Climatisation au gaz, climatisation solaire



UTILISATION DE CE GUIDE

Ce document est une note de synthèse, présentant les points clefs du guide complet d'aide à l'élaboration d'un CCTP type pour une production d'eau glacée et d'eau chaude par groupe à absorption.

Le guide complet est disponible auprès de vos correspondants Gaz de France habituels.

Ce Guide des Prescriptions a pour objectif d'apporter des précisions techniques sur les conditions d'installation d'une climatisation au gaz, à savoir une production d'eau chaude ou d'eau glacée par groupe à absorption. Il traite de la partie production par machine double effet eau/bromure de lithium pour des applications de chauffage et de rafraîchissement de locaux tertiaires. La production éventuelle d'eau chaude sanitaire est supposée indépendante. La partie distribution/émission n'est pas traitée dans ce document. Les informations fournies doivent permettre à tout concepteur de définir l'installation de production et de monter un dossier de consultation d'entreprises pour la réalisation d'une climatisation au gaz, moyennant adaptation au projet concerné.

Avertissement Les préconisations apportées tiennent lieu de recommandations. En aucun cas ces documents ne peuvent être utilisés tels qu'ils sont pour réaliser des travaux sans un complément d'étude et un dimensionnement complet des installations. Le concepteur et l'entreprise réalisatrice de l'ouvrage seront seuls décisionnaires et responsables des actions à entreprendre.

POINTS CLES D'UNE INSTALLATION

L'installation de machines double effet intègre le raccordement gaz et l'évacuation des fumées à l'identique d'une chaudière classique, et les raccordements eau glacée et refroidissement comme un groupe froid à condensation à eau. Les régimes de température en mode froid sont classiques : 7/12°C à l'évaporateur et 29/35 ou 30/36°C au condenseur.

Sont synthétisées ci-après certaines dispositions particulières à bien prendre en compte lors de la conception d'une installation de climatisation au gaz.

1 - Conception/dimensionnement de l'installation:

La conception d'une installation de climatisation nécessite une définition précise des conditions de confort par saison - hiver, été, et mi-saison - et par zones thermiquement homogènes.

Un calcul détaillé des déperditions et apports doit être préalablement mené de telle sorte à évaluer les besoins d'un bâtiment, les résultats étant foisonnés pour tenir compte de la non simultanéité de certaines charges. Le dimensionnement d'une machine à absorption est réalisé sur les besoins de froid du site, sachant qu'une chaudière complémentaire peut toujours être prévue pour assurer un appoint chaud.

Il est très important de ne pas surdimensionner l'installation de climatisation : un surdimensionnement est en effet préjudiciable tant du point de vue investissement que du point de vue coût d'exploitation.

2 - Implantation et réglementation

Pour ce qui est de la réglementation, seul le règlement sécurité en ERP traite le cas de l'absorption. Les prescriptions concernent principalement des distances minimales à respecter entre les machines et les zones occupées ou accessibles au public dans le cas d'implantation extérieure et une qualité du socle.

On peut retenir que selon ce Règlement, les machines double effet eau/bromure de lithium - qui excèdent 70 kW - doivent être installées en local chaufferie ou en terrasse extérieure non accessible.

Pour les autres types de bâtiments, faute de texte spécifique, sont appliqués les textes relatifs aux chaufferies dont les principales dispositions sont relatives à l'alimentation gaz, le rejet des fumées et la sécurité (accès,…).

Dans le cas de productions mixtes, une chaudière sera installée dans le même local qu'une machine à absorption, tandis qu'un groupe à compression sera installé dans un local spécifique.

Dans le cas d'une implantation extérieure, une mise hors gel des machines et des réseaux doit être prévue. Pour ce qui est de la tour de refroidissement, elle sera implantée loin de tout ouvrant, de préférence à proximité du groupe.

3 - La pose de la machine

Une attention particulière doit être portée lors de la manutention des machines compte tenu de leur poids. Les machines doivent ensuite être posées sur un socle rigoureusement de niveau du fait que certains écoulements se font de manière gravitaire.

4 - La conception hydraulique

Les pompes, organes de réglage et la conception hydraulique mis en œuvre sur les circuits évaporateur et condenseur doivent permettre de respecter scrupuleusement les débits préconisés par le constructeur (±10% du débit nominal en général).

Il s'agit d'une condition nécessaire pour obtenir les performances nominales. Les débits, pressions et températures doivent pouvoir être contrôlés aux bornes de la machine.

Par ailleurs, il est recommandé de respecter une indépendance hydraulique entre le réseau primaire et le ou les réseaux secondaires. Ce découplage peut être assuré par bouteilles casse pression dans le cas de réseaux 4 tubes. Dans le cas de distribution 2 tubes, il sera plutôt réalisé par collecteur/distributeur sans pression avec bypass de grand diamètre (pour s'affranchir de la stratification de température).

Etant donné leur incidence sur le bilan des consommations auxiliaires, les pompes doivent être sélectionnées en fonction des pertes de charges réelles à compenser. La part des pertes de charges accidentelles étant très importante notamment sur le circuit de refroidissement, un calcul précis est indispensable.

