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Groupe d’eau glacée à refroidissement par évaporation
Comme l’évaporateur cède directement la chaleur de compression à une batterie humidifiée, sa température de condensation varie en fonction du bulbe humide, et non du bulbe sec, qui réduit la puissance des unités refroidies par air. Koven Air intègre ce principe dans un système complet de 19-800 tons. Sur un site à Djeddah, où le bulbe sec atteint régulièrement 116F, l’écart a permis d’obtenir une eau glacée à 50F contre 58F, alors que les unités refroidies par air ne parvenaient pas à atteindre cette température plus basse.
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19–800 TR
Puissance frigorifique
(KAFZ à vis + JXRZ scroll)
5.7–6.0
COP nominal à 7 °C d’eau glacée en sortie,
35 °C de bulbe sec / 26 °C de bulbe humide
0.79%
Eau d’appoint en proportion du
débit d’eau glacée
−10 to 43 °C
Plage de fonctionnement à température ambiante
toute l’année
75 days
Délai entre la commande et la mise en production pour un projet saoudien de
2×1088 kW
5.70
COP vérifié par un tiers
à 44,2 °C de bulbe sec
Pourquoi les groupes d’eau glacée refroidis par air perdent de la puissance sous les climats chauds
Une usine de préformes en PET à Djeddah exploitait deux groupes d’eau glacée à vis refroidis par air de 800 kW, avec un COP nominal de 3.2. À 45 °C de température ambiante, l’installation affichait 2.7, et sa puissance frigorifique avait diminué de plus d’un tiers par rapport aux valeurs de conception. L’eau glacée dont les presses à injection avaient besoin à 12 ± 1 °C arrivait à 14,5 °C, voire à 16 °C les jours les plus chauds.
Conséquences pour l’usine
- Le cycle d’injection est passé de 28 s à 35 s
- Le taux de rebut des préformes est passé de 1,2 % à 3,8 %
- La perte de production mensuelle a dépassé 12 %
- Les batteries à ailettes obstruées par la poussière nécessitaient un lavage à haute pression tous les 15 days, pour un coût proche de US$18 000 par unité et par an
- Les arrêts imprévus des compresseurs ont dépassé 40 hours par an
Le compresseur n’est pas en cause. Un condenseur refroidi par air ne peut rejeter la chaleur que dans l’air à la température de bulbe sec qui passe sur ses ailettes. Quand le bulbe sec monte, la température de condensation augmente aussi. Une température de condensation plus élevée accroît le taux de compression, augmente la consommation électrique et réduit l’effet frigorifique utile.
Le principe du découplage du bulbe sec
Principe du condenseur évaporatif : de l’eau est pulvérisée sur la batterie de condensation, tandis que l’air circule sur les batteries. La chaleur est évacuée sous forme de chaleur latente de vaporisation, dont la limite basse dépend de la température de bulbe humide, et non de celle de bulbe sec. À Djeddah, le bulbe humide de conception est de 27.5 C, contre une température maximale de bulbe sec de 49 C. Cet écart, d’environ 21 K, permet au groupe d’eau glacée à refroidissement par évaporation de réduire le taux de compression.
Note psychrométrique — où va réellement la chaleur
Dans un échange thermique à sec, seule la chaleur sensible est transférée, et la température minimale atteinte est celle de l’air ambiant. Lorsque l’eau s’évapore à la surface de la batterie, elle retire de la chaleur latente au système. L’évaporation permet ainsi d’évacuer davantage de chaleur qu’une surface sèche ne pourrait le faire.
C’est là tout le principe. Dans tous les systèmes frigorifiques dotés d’un condenseur évaporatif, la chaleur est rejetée simultanément dans l’air et dans l’eau. La boucle d’eau du condenseur est donc plus froide que l’air ambiant.
Référence externe sur le mécanisme
Dans ACHR News, un chef de produit de condenseurs évaporatifs chez EVAPCO énonce clairement la limite : « La température de condensation ne peut jamais être inférieure à la température de bulbe humide », puis chiffre le gain : « la puissance du compresseur peut diminuer de 1 % à 2 % pour chaque baisse de 1 °F de la température de condensation. »
Ce calcul n’a rien de nouveau pour les ingénieurs qui dimensionnent des installations en zone désertique. Un ingénieur sur r/AskEngineers expliquait qu’à 45 C dans l’air du désert, « on peut toujours rejeter la chaleur avec des groupes d’eau glacée, mais pas à bon marché : le refroidissement peut consommer 30 % de la puissance du site. » Découpler la température de condensation du pic de bulbe sec permet de réduire le coût.
Pourquoi nous concevons le condenseur ainsi
Contrairement à une batterie à ailettes refroidie par air, dont la puissance dépend du bulbe sec, ce condenseur est conçu pour suivre le bulbe humide. Koven Air conçoit le circuit de condensation KAFZ en fonction de cet écart, car la perte de puissance sous les climats chauds tient à la température de condensation, et non à la qualité du compresseur.
Le compromis concerne la consommation d’eau. L’erreur la plus fréquente consiste à comptabiliser l’électricité économisée sans prévoir les litres consommés. Les deux valeurs figurent plus loin sur cette page.
Les limites de cet argument
La même loi physique qui confère une marge de fonctionnement au groupe d’eau glacée à refroidissement par évaporation en fixe aussi les limites. Quand l’humidité augmente, le bulbe humide se rapproche du bulbe sec, et la sensibilité est importante : dans le cas d’une recirculation de l’air d’admission, ACHR News indique qu’une hausse de 2 F du bulbe humide réellement mesuré au condenseur peut réduire ses performances d’environ 16 %. Les valeurs exactes varient selon la machine et les conditions, mais la tendance reste la même. En climat sec, l’écart est important et les performances du groupe d’eau glacée s’améliorent. En climat maritime humide, où l’humidité relative maintient l’air extérieur près de la saturation, le bénéfice du découplage diminue : un groupe d’eau glacée refroidi par air ou une installation refroidie par eau peut alors constituer le meilleur choix technique. Nous vous le préciserons lors de la sélection.
