Tour de refroidissement

Les tours de refroidissement sont utilisées pour refroidir un liquide ou un gaz avec un moyen de refroidissement. C'est un cas spécifique d'un échangeur de chaleur où le transfert thermique s'effectue par contact direct ou indirect entre les flux.



Catégories :

Édifice vertical - Transfert thermique - Procédé - Réfrigération

Tours de réfrigeration de la centrale thermique (à charbon) de Gelsenkirchen-Scholven (Allemagne)

Les tours de refroidissement sont utilisées pour refroidir un liquide ou un gaz avec un moyen de refroidissement. C'est un cas spécifique d'un échangeur de chaleur où le transfert thermique s'effectue par contact direct ou indirect entre les flux. Le moyen de refroidissement de telles installations est le plus fréquemment l'air ambiant. Les tours de refroidissement sont des équipements courants, présents dans des installations de climatisation, ou dans des procédés industriels et énergétiques (centrales électriques, installations de combustion, sucreries, chimie... ).

Rôle

Les tours aéroréfrigérantes ont pour fonction d'évacuer vers le milieu extérieur la chaleur issue de dispositifs de refroidissement (climatisation ou procédé industriel) en pulvérisant de l'eau chaude dans un flux d'air. Cette eau tombe par gravitation à l'intérieur d'un flux d'air frais remontant dans la tour. Cette circulation d'air sert à refroidir l'eau par vaporisation d'une partie de l'eau pulvérisée. Cette vapeur d'eau est quelquefois visible sous la forme d'un panache au-dessus de la tour.

Tour aéroréfrigérantes

Schéma d'une TAR a voie humide
Article détaillé : Tour aéroréfrigérante.

Une Tour Aéro-Réfrigérante (TAR) est un dispositif de refroidissement de circuits d'eaux chaudes utilisés surtout dans les installations de climatisation. C'est un échangeur de chaleur entre l'eau et l'air ambiant. L'eau chaude (dont la température dépend des équipements à refroidir, le plus souvent 25-40 °C) est pulvérisée vers le haut de la TAR. L'air induit naturellement ou mécaniquement par une ventilation, sert à refroidir l'eau par évaporation (voir la "thermodynamique"). La surface de l'échange air/eau est augmentée par la présence de structures, le plus souvent en forme de nids d'abeilles. L'air rejeté par la tour est chargé de vapeur d'eau due à l'évaporation (panache), et de fines gouttelettes d'eau. L'eau refroidie (entre 5 et 10 °C de moins que la température de l'eau chaude) est récupérée dans un bassin avant d'être pompée vers les équipements à refroidir.

Des gouttelettes peuvent transporter des micro-organismes ayant proliférés dans la TAR, dont les Legionella. En effet, une TAR à voie humide présente des caractéristiques favorables à la prolifération puis à la dissémination par les aérosols des Legionella dans l'atmosphère. Il est par conséquent indispensable de mettre en place dans ces TAR des moyens de contrôle et des moyens préventifs efficaces pour maîtriser le risque de dissémination des Legionella. En cas de contamination, il convient de mettre en place des actions de nettoyage et de désinfection. Selon la norme AFNOR NF T90-431, le niveau d'alerte est de 1 000 UFC/l. Au-dessus de 100 000 UFC/l, les installations doivent être immédiatement arrêté, puis nettoyées et désinfectées. Une déclaration est envoyée aux autorités compétentes (DRIRE, Préfecture). Des dérogations peuvent être accordé par le Préfet, pour les installations qui ne peuvent être arrêtées sans risque comme les hôpitaux ou certaines industries (industries du verre, de l'incinération d'ordures ménagères, de la chimie, etc... ).

Tour de réfrigération

Schéma : les flux d'air sont en noir, les flux d'eau sont en violet. L'eau chaude est introduite en haut de la structure, s'écoule et se refroidit, puis est récupérée dans un bassin, et repart vers la source de chaleur.

Une tour de réfrigération ou aéroréfrigérant est un dispositif qui sert à refroidir de l'eau utilisée dans un circuit fermé. Ce type de dispositif est surtout utilisé dans les centrales thermiques : il forme le point froid du circuit de circulation de l'eau : l'eau est chauffée au niveau du condenseur qui condense la vapeur.

Une tour de réfrigération est constituée soit :

Le simple tirage naturel ou le mouvement d'air génèré par les ventilateurs font passer de l'air en sens inverse (vers le haut de la tour).

Une partie de l'eau injectée part sous forme de vapeur et est rejetée (c'est le fameux panache qu'on voit au-dessus de ces tours et qui n'est par conséquent que de la vapeur d'eau).

La vaporisation de l'eau nécessitant de l'énergie, la température de l'eau liquide injectée est abaissée de quelques degrés (la valeur de l'abaissement dépendant directement de l'hygromètrie de l'air aspiré par la tour).

Pour compenser la perte d'eau occasionnée par l'évaporation, de l'eau liquide est ajoutée à l'eau du circuit refroidi pour garder un niveau constant dans la nappe ou le bac de la tour.

Ces éléments forment le plus souvent la partie la plus visible des centrales thermiques, à charbon ou nucléaire.

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"de tour de refroidissement"

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