Les tours de refroidissement sont des dispositifs utilisés dans le conditionnement de l’air, la production d’énergie ou les processus industriels. L’exemple le plus concret que nous voyons tous les jours est notre réfrigérateur. On peut se demander comment ces dispositifs opèrent, puisque quand nous touchons un réfrigérateur, nous sentons une partie chaude alors qu’à l’intérieur, la température reste froide. Ce phénomène permet en aval de régler plusieurs problématiques, surtout dans les milieux industriels. Toutefois, pour le comprendre, il faut connaître le fonctionnement des tours de refroidissement.
Les tours de refroidissement ouvertes : explications
Une tour de refroidissement est une sorte d’échangeur permettant de changer la chaleur d’un liquide en le mettant en contact avec du gaz. Il se passe à l’intérieur un phénomène thermodynamique qui permet le refroidissement de l’eau à une température inférieure à la température ambiante. Il existe deux types de tours de refroidissement : les tours ouvertes et les tours fermées. Selon que l’on choisit des tours de refroidissement à circuit ouvert ou fermé, elles détermineront la façon exacte dont la transmission de chaleur se produit.
En effet, la tour de refroidissement à circuit ouvert permet l’échange thermique entre l’eau chaude et l’air ambiant. Ces deux corps se mettent en contact directement, ce qui génère l’évaporation d’une petite quantité de l’eau chaude. Par la suite, on obtient de l’eau à température inférieure à celle de l’air qui le refroidit.
Son fonctionnement
L’eau chaude est pulvérisée vers le haut de la tour. En général, la température de cette eau est de 25 à 40 °C. L’air obtenu par une ventilation mécanique ou un tirage manuel refroidit l’eau chaude en entrant directement en contact avec elle. L’échange peut être favorisé par la mise en place des caillebotis imitant les nids d’abeilles. L’eau refroidie sera ensuite acheminée vers un bassin et pompée pour retourner vers les équipements à refroidir. Une partie de l’eau évaporée rend possible ce phénomène. Pour compenser cette perte, il y a un appoint en eau traitée pour garder un volume d’eau constant dans le circuit.
Les inconvénients d’un circuit ouvert
Appelée aussi tour à voie humide, elle présente quelques inconvénients. Entre autres, elle favorise la propagation des bactéries. L’échange en milieu humide et chaud expulse de fines gouttelettes vers l’extérieur et peut provoquer une infection pulmonaire chez les personnes sensibles, comme les asthmatiques.
Il faut alors adopter une méthode de prévention avec cette tour de refroidissement. La norme AFNOR NF T90-431 a même mis en place un niveau d’alerte qui exige l’arrêt des installations lorsque la prolifération des bactéries dépasse un certain seuil. Vous devez alors être prudent sur cet aspect si vous employez ce type de tour. Il faut ainsi procéder à un entretien régulier du dispositif.
Les particularités des tours de refroidissement fermées
Les tours de refroidissement en circuit fermé fonctionnent de la même manière que les tours de refroidissement à circuit ouvert, sauf pour l’eau à refroidir. Cette dernière reste prisonnière dans des tuyaux appelés serpentins. L’air qui refroidit l’eau chaude est toujours induit par des ventilateurs ou de la convection naturelle. Les serpentins retiennent à l’intérieur l’eau chaude et le maintiennent dans une boucle fermée. Ils forment comme un écran d’échange entre l’eau et l’air ambiant.
Les avantages d’un circuit fermé
Comme l’eau reste confinée dans un tuyau, les échangeurs ne craignent pas la contamination de ce liquide par les poussières présentes dans l’air du refroidissement. Les tours ne polluent pas l’air à l’extérieur du circuit, car les risques bactériologiques sont quasiment inexistants dans l’échangeur.
Un autre avantage de cette installation est la possibilité de refroidir des fluides à haute pression. Ce qui n’est pas le cas avec les tours de refroidissement ouvertes. On peut dire alors que ce système possède une flexibilité opérationnelle. Il rend possibles certains fonctionnements qui n’ont pas été validés par les tours ouvertes.
Les inconvénients d’un circuit fermé
Malgré leurs multiples avantages, les tours de refroidissement à circuit fermé présentent quand même quelques aspects négatifs. Ses échangeurs sont très sensibles au gel. Comme la matière est constamment soumise à des variations de température, elle se dégrade vite. L’entreprise spécialisée dans la maintenance de ce type d’appareil ajoute parfois des systèmes d’arrosage dans les serpentins dans le but d’éviter un choc thermique qui sensibilise les tuyaux.
Au niveau des coûts, les équipements qui permettent d’avoir des boucles ouvertes sont moins chers que ceux pour les boucles fermées. Mais même si les coûts d’investissement sont supérieurs, on constate sur le long terme une compensation très avantageuse. Vous n’avez pas besoin d’effectuer une maintenance aussi fréquemment qu’avec les circuits ouverts et vous ne dépensez pas pour le traitement de l’eau. Ce circuit permet une économie d’énergie pendant l’hiver grâce à son système de fonctionnement.
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