Vous ne savez pas si le bulbe humide de votre site convient à cette architecture ?
Demandez une estimation technique gratuite de la puissance et de la perte liée au bulbe humide →Condenseur évaporatif, prérefroidissement adiabatique ou tour de refroidissement : comparaison des performances
Dans le secteur du CVC commercial, trois types d’équipements de refroidissement par évaporation sont commercialisés sous des appellations qui se recoupent. Même les techniciens expérimentés doivent parfois rectifier les idées reçues. Un ingénieur de maintenance sur r/HVAC, décrivant un équipement qu’un collègue n’avait jamais rencontré, expliquait que, malgré leur fonctionnement similaire, « un condenseur évaporatif est un type d’équipement complètement distinct d’une tour de refroidissement. » Cette distinction détermine où la chaleur est évacuée et combien d’étapes elle doit franchir.
- Condenseur refroidi par air – la vapeur de fluide frigorigène chaud entre dans une batterie à ailettes et cède sa chaleur uniquement à l’air ambiant. La température de condensation est déterminée par la température ambiante de cet air.
- Condenseur refroidi par eau et tour de refroidissement – la vapeur de fluide frigorigène se condense dans un échangeur de chaleur à calandre et faisceau tubulaire, dont l’eau est ensuite refroidie dans une tour distincte. Deux étapes d’échange précèdent le rejet de la chaleur dans l’air extérieur. C’est pourquoi ce type d’installation frigorifique nécessite un local technique.
- Groupe d’eau glacée à condenseur évaporatif – le fluide frigorigène se condense à l’intérieur d’une batterie à tubes nus maintenue en permanence humide : l’air et l’eau agissent donc sur la même surface. Ce refroidissement évaporatif indirect permet d’obtenir une température de condensation plus basse pour un même bulbe humide.
- Le choix du ventilateur découle de la conception du condenseur, et non l’inverse : les unités à soufflage utilisent un ventilateur centrifuge, tandis que les unités à tirage induit utilisent un moteur de ventilateur axial. Dans les deux cas, l’implantation doit empêcher l’air rejeté de revenir vers la prise d’air. Ce sont les deux types de condenseurs évaporatifs que l’on rencontre dans la pratique.
- Demandez à quelle température se rapporte la température de condensation : celle de l’air ambiant ou celle du bulbe humide.
- Demandez si le refroidissement adiabatique fonctionne en continu ou seulement lors des pics de chaleur, car les besoins en eau peuvent varier d’un ordre de grandeur.
- Vérifiez la température de conception de l’eau du condenseur, et demandez si la boucle d’eau du condenseur et sa pompe sont intégrées à la machine ou installées à l’extérieur.
- Demandez au fournisseur quelle efficacité frigorifique l’équipement conservera au bulbe humide de conception de votre site, plutôt qu’à celui indiqué dans le catalogue.
Le groupe d’eau glacée adiabatique est une autre variante. Il possède une batterie de condenseur refroidie par air, précédée de panneaux évaporatifs qui prérefroidissent l’air entrant dans la batterie. Ce type d’équipement ne consomme de l’eau que lorsque les conditions l’exigent, ce qui permet de préserver réellement les ressources en eau.
Dans le refroidissement adiabatique, le refroidissement évaporatif direct consiste à prérefroidir l’air avant son entrée dans une batterie refroidie par air. L’air entre dans la batterie après avoir été refroidi à une température de bulbe sec plus basse, puis passe sur la batterie. La température de condensation reste donc supérieure à cette température de bulbe sec prérefroidie.
LES AÉRORÉFRIGÉRANTS ADIABATIQUES (en remplacement d’une tour de refroidissement) ne comportent pas de compresseur et ne sont donc pas des groupes d’eau glacée. De même, les refroidisseurs d’air par voie humide refroidissent l’air, et non l’eau glacée.
Un condenseur évaporatif met directement le fluide frigorigène en contact avec une surface humide. Son approche est donc mesurée par rapport au bulbe humide, et non au bulbe sec prérefroidi.
Les deux systèmes ont des applications adaptées. Ajouter un refroidissement par évaporation à un refroidisseur d’air existant dans le cadre d’une modernisation est un moyen simple de récupérer quelques points d’efficacité du groupe d’eau glacée. Toutefois, pour une installation entièrement neuve, le condenseur évaporatif sera probablement la meilleure option.
Pourquoi ces appellations ont un enjeu commercial
La distinction entre une et deux étapes est au cœur de la comparaison entre condenseur évaporatif et tour de refroidissement. C’est pourquoi opposer refroidissement adiabatique et refroidissement évaporatif ne relève pas d’une simple querelle de vocabulaire. Le refroidissement évaporatif indirect n’est pas non plus équivalent à un prérefroidisseur d’air par voie humide. Contrairement à une tour, dont l’approche est mesurée deux fois, un système adiabatique neuf n’atteint le bulbe humide qu’une seule fois. En comparant des machines différentes, les acheteurs risquent d’évaluer la puissance frigorifique d’un groupe d’eau glacée par rapport à la capacité de rejet thermique d’un simple condenseur, ce qui ne correspond pas à leur besoin.
