurs. Si le refroidisseur est installé à l'extérieur du bâtiment, il doit être protégé des saletés, par exemple des feuilles mortes.

Si des débris pénètrent dans l'échangeur de chaleur, cela entraînera un fonctionnement incorrect du système et des pannes graves de l'équipement. Il est inacceptable que des objets ou des communications étrangers touchent le boîtier du refroidisseur, car ils pourraient transmettre des vibrations. Un autre point important lors de l'installation du refroidisseur à l'extérieur – la direction du vent.

Lors de l'installation à l'intérieur, il faut tenir compte du bruit généré par le fonctionnement de l'appareil. Il est judicieux de prévoir une isolation phonique supplémentaire et de réfléchir à l'impact du bruit excessif sur les pièces voisines. Il n'est pas recommandé d'installer le refroidisseur à proximité de pièces d'habitation.

Si d'autres unités doivent être installées à proximité du refroidisseur, il faut veiller à ce que le mécanisme ne soit pas soumis à une chaleur excessive et à ce que rien n'entrave la libre circulation des flux d'air.

Lors de l'installation extérieure d'un refroidisseur, on utilise un boîtier spécial qui protège l'appareil des intempéries. À l'intérieur du boîtier, on place l'évaporateur ; pour l'installation des compresseurs, un espace est prévu sur le côté, et le condenseur est installé au-dessus.

De la même manière, l'unité est installée sur le toit du bâtiment. Pour une installation intérieure, le boîtier n'est évidemment pas nécessaire, mais si dans ce cas on utilise un modèle avec condenseur déporté, une partie des travaux d'installation est effectuée à l'extérieur.

Pour l'installation d'un refroidisseur sur le toit d'un bâtiment, un équipement de construction spécial peut être nécessaire, car l'appareil a un poids physique important.

Lors de l'étude de la documentation technique, il convient de prêter attention à l'ordre d'installation du cadre sous le refroidisseur. Pour certains modèles à haute performance, on utilise des supports antivibratoires spéciaux qui ne nécessitent pas d'être fixés en plus avec des boulons d'ancrage.

Pour certains appareils, il n'est pas nécessaire de couler une fondation séparée ; il suffit d'installer correctement le cadre et de fixer l'appareil avec des boulons.

Pour raccorder les tuyaux aux raccords du refroidisseur, on utilise généralement des manchons, car le diamètre de ces tuyaux est petit. Le raccordement du refroidisseur aux canalisations se fait uniquement après que l'unité est installée sur la fondation et les supports antivibratoires. Il ne faut pas effectuer cette étape à l'avance pour ne pas endommager les canalisations.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vous pouvez regarder la vidéo de présentation du modèle industriel de refroidisseur Tcha-14 ici :

Le refroidisseur industriel – un appareil assez complexe, mais avec une installation et un entretien corrects, il peut fonctionner parfaitement pendant de nombreuses années. Pour éviter les erreurs lors de l'installation de l'équipement, il est préférable de contacter une entreprise spécialisée.

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