Compte tenu du principe de fonctionnement d'une machine à absorption, un fonctionnement en court cycle n'engendre pas une usure prématurée de la machine comme cela peut être le cas sur les groupes à compression électrique. Généralement une capacité tampon est inutile dans le cas de groupes équipés de brûleurs modulants. Dans le cas de groupes équipés de brûleurs 2 allures, un ballon tampon d'eau glacée peut être éventuellement prévu pour obtenir une capacité totale en eau de l'installation supérieure à 7,5 l/kW froid et limiter la sollicitation des auxiliaires électriques. Ce ballon, placé sur le retour du groupe, doit être court-circuité en mode chauffage, afin de limiter les pertes de chaleur. Dans tous les cas il faudra se rapprocher du constructeur pour obtenir ses prescriptions en terme de volume minimum en eau de l'installation.

5 - Le réseau refroidissement

En terme de refroidissement, la température à l'entrée du condenseur doit être régulée précisément et ne pas sortir de la tolérance prescrite autant en limite haute qu'en limite basse. Le Guide décrit en base le contrôle de cette température par vanne 3 voies, une alternative par variateur de vitesse sur le ventilateur de la tour pourra s'étudier au cas par cas.

Etant donné que le refroidissement est réalisé en circuit ouvert, il n'y a pas lieu de prévoir d'expansion du réseau. Le choix pour les réseaux du PVC ou de l'inox permet par ailleurs d'éliminer tout problème de corrosion des tubes lié à la présence d'oxygène.

Certaines dispositions doivent être prises par ailleurs pour éviter une vidange du condenseur dans le bac de la tour lorsque la pompe s'arrête (clapets ou vannes motorisées étanches, hauteur relative de la tour par rapport au groupe, ..)

S'il n'est pas prévu de fonctionnement en mode froid en hiver, le hors-gel du réseau condenseur doit être assuré soit par vidange des installations, soit par un dispositif électrique (traçage anti-gel et résistances intégrées dans le bac de la tour), le glycol étant à éviter.

6 - Sélection de la tour de refroidissement

Le refroidissement des machines à absorption est supposé assuré par une tour aéroréfrigérante humide. Le dimensionnement de cet équipement doit tenir compte des performances des groupes, la puissance à évacuer étant voisine de 1,8 à 1,9 kWc/kWf.

Le Guide décrit une solution de refroidissement par tour de type ouverte. D'autres systèmes peuvent être utilisés, dans la mesure où ils permettent d'obtenir une température d'eau de l'ordre de 30 °C : source froide naturelle (eau de rivière, eau de nappe, lac, …) ou tour fermée. L'utilisation d'aéroréfrigérants secs type dry-cooler est exclus sauf cas très particuliers.

La sélection d'une tour ouverte plutôt qu'une tour fermée est motivée par les raisons suivantes :

• encombrement et poids 2 fois plus faibles,
• investissement 2 fois moins cher,
• consommations électriques 2 à 3 fois moindres,
• accessibilité du packing permettant un meilleur entretien, et pas d'échangeur risquant de s'entartrer,
• consommations d'eau d'évaporation équivalentes sur la période été,
• niveau sonore plus faible.

Dans tous les cas, un soin particulier doit être porté sur la sélection de la tour et ses options :

• sélection d'une tour dont les matériaux et constituants permettent une vidange totale et un nettoyage complet des buses, du corps d'échange, et du bac
• un dispositif anti-panache peut limiter l'impact visuel de la tour et la propagation des gouttelettes, et minimiser les consommations d'eau d'appoint en hiver par un fonctionnement partiel en air sec
• enfin une insonorisation éventuelle de la tour limite l'émergence acoustique due aux ventilateurs.

7 - Le traitement d'eau

La mise en place d'un dispositif de traitement d'eau sur l'appoint d'eau du circuit de refroidissement est à prévoir pour contrôler la qualité d'eau du circuit. Essentiel au bon fonctionnement, il doit être défini en fonction des caractéristiques physico-chimiques de l'eau utilisée et des conditions de fonctionnement de l'installation. Outre une bonne filtration, un traitement d'eau en circuit ouvert doit intégrer un dispositif d'introduction de produits algicide, bactéricide et anti-corrosif, un système de déconcentration automatique et un adoucissement éventuel .

La séparation des différents traitements est une condition de maîtrise des coûts d'exploitation et de l'efficacité du traitement.

Pour ce qui est du circuit eau chaude/eau glacée, quelle que soit la production prévue, le traitement ne concerne que l'eau introduite lors du remplissage (pH neutre). Un dispositif d'expansion permettra la dilatation du fluide.

8 - L'électricité et la régulation

Pour ce qui est du raccordement électrique, l'armoire de contrôle commande des machines doit être soigneusement câblée de telle sorte à ce que les asservissements respectent les préconisations des constructeurs. L'armoire permet notamment la gestion des sécurités et le pilotage par les groupes de leurs auxiliaires électriques (pompes…).

Les interfaces sont pour la plupart des machines actuellement distribuées limitées à des contacts secs permettant la récupération d'informations de type " synthèse de défaut " ou " retour de marche ", et d'envoyer des commandes tout ou rien type " marche / arrêt ". Les distributeurs et constructeurs travaillent au développement et à la mise au point de protocoles et d'interfaces permettant la communication avec des systèmes de GTC et le pilotage à distance.

Enfin, il est recommandé de prévoir une programmation centrale de telle sorte à gérer l'intermittence des bâtiments. La gestion d'un réduit en chauffage, ou l'arrêt de la climatisation en inoccupation par exemple peuvent permettre de diminuer très sensiblement la facture énergétique d'un site.