Ce que nous ne prétendons pas
Nous ne publions pas de classement de l’efficacité entre marques. Les fabricants de machines adiabatiques et évaporatives évaluent rarement leurs équipements selon les mêmes limites : certains indiquent les valeurs du compresseur seul, tandis que d’autres incluent les ventilateurs et les pompes. Une comparaison des COP mis en avant par différentes marques n’est donc pas pertinente à périmètre égal. Nous publions ci-dessous les données nominales de Koven Air, le périmètre de mesure correspondant et la convention de classement AHRI Standard 550/590 appliquée.
Le seuil de rentabilité des 3 architectures de condenseur
Le coût d’investissement constitue un premier critère de comparaison, mais il ne suffit pas. Vous trouverez ci-dessous une analyse des coûts d’exploitation fondée sur les tarifs publiés en Australie-Occidentale.
Hypothèses du modèle détaillées :
- Surface du bâtiment : 15 000 m². Densité de charge : 75 W/m². Charge de conception : 1 125 kW
- Durée de fonctionnement : 150 days/year. Heures par jour : 10. Facteur de charge : 0.75
- Tarif de l’électricité : AUD $0.3158/kWh (31.5823 c/kWh). Tarif professionnel publié par le fournisseur d’électricité de l’État (Australie-Occidentale), juillet 2024
- Tarif de l’eau : AUD $3.50/m³. Water Corporation Perth 2024 (assainissement compris)
Architecture de rejet thermique selon le type de condenseur. Les valeurs de conception proviennent des données d’ingénierie de Koven Air pour ses propres équipements. Les lignes relatives au refroidissement par air et à la tour de refroidissement décrivent l’architecture et ne correspondent pas aux valeurs nominales d’un concurrent en particulier.
| Paramètre | Refroidi par air | Refroidi par eau + tour de refroidissement | Condenseur évaporatif (Koven) |
|---|---|---|---|
| Parcours de la chaleur | Fluide frigorigène → air | Fluide frigorigène → eau → air (deux étapes) | Fluide frigorigène → batterie humide → air (une étape) |
| La température de condensation suit | Le bulbe sec | Le bulbe humide, plus l’approche de la tour et de l’échangeur à calandre et faisceau tubulaire | Directement le bulbe humide |
| Température de condensation de conception | 45 °C | 40 °C | 38 °C |
| Débit d’eau de circulation du condenseur par 100 kW | — | 22 m³/h | 10–12 m³/h |
| Hauteur manométrique de la pompe d’eau du condenseur | — | 20 m | 3 m (pompe intégrée à l’unité) |
| Tour distincte, pompes de condenseur et tuyauterie de la tour | Non requis | Requis | Non requis |
Comparaison saisonnière, charge de conception de 1 125 kW
| Groupe à vis refroidi par air | Refroidi par eau + tour | Groupe à vis refroidi par évaporation | |
|---|---|---|---|
| COP moyen du système utilisé dans ce modèle | 3.5 | 5.7 | 6.3 |
| Puissance absorbée par le compresseur | 321,4 kW | 197,4 kW | 178,6 kW |
| Puissance de la pompe d’eau du condenseur | — | 20 kW | 4 kW |
| Puissance du ventilateur du condenseur / de pulvérisation | 34 kW | 15 kW | 17 kW |
| Énergie saisonnière | 433 607 kWh | 295 164 kWh | 258 268 kWh |
| Eau d’appoint | 0 m³ | 6 129 m³ | 4 050 m³ |
| Coût d’exploitation saisonnier (électricité + eau) | AUD $136 933 | AUD $114 664 | AUD $95 736 |
| Indice de coût | 1.43 | 1.20 | 1.00 |
Cette analyse est propriétaire et repose sur des tarifs publics ; il ne s’agit pas d’un rapport indépendant. Les dépenses d’investissement et d’exploitation de la tour de refroidissement ne sont pas incluses, ce qui rend la colonne du refroidissement par eau trop favorable.
Groupes d’eau glacée à refroidissement par évaporation KAFZ et JXRZ de Koven Air : modèles et sélection
Nous utilisons deux gammes sur l’ensemble de notre offre. Le groupe d’eau glacée à vis refroidi par évaporation KAFZ de Koven est équipé de compresseurs bi-vis semi-hermétiques et d’un évaporateur noyé avec condenseur évaporatif intégré. Les modèles de plus faible puissance utilisent les compresseurs scroll de la gamme JXRZ. Le groupe et la pompe sont livrés sous forme d’un ensemble unique, préassemblé et testé, comprenant une pompe d’eau glacée, un ensemble de vannes de régulation, un vase d’expansion et un système de régulation.
L’erreur la plus fréquente consiste à sélectionner une machine uniquement d’après la colonne de puissance : la puissance nominale est indiquée pour une seule température de bulbe humide, tandis que les conditions réelles de fonctionnement peuvent être différentes. Avant d’établir un devis, nous comparons toujours votre cahier des charges aux paramètres de fonctionnement requis. Koven Air réalise le dimensionnement de chaque équipement conformément à ISO 9001, selon le même processus d’assemblage certifié ISO9001 et les mêmes contrôles qualité rigoureux en 36 points que l’équipement présenté ci-dessous, soumis à un essai de rodage de 24 hours.
