Calculateur préliminaire de puissance et de débit de groupe frigorifique

Comment choisir la puissance d’un groupe frigorifique ?

Un groupe frigorifique évacue à l’extérieur la chaleur prélevée dans un bâtiment par l’eau glacée. Sa puissance doit couvrir la plus forte charge de refroidissement simultanée. Les maxima des locaux se produisant à des heures différentes, cette charge est inférieure à leur somme. Leur rapport est le coefficient de simultanéité :

Q = Q_p × e × (1 + s)

La puissance s’exprime en kW ou en tonnes de réfrigération (TR) : 1 TR = 3,517 kW = 12 000 BTU/h.

Débit d’eau glacée

La chaleur transportée par l’eau est Q = ρ × c_p × V × Δt, donc le débit est V = Q / (ρ × c_p × Δt). Avec le régime courant à 7/12 °C, l’écart de température est de 5 K et il faut environ 0,172 m³/h par kW. Un écart plus grand réduit le débit, les diamètres des conduites et la puissance de pompage. En unités américaines, le même bilan donne la valeur courante de 2,4 gpm par tonne pour 10 °F.

Exemple

Pour une somme des charges maximales de 500 kW, une simultanéité de 90 % et une marge de 10 %, la puissance nécessaire est de 500 × 0,9 × 1,1 = 495 kW, soit 141 TR. Avec 5 K, le débit d’eau glacée est de 85 m³/h. Pour un COP de 3, le compresseur absorbe 165 kW et le condenseur rejette 660 kW.

Côté condenseur

Le groupe rejette la chaleur prélevée augmentée du travail du compresseur : Q_cond = Q × (1 + 1 / COP). Dans une installation refroidie par eau, la tour et la pompe du condenseur sont dimensionnées pour cette chaleur. Pour calculer le débit d’eau du condenseur, saisissez cette valeur à la place de la puissance dans le deuxième onglet.

Circuits glycolés

L’ajout de glycol contre le gel réduit la capacité thermique massique. Il faut un débit supérieur pour transporter la même chaleur et la perte de pression augmente. Saisissez la masse volumique et la capacité thermique massique correspondant à la concentration et à la température du mélange d’après les données du fabricant.

Limites

Ce calcul est préliminaire. Le calcul des charges, le rendement à charge partielle, les conditions ambiantes, la redondance et le nombre de machines nécessitent une étude d’ingénierie.

Questions fréquentes

Comment calculer le débit d’eau glacée à partir des kW ?

Pour une puissance donnée en exemple de 100 kW, un écart de température de 5 K, une masse volumique de 999,7 kg/m³ et une capacité thermique massique de 4,19 kJ/(kg·K), le bilan thermique donne un débit de 17,19 m³/h. Ce calcul préliminaire exclut la chaleur des pompes et les apports des conduites. Les mélanges glycolés nécessitent leurs propres propriétés physiques.

Calculer avec ces valeurs