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Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Energy efficiency of various evaporative cooling techniques applied to air conditionning condensers

Efficacité énergétique de différentes techniques de refroidissement évaporatif appliquées à un condenseur de climatisation

Résumé

As vernacular way of cooling, evaporative cooling evolves following disaffection for cooling towers and the increasingly massive use of solutions, such as indirect evaporative, misting and adiabatic pre-cooling. This contribution aims to distinguish between adiabatic pre-cooling and spray cooling of an air condenser. For the first technique, the objective is to cool the inlet air to saturation temperature adiabatic. In the second case, water is injected directly onto the heating body: cooling, which is always linked to water evaporation, depends more on surface temperature and wetted surface and less on environmental conditions. In this article we study a pre-cooling system adiabatic flow of air entering an air conditioning condenser. An pre-adiabatic system, based on a cellulose matrix, the so-called “cooling pad”, is compared to a direct misting solution, which sprinkle only one part of the exchanger. Measurements in the refrigeration loop make it possible to quantify the impacts of misting on the refrigeration production and on the coefficient of performance of the machine. The drop in pressure generated by the improvement in heat transfer makes it possible to reduce the energy consumption of the refrigeration machine: the quantities of water involved are also evaluated for each of these systems and we quantify the energy gains provided by the evaporative systems in relation to the quantities of water used to cool. The effect of conditions weather on the systems is analysed. Taken together, it is possible to assess the relative efficiencies of these two techniques depending on the ambient conditions and to assess their environmental benefit in terms of energy and water consumptions, two of the major challenges of the energy transition.
Technique ancestrale de refroidissement, le froid évaporatif évolue suite à la désaffection pour les tours aéroréfrigérantes et au recours de plus en plus massif aux solutions de refroidissement évaporatif indirect, de brumisation et de pré-refroidissement adiabatique. Cette contribution vise à distinguer le pré-refroidissement adiabatique et le refroidissement par aspersion d'un condenseur à air. Pour la première technique, l'objectif est de refroidir l'air d'entrée jusqu'à la température de saturation adiabatique. Dans le second cas, l'eau est injectée sur le corps de chauffe et le refroidissement obtenu, toujours lié à l'évaporation de l'eau, dépend plus de la température de surface et de la surface mouillée et moins des conditions d'ambiance. Dans cet article, nous étudions un système de pré-refroidissement adiabatique de l'air en entrée d'un condenseur à air de climatisation. Ce système, reposant sur une matrice de cellulose du type "cooling pad", est comparé à une solution de brumisation directe, mais partielle sur l'échangeur. Des mesures des conditions dans la boucle frigorifique permettent de quantifier les impacts de la brumisation sur les puissances frigorifiques produites et sur le coefficient de performance de la machine. La baisse de pression engendrée par l'amélioration des transferts thermiques permet de réduire la consommation d'énergie de la machine frigorifique : les quantités d'eau mises en jeu sont également évaluées pour chacun de ces systèmes et on quantifie les gains énergétiques apportés par les systèmes évaporatifs en regard des quantités d'eau mises en jeu pour refroidir. L'effet des conditions météorologiques sur les systèmes est analysé. L'ensemble permet d'apprécier les efficacités relatives de ces deux techniques en fonction des conditions ambiantes et d'apprécier leur intérêt environnemental en terme d'énergie et d'eau, deux des enjeux majeurs de la transition énergétique.
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Dates et versions

hal-04271972 , version 1 (06-11-2023)

Identifiants

Citer

Stéphanie O.L. Lacour, Christelle Périlhon, Alphonse Kouadio Diango, François Trinquet. Energy efficiency of various evaporative cooling techniques applied to air conditionning condensers. Congrès Annuel de la SFT 2022, Société Française de Thermique, May 2022, Valenciennes, France. ⟨10.25855/SFT2022-102⟩. ⟨hal-04271972⟩
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