| Modèle | Puissance frigorifique | Puissance électrique totale nominale | COP nominal | Eau d’appoint | Débit d’eau glacée | Poids en fonctionnement |
|---|---|---|---|---|---|---|
| KAFZ–AROR10080 | 289 kW | 50,1 kW | 5.77 | 0,39 m³/h | 50 m³/h | 5 650 kg |
| KAFZ–AROR10100 | 358 kW | 62,7 kW | 5.71 | 0,49 m³/h | 62 m³/h | 5 850 kg |
| KAFZ–AROR10140 | 474 kW | 82,1 kW | 5.77 | 0,65 m³/h | 82 m³/h | 7 700 kg |
| KAFZ–AROR10180 | 649 kW | 108,7 kW | 5.97 | 0,88 m³/h | 112 m³/h | 8 200 kg |
| KAFZ–AROR20200 | 717 kW | 125,4 kW | 5.72 | 0,98 m³/h | 123 m³/h | 11 700 kg |
| KAFZ–AROR20320 | 1 088 kW | 184,6 kW | 5.89 | 1,48 m³/h | 187 m³/h | 16 100 kg |
| KAFZ–AROR20360 | 1 297 kW | 217,4 kW | 5.97 | 1,76 m³/h | 223 m³/h | 16 400 kg |
Note technique — comment interpréter notre COP
Tous les COP de ce tableau correspondent à la puissance frigorifique nominale divisée par la puissance absorbée totale nominale dans les conditions indiquées, ventilateurs du condenseur et pompe d’eau du condenseur compris. Nous ne présentons pas les COP du compresseur seul, qui sont plus élevés et ne sont pas directement comparables. Méfiez-vous des fournisseurs qui annoncent un COP unique sans préciser les conditions de fonctionnement et le périmètre de mesure associés : toutes les consommations d’énergie doivent être incluses.
Choisissez la gamme adaptée à la puissance ; la redondance nécessaire est automatiquement déterminée par le nombre de compresseurs sélectionnés. Un groupe KAFZ à deux compresseurs peut fournir environ la moitié de sa puissance si l’un des circuits est à l’arrêt. C’est pourquoi le site saoudien illustré ci-dessus a été équipé de deux groupes distincts plutôt que d’un seul groupe de forte puissance.
| Critère de sélection | JXRZ scroll | KAFZ à vis, un compresseur | KAFZ à vis, deux compresseurs |
|---|---|---|---|
| Plage de puissance | 160–735 kW (46–210 TR) | 289–649 kW | 717–1 297 kW |
| Fluide frigorigène | R410A | R134a / R1234yf | R134a / R1234yf |
| Régulation de puissance | Échelonnement des compresseurs | 25–100 %, par paliers ou en continu | 25–100 %, par paliers ou en continu |
| Évaporateur | À film tombant / à calandre et faisceau tubulaire | Évaporateur noyé | Évaporateur noyé |
| Redondance sur une seule unité | Partielle (plusieurs compresseurs scroll) | Aucune — prévoir des machines N+1 | Au niveau du circuit, environ 50 % de la charge maintenue |
| Eau d’appoint en % du débit | ~0.80% | ~0.79% | ~0.79% |
| Encombrement en longueur | Châssis compact | 4 000–5 500 mm | 9 200–12 200 mm |
Les fluides R134a (GWP 1 430) et R410A (GWP 2 088) ne répondent plus aux exigences réglementaires de plusieurs juridictions importantes. Le choix du fluide frigorigène d’une machine relève donc d’une obligation légale, et non d’une préférence.
| Juridiction | Texte réglementaire | Limite | Date d’application |
|---|---|---|---|
| États-Unis | 40 CFR Part 84, Subpart B (AIM Act) | GWP 700 — climatisation de confort | 1 janvier 2025 |
| États-Unis | 40 CFR Part 84, Subpart B | GWP 700 — applications industrielles au-dessus de −30 °C | 1 janvier 2026 |
| Union européenne | Regulation (EU) 2024/573, Annex IV | GWP 750 — installations fixes de plus de 12 kW | 1 janvier 2027 |
Performances nominales et hors conditions nominales du condenseur
Une condition nominale n’est qu’un point sur une surface, alors qu’une installation ne fonctionne pas en un seul point. Un ingénieur-conseil en CVC nous a raconté avoir vu des sélections de groupes d’eau glacée varier « de plus de 5 % en puissance après une modification de 5 F de la température ambiante retenue » : c’est précisément pourquoi nous publions ci-dessous le tableau de correction en fonction du bulbe humide, au lieu de le réserver à l’échange sur la sélection.
Facteurs de correction des performances pour une eau glacée en sortie à 7 °C. Condition de base : bulbe humide à 26 °C, facteur de puissance frigorifique de 1.00, facteur de puissance absorbée de 1.000.
| Température de bulbe humide de l’air entrant | Facteur de puissance frigorifique | Facteur de puissance absorbée | Effet sur le COP |
|---|---|---|---|
| 15 °C | 1.120 | 0.830 | +35% |
| 20 °C | 1.070 | 0.901 | +19% |
| 24 °C | 1.020 | 0.965 | +6% |
| 26 °C (base) | 1.000 | 1.000 | — |
| 28 °C | 0.980 | 1.035 | −5% |
| 30 °C | 0.950 | 1.073 | −11% |
Lisez ce tableau comme une consigne technique, et non comme un argumentaire commercial. Une installation à Perth, où le bulbe humide de conception est bas, se situe dans les lignes supérieures. Le modèle saisonnier de la section précédente affiche donc un COP système de 6.3, contre une valeur nominale de 5,7-6.0 à 26 C de bulbe humide. Une installation dans le golfe Persique, où le bulbe humide est élevé, se situe sous la ligne de base.
« Pour sélectionner un groupe à refroidissement par évaporation, la valeur déterminante est le bulbe humide de conception du site. C’est aussi celle que les clients nous communiquent le plus souvent de seconde main. Avant tout dimensionnement, nous la vérifions dans les données climatiques de conception reconnues pour la station concernée : une erreur de deux degrés sur le bulbe humide coûte plus de puissance frigorifique qu’un choix de compresseur ne peut en restituer. »
Les erreurs de sélection les plus fréquentes
Retenir une valeur nominale isolée sans connaître la température de bulbe humide correspondante constitue l’erreur fondamentale. Elle peut conduire à une installation incapable de maintenir la consigne pendant les 4 journées les plus chaudes de l’année. Koven Air intègre les corrections au devis, car l’écart de performance est structurel et tient aux conditions de conception, non à une défaillance de la machine. Une sélection corrigée, contrairement à la valeur du catalogue, résiste aux conditions réelles de votre site.
Vous avez sous la main le bulbe humide de conception de votre site ?
Obtenez une estimation corrigée de la puissance et une fiche technique détaillée du modèle correspondant →Plage de fonctionnement et volume d’eau du système
- Température de sortie de l’eau glacée 5–15 °C
- Plage de refroidissement standard 15–43 °C au thermomètre sec, 15–30 °C au thermomètre humide
- Plage de refroidissement toute l’année −10 à 43 °C au thermomètre sec
- Plage de débit d’eau glacée admissible 70–120 % du débit nominal
- Volume minimal d’eau dans le circuit 4 L /kW (climatisation) | 6,5 L /kW (process)
Les températures de bulbe humide de calcul doivent provenir d’une base de données climatiques reconnue, telle que l’ASHRAE Weather Data Center, et non de la température de bulbe sec relevée à l’aéroport le plus proche. Le classement présenté ici suit la norme AHRI Standard 550/590, dont le champ d’application couvre les condenseurs refroidis par eau, par air et par évaporation.
Retour d’expérience : 43,5 % d’énergie en moins et un retour sur investissement en 1.7 an dans une usine de PET saoudienne à 49 °C
L’usine de préformes de Djeddah mentionnée plus haut appartient au secteur agroalimentaire. Elle a conclu un contrat de production de boissons de trois ans début 2024 et installé 8 nouvelles presses à injection PET grande vitesse de 350 tonnes. La charge de refroidissement du process a ainsi augmenté de 1 650kW, alors que le site ne disposait que de 450kW de capacité électrique disponible.
−43.5%
Électricité consommée par unité de froid produite, par rapport au précédent système refroidi par air
$192k
Économies annuelles d’électricité pour 8 000 heures de fonctionnement et un tarif industriel saoudien de US$0.18/kWh
0.9%
Taux de rebut des préformes, ramené de 3,8 %; temps de cycle rétabli à la valeur de conception de 28 s
1.7 an
Retour sur investissement simple pour un capital d’environ US$580 000, avec un bénéfice annuel proche de US$344 000
Source : bilan d’exploitation du client après 8 mois de fonctionnement à Djeddah, en Arabie saoudite. Le « bénéfice » comprend les économies d’électricité ($192k), la réduction des rebuts et la récupération des produits ($127k), ainsi que la baisse des coûts de maintenance ($25k). Il s’agit d’un seul projet, avec un tarif et dans un climat donnés. Ce résultat n’est pas représentatif ; le retour sur investissement moyen des projets de refroidissement industriel est plus proche de trois ans.
Contraintes ayant écarté le refroidissement par air
- Avec des groupes d’eau glacée à vis refroidis par air, la puissance électrique totale nécessaire aurait dépassé 600kW. Une mise à niveau du réseau aurait été requise, avec un délai estimé à six mois.
- Les poussières en suspension dans l’air, à 0.3mg/m3, encrassent les batteries à ailettes et imposent un nettoyage tous les 15 jours
- Eau d’appoint municipale à 2 800 ppm de TDS, dure, saline et agressive.
- Délai contractuel de 90 jours entre la signature et le démarrage de la production
Le système installé comprend deux unités KAFZ-AROR20320 en parallèle : une capacité installée de 2 176 kW pour une charge de calcul de 1 650 kW, soit une redondance de 31,9 %. Les deux unités ont été installées à l’extérieur, contre le mur de l’atelier, sur des socles en béton armé ; aucun local technique ni aucune tour de refroidissement n’ont été construits. Le transport depuis Ningbo a pris 22 jours (la documentation SASO avait été préparée à l’avance), puis l’installation 10 jours. Dans chaque unité, l’évaporateur, le séparateur d’huile et le réservoir de liquide sont construits et soumis à un essai de pression selon les normes applicables aux appareils à pression, dans le cadre d’un système qualité certifié ISO 9001, avant expédition.
Essai de réception, suivi par un organisme d’inspection tiers, à 44,2 °C au thermomètre sec / 26,8 °C au thermomètre humide — une journée d’été typique à Djeddah.
| Point contrôlé lors de la réception | Exigence de conception | Valeur mesurée |
|---|---|---|
| Puissance frigorifique d’une unité | ≥ 1 000 kW | 1 036 kW |
| Stabilité de l’eau en sortie | 12 ± 1 °C | 11,8–12,4 °C (plage de 0,6 °C) |
| Puissance électrique absorbée totale de l’unité | ≤ 190 kW | 181,7 kW |
| COP en fonctionnement | ≥ 5.5 | 5.70 |
| Temps de basculement en cas de panne | ≤ 30 s | 22 s |
| Niveau sonore en limite de propriété | ≤ 75 dB(A) | 71,3 dB(A) |
La valeur mesurée de 5.70 à 44.2 C au thermomètre sec est cohérente et prévisible. Chaque machine est spécifiée entre 5,7-6,0 pour un bulbe humide de 26 C ; l’essai a été réalisé avec un bulbe humide de 26.8 C, et le tableau de déclassement ci-dessus prédit précisément ce résultat : la température de bulbe sec à l’essai devient largement secondaire.
Ce qui a changé côté maintenance
- La filtration d’entrée G4 et le lavage automatique ont fait passer l’intervalle entre nettoyages de 15 à 90 jours
- Les opérations de nettoyage et de maintenance ont diminué d’environ ~70 %, soit près de US$25 000 par an
- La surveillance à distance a réduit de moitié le délai moyen d’intervention, de 4 heures à 30 minutes
- Le temps d’arrêt non planifié est resté inférieur à 5 heures sur l’année
Un filtre sur dérivation, un adoucisseur et un module de dosage ont été fournis avec les groupes d’eau glacée pour traiter l’eau d’appoint à 2 800 ppm.
Pourquoi ce projet constitue une preuve, et non une brochure
Koven Air mesurera les résultats ; nous ne faisons pas nous-mêmes cette affirmation, et l’inspecteur accrédité a déjà validé les résultats. Il ne s’agit pas d’une déclaration de performance fondée sur les données de plaque signalétique : chaque chiffre est étayé par des conditions d’essai. La principale raison structurelle pour laquelle la machine a maintenu sa consigne est un bulbe humide de 26.8 C, et non un bulbe sec élevé. Pour savoir si vous obtiendrez le même retour sur investissement avec vos tarifs, nous vous répondrons en toute transparence — et la réponse sera souvent « non ».
Consommation d’eau, qualité de l’eau et maintenance du rejet de chaleur
Il faut toutefois faire preuve d’une honnêteté dont bien des spécialistes du refroidissement par évaporation ne font pas preuve. Le fluide frigorigène du process, qui circule dans le groupe d’eau glacée, reste dans un circuit fermé, isolé de l’eau par un échangeur thermique, ce qui le protège de l’entartrage. Cela n’empêche toutefois pas l’activité biologique.
Légionelles : où se situe réellement le risque d’exposition
Le condenseur évaporatif comporte un circuit de pulvérisation ouvert en recirculation, un bassin et un ventilateur de rejet ; cet ensemble génère des aérosols. Les CDC des États-Unis traitent les tours de refroidissement et les condenseurs évaporatifs dans un même module. Ils indiquent que les légionelles peuvent se développer et se propager dans les systèmes ouverts comme fermés et que, lorsque la bactérie est présente, les aérosols d’eau peuvent la transporter sur plusieurs kilomètres. Un circuit fermé pour la batterie de process ne supprime pas cette obligation. Un groupe d’eau glacée à condensation par évaporation relève de l’ANSI/ASHRAE Standard 188-2021 et nécessite un programme écrit de gestion de l’eau.
Nous réduirons le risque d’exposition et vous indiquerons le coût en main-d’œuvre. L’équipement comprend un éliminateur de gouttelettes, un cycle de lavage automatisé et un raccord de purge ; les procédures d’exploitation s’appuient sur des pratiques bien documentées, et non sur des méthodes propriétaires.
La négligence est le seul véritable facteur de défaillance, comme la presse professionnelle le souligne depuis 20 ans. Pour reprendre les termes de la publication professionnelle ACHR News, « Pour de nombreux propriétaires, le condenseur évaporatif n’est qu’un équipement quelconque, quelque part sur le toit ». En réalité, un équipement négligé favorise la formation de biofilm sur les éliminateurs de gouttelettes et fait tomber à zéro le résiduel de désinfectant.
Procédures standard d’exploitation et de traitement
- Éliminateurs de gouttelettes à haut rendement fournis de série ; l’unité doit être placée à au moins 25 feet des prises d’air du bâtiment.
- Dosage automatisé du désinfectant avec mesure du résiduel, plutôt qu’une régulation manuelle.
- Purge conçue pour fonctionner automatiquement ; son débit doit être proche du taux d’évaporation.
- Filtration sur dérivation lorsque la charge particulaire est élevée
- Mettre l’équipement hors service, le nettoyer et le désinfecter au moins une fois par an
- Maintenir l’eau en circulation hors de la plage de croissance bactérienne de 25-45°C, dans la mesure où le process le permet.
- Respecter les recommandations ASHRAE Guideline 12 et CTI Guideline 159 pour le nettoyage et le traitement.
Consommation réelle de la machine
Débit d’eau d’appoint du condenseur évaporatif dans les conditions nominales. L’appoint compense les pertes par évaporation ; la purge s’y ajoute et dépend de la chimie de l’eau locale.
| Modèle | Puissance frigorifique | Eau d’appoint | Débit d’eau glacée | Appoint en % du débit |
|---|---|---|---|---|
| KAFZ10080 | 289 kW | 0,39 m³/h | 50 m³/h | 0.78% |
| KAFZ20200 | 717 kW | 0,98 m³/h | 123 m³/h | 0.80% |
| KAFZ20320 | 1 088 kW | 1,48 m³/h | 187 m³/h | 0.79% |
| KAFZ20360 | 1 297 kW | 1,76 m³/h | 223 m³/h | 0.79% |
| JXRZ160 (scroll) | 160 kW | 0,22 m³/h | 27,5 m³/h | 0.80% |
| JXRZ735 (scroll) | 735 kW | 1,01 m³/h | 126,3 m³/h | 0.80% |
- Les unités refroidies par air consomment le plus d’électricité et pas d’eau. Dans un climat où l’air est sec, mais où l’eau manque, ce système de refroidissement peut tout de même être adapté.
- Les systèmes à tour ouverte sont les plus consommateurs d’eau. Nous ne traitons qu’environ la moitié du débit, ce qui permet à cette eau d’atteindre des températures plus basses.
- Les refroidisseurs évaporatifs indirects et les condenseurs évaporatifs reposent sur les mêmes principes de fonctionnement, mais seul le premier peut produire de l’eau glacée.
- Les besoins de maintenance varient directement en fonction de la chimie de l’eau, et non de la capacité. Veillez à ce que le budget de traitement de l’eau dépasse celui du groupe d’eau glacée.
- Dans une grande installation, c’est l’effet de refroidissement obtenu par litre évaporé qui justifie la moindre consommation d’eau : il s’agit de l’effet du refroidissement par évaporation, pas d’un slogan environnemental.
Le respect de ces limites chimiques de base est essentiel à la fiabilité de l’exploitation.
- pH 6,0–8,0 ; turbidité ≤ 3 NTU
- Dureté : 150 mg/L CaCO3. Chlorures : 50 mg/L Cl-. Sulfates : 50 mg/L SO4–.
- Fer : 0,3 mg/L Fe. Silice ionique : 30 mg/L SiO2.
- Si la dureté dépasse 150 ppm, il est recommandé d’installer un adoucisseur sur l’eau d’appoint. Au-delà de 285 ppm, un adoucisseur est nécessaire.
- L’eau en circulation ne doit être ni saline ni saumâtre, et les besoins de maintenance dépendent de sa composition chimique plutôt que de la capacité.
Le risque lié à la chimie de l’eau est atténué par deux choix de conception. La batterie est un circuit fermé à tubes nus, et non un faisceau à ailettes — qu’ACHR News décrit comme résistant à l’encrassement et plus facile à nettoyer, mais dont les ailettes présentent un risque de corrosion en présence d’air salin. Le fluide frigorigène ne touche jamais l’eau en circulation.
Vous devez définir le périmètre de la gestion de l’eau avant l’appel d’offres ?Demandez notre spécification détaillée de traitement de l’eau et de maintenance →
Certifications et qualité de fabrication
Les marques de certification ne sont pas équivalentes. Les confondre et les considérer comme un gage de confiance unique est une source d’erreurs dans les spécifications. Au lieu de les regrouper dans une bande de logos comme certains le font, nous les présentons par catégorie. Lors d’un audit fournisseur, l’erreur de spécification vient souvent de la confusion entre la certification d’un système de management et la certification d’un produit. Le fait de détenir une certification ISO 9001 ne signifie pas que Koven Air certifie un groupe d’eau glacée particulier.
Niveau 1 — Déclaration de conformité du produit
CE. La Commission européenne précise que le marquage CE est la déclaration du fabricant attestant que le produit respecte la législation européenne applicable. Il ne s’agit pas d’une approbation délivrée par une autorité de l’UE. Koven Air appose le marquage CE conformément aux directives applicables à cet équipement.
Niveau 2 — Certification du système de management, limitée à son périmètre
ISO 9001:2015 · ISO 14001:2015 · ISO 45001:2018. Comme le précise l’ISO, l’ISO elle-même ne délivre pas de certificats : la certification est effectuée par des organismes externes, et un certificat n’a de valeur que dans les limites de son périmètre et de sa validité. Demandez-nous le certificat, l’organisme et le périmètre — et demandez la même chose à chaque soumissionnaire. Ces certifications portent sur la gestion de l’usine, et non sur les performances d’un groupe d’eau glacée particulier.
Niveau 3 — Approbations liées au projet et à l’exportation
SASO pour le projet saoudien décrit ci-dessus. Il s’agit d’une procédure de conformité aux exigences du marché de destination, obtenue pour une expédition, et non d’un marquage produit permanent. Chaque autre destination a ses propres procédures, que nous prenons en charge au moment de la commande.
Ce que nous ne détenons pas
Koven Air ne revendique aucune certification AHRI, Eurovent ou EN 14511 des performances des séries KAFZ ou JXRZ. Nous publions les données de nos condenseurs à refroidissement par évaporation selon la convention de classement AHRI 550/590 ; le simple respect d’une convention de classement n’apporte pas le même niveau de preuve qu’une inscription dans un répertoire certifié. Tous les chiffres de performance indiqués ici proviennent d’essais en usine, complétés par la mise en service des unités saoudiennes, suivie par un tiers. Mieux vaut préciser clairement les limites que revendiquer une certification non encore obtenue.
Les preuves de fabrication derrière la plaque signalétique
- Usine de 20 000 m² ; le premier groupe d’eau glacée à vis a été construit en 2007 et fonctionne toujours.
- 18 processus de fabrication standardisés ; 23 opérations d’usinage de précision des métaux ; 400 étapes de fabrication vérifiables.
- 36 points de contrôle en usine et un essai de fonctionnement de 24 heures pour chaque unité.
- Laboratoire de performance dédié aux groupes d’eau glacée et aux pompes à chaleur sur site.
- L’évaporateur, le séparateur d’huile et le réservoir de liquide sont conçus, fabriqués, inspectés et soumis à un essai de pression selon les normes applicables aux appareils à pression ; chacun est équipé d’une soupape de sécurité.
- Des clients dans plus de 35 pays ; parmi eux, Tesla, Samsung Electronics, BMW, Hilton et l’Exposition universelle de Shanghai.
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Téléchargez la fiche de sélection et de spécifications KAFZ et JXRZ, avec les périmètres des certificats en annexe →Outils d’ingénierie pour groupes d’eau glacée à refroidissement évaporatif
Groupe d’eau glacée à condensation évaporative — FAQ
Qu’est-ce qu’un groupe d’eau glacée à condensation évaporative et en quoi diffère-t-il d’un refroidisseur évaporatif ?
Un groupe d’eau glacée à condensation évaporative fonctionne selon un cycle frigorifique à compression de vapeur. Il produit de l’eau glacée et rejette la chaleur du condenseur dans l’air au moyen d’un condenseur évaporatif. Une unité de refroidissement — appelée familièrement « swamp cooler » — n’est pas du tout une machine frigorifique : elle n’a ni compresseur ni fluide frigorigène ; elle humidifie et refroidit simplement l’air. Un refroidisseur évaporatif ne peut pas produire une température inférieure à la température de bulbe humide, tandis qu’un groupe d’eau glacée peut fournir de l’eau à 5°C/41°F lorsque la température de l’air atteint 43°C/109°F.
En quoi un condenseur évaporatif diffère-t-il d’une tour de refroidissement ?
Le condenseur évaporatif condense directement le fluide frigorigène dans la batterie. La chaleur est ainsi rejetée en une seule étape. À l’inverse, une tour de refroidissement classique refroidit l’eau, qui circule ensuite dans un échangeur thermique standard distinct (généralement à calandre et tubes), où le fluide frigorigène est condensé : le processus comporte deux étapes, deux échangeurs et deux circuits de pompage. C’est grâce au condenseur évaporatif que notre pompe d’eau du condenseur développe une hauteur manométrique de 3 m au lieu de 20m.
Un groupe d’eau glacée adiabatique est-il identique à un groupe à condensation évaporative ?
Non. Les unités adiabatiques humidifient le flux d’air et l’évaporateur condense directement le fluide frigorigène dans les batteries mouillées. Même eau, cadre thermodynamique différent.
Quelle quantité d’eau un groupe d’eau glacée à condensation évaporative consomme-t-il ?
Le débit d’eau d’appoint représente environ 0,79 % du débit d’eau glacée, ce qui permet de consommer moins d’eau qu’une tour ouverte à sa capacité nominale. Par exemple, le KAFZ20320 de 1088 kW présente un débit d’eau de 1,48 m³/hr, contre un débit d’eau glacée de 187 m³/hr. La purge constitue un débit supplémentaire variable, ajusté en fonction de la qualité de l’eau ; en général, son volume est toutefois égal au débit d’eau d’appoint.
Quels sont les inconvénients du refroidissement par évaporation ?
Pour résumer, il y en a trois. Le premier concerne les performances : les capacités d’une unité à refroidissement évaporatif dépendent de la température de bulbe humide et diminuent donc dans les climats très humides. De plus, les performances du condenseur sont fortement sensibles à cette température : selon certains rapports, une hausse de 2°F de la température de bulbe humide entraînerait une baisse de ~16 % de la capacité du condenseur. Ainsi, dans un climat tropical côtier, un bon groupe d’eau glacée à refroidissement par air pourrait être plus performant qu’une unité évaporative, sans économie nette d’eau à long terme. Nous estimons qu’il vaut mieux en informer nos clients dès le départ. Deuxièmement, comme notre conception en circuit ouvert génère des aérosols, un condenseur évaporatif présente un risque lié aux légionelles, qui doit être maîtrisé conformément à la norme ASHRAE Standard 188 et aux recommandations du CDC, lesquelles imposent des mesures opérationnelles précises. Troisièmement, l’unité consomme de l’eau, à hauteur d’environ 0,79 % du débit d’eau glacée avant purge ; cette eau doit être achetée, pompée et traitée. La consommation est supérieure à celle d’un système sec. Aucun de ces problèmes n’impose d’éviter la condensation évaporative lorsque les conditions s’y prêtent, mais il faut en tenir compte en toute connaissance de cause avant de prendre une décision.
Comment un groupe d’eau glacée à condensation évaporative fonctionne-t-il à une température ambiante de 45–49 °C ?
Ses performances sont meilleures que ne le laisserait penser la température de bulbe sec, car celle-ci n’est pas le paramètre déterminant. Par une journée où la température de bulbe sec atteignait 44,2°C et celle de bulbe humide 26,8°C, un KAFZ20320 installé à Jeddah a atteint 1 036 kW avec un COP de 5.70, comme l’a constaté un inspecteur tiers. Communiquez-nous votre température de bulbe humide de calcul, et non votre record de température de bulbe sec, et nous estimerons vos performances avant que vous ne passiez commande.
Quelle est la différence entre les groupes d’eau glacée à refroidissement par air et par eau, et quelle est la place du refroidissement évaporatif ?
Les groupes d’eau glacée à refroidissement par air rejettent la chaleur dans l’air à la température de bulbe sec et ne consomment pas d’eau. Les groupes à refroidissement par eau rejettent la chaleur dans une tour de refroidissement et atteignent la température de bulbe humide en deux étapes d’échange thermique et via un circuit d’eau du condenseur de 20 m. Les condenseurs évaporatifs atteignent la température de bulbe humide en une étape, avec un circuit de 3 m : ils offrent le rendement du refroidissement par eau sans installation de tour. Si vous avez un doute sur la puissance nécessaire, comparez notre gamme complète de groupes d’eau glacée industriels.
Quels fluides frigorigènes utilisez-vous et sont-ils conformes aux exigences de faible PRP ?
Le KAFZ est fourni de série avec le R134a, et le R1234yf est proposé comme fluide à faible PRP. Le JXRZ utilise le R410A. Le PRP du R134a (1 430) et celui du R410A (2 088) dépassent la limite de 700 imposée aux groupes d’eau glacée aux États-Unis par la sous-partie B de la partie 84 du titre 40 du CFR, ainsi que la limite de 750 applicable aux groupes d’eau glacée de plus de 12 kW, imposée par le règlement européen (EU) 2024/573 après 2027. Dans ces régions, utilisez le R1234yf. Nous ne présentons pas une option à PRP élevé comme étant « respectueuse de l’environnement ».
Ces groupes d’eau glacée sont-ils certifiés AHRI ?
Non. Nous publions les performances selon la convention AHRI 550/590 (qui couvre les condenseurs refroidis par évaporation), mais les séries KAFZ et JXRZ ne disposent pas d’une certification répertoriée AHRI, Eurovent ou EN 14511. Nous fournirons la fiche d’essai en usine de votre unité et, pour l’installation en Arabie saoudite, le rapport d’essai de réception réalisé en présence d’un organisme tiers. Si votre appel d’offres exige une inscription dans un répertoire certifié, dites-le-nous dès que possible.
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