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En ce qui concerne le rejet de chaleur dans les systèmes mécaniques, les tours de refroidissement par évaporation (ou solutions refroidies à l'eau) consomment moins d'énergie que les options refroidies par air, ce qui les rend plus économes en énergie. Les tours de refroidissement peuvent utiliser des quantités importantes d’eau car elles rejettent la chaleur en évaporant une petite partie de l’eau recirculée dans l’atmosphère. Ce qui n’est peut-être pas évident, cependant, c’est que le refroidissement par évaporation peut toujours être l’option la plus économe en eau dans de nombreuses applications. Certains opérateurs peuvent hésiter à utiliser le refroidissement par évaporation en se basant uniquement sur la consommation d'eau sur site, en particulier lorsque l'eau est rare dans la région. Mais les systèmes refroidis par eau peuvent conserver et gérer l’eau efficacement.

Conserve water with a cooling tower

Évaporation et purge

Les tours de refroidissement par évaporation utilisent de l'eau qui est recirculée dans une boucle, et une partie de cette eau quitte le processus de deux manières principales : l'évaporation et la purge.

Évaporation: la partie de l'eau transformée en vapeur pour rejeter la chaleur.
Souffler: la quantité d'eau évacuée du système pour gérer la concentration en minéraux et la qualité de l'eau.

Généralement, la consommation d’eau augmente à mesure que la demande ou la charge de rejet de chaleur augmente, entraînant davantage d’évaporation et, par conséquent, davantage de purge. La température et l’humidité de l’air ambiant affectent également la quantité d’eau évaporée. Les facteurs météorologiques sont difficiles à contrôler et ont un impact sur tout système utilisé dans un endroit donné.

Façons de limiter l’évaporation

Selon le Water Efficiency Management Guide de l'EPA, « environ 1,8 gallons d'eau sont évaporés pour chaque tonne-heure de refroidissement ». Mais cela peut changer radicalement lors de l’utilisation de conceptions de tours spécifiques et/ou de technologies de réduction des panaches.

Conception de la tour

La sélection d’une tour de refroidissement économe en eau pendant le processus de conception peut être un moyen de contribuer à économiser l’eau. De nombreux fabricants proposent tours de refroidissement en circuit fermé, également appelés refroidisseurs de fluide, conçus pour refroidir une solution eau/glycol dans un serpentin fermé. De nombreux refroidisseurs de fluide permettent un fonctionnement saisonnier à sec dans certains climats. Les températures de point de commutation plus élevées offertes par le Refroidisseur de fluide Marley DT permettre des périodes de fonctionnement à sec plus longues, réduisant ainsi la consommation d'eau du site, minimisant les coûts de traitement de l'eau et simplifiant le fonctionnement dans des conditions de gel. Les refroidisseurs de fluide peuvent réduire les coûts de traitement de l’eau et le volume d’eau lors du processus de purge.

D'autres modèles « hybrides », comme le Tour de refroidissement Marley NCWD, fonctionnent comme une tour de refroidissement humide avec une section sèche supplémentaire installée parallèlement aux supports de transfert de chaleur traditionnels. Cela permet un fonctionnement en mode évaporatif uniquement ou en mode combiné humide/sec, pour limiter l'évaporation de l'eau et le panache.

Technologie de réduction des panaches pour les tours de refroidissement érigées sur site

La réduction du panache – le « nuage » de vapeur visible qui quitte la tour de refroidissement – peut être un facteur de conception important pour diverses raisons, notamment l’esthétique (immeubles de grande hauteur), la sécurité et la faible visibilité (aéroports, passages à niveau). La réduction du panache contribue également à réduire la consommation d’eau et les coûts associés. Les systèmes de réduction du panache, comme le Système breveté Marley ClearSky®, utilisez une série de modules d'échangeur de chaleur en PVC dans le plénum de la tour pour condenser la vapeur d'eau avant qu'elle ne sorte de la tour. Lorsqu'il fonctionne en mode réduction des panaches, le système ClearSky réduit la consommation d'eau jusqu'à 20% ou plus.

Façons de réduire les purges

Lorsque l'eau pure s'évapore d'une tour, elle laisse derrière elle des solides dissous (calcium, magnésium, silice, etc.) présents dans l'eau en recirculation. Finalement, l’accumulation de concentrations de minéraux dans l’eau est réduite grâce à un processus appelé « purge » ou « purge ». La purge dirige l’eau à forte concentration minérale vers le drain et est remplacée par de l’eau douce, appelée eau « d’appoint ». Ce processus continu aide à protéger les composants de la tour des dépôts minéraux et à préserver les performances de la tour. La meilleure façon de limiter les besoins en purge est de préconditionner l’eau d’appoint. Cela nécessite un système de traitement de l’eau tel qu’un « optimiseur d’utilisation de l’eau ».

Systèmes de traitement de l'eau

Traitement de l'eau des tours de refroidissement peut aider à augmenter les cycles de concentration sûrs (COC) du système, ou le nombre de fois où la concentration de solides totaux dissous (TDS) dans l'eau de la tour de refroidissement est multipliée par rapport au TDS dans l'eau d'appoint. Le traitement de l'eau via des produits chimiques et une filtration peuvent limiter les TDS circulant dans la tour et réduire la fréquence des purges et la consommation d'eau.

UN programme de gestion de l'eau et un entretien régulier sont essentiels au fonctionnement de la tour de refroidissement. Un professionnel compétent en traitement de l’eau appliquera divers traitements chimiques pour ajuster la chimie de l’eau et utilisera des systèmes de filtration pour éliminer les ions, les sels et les particules de l’eau de source.

Système d'optimisation de l'utilisation de l'eau

Un optimiseur d'utilisation de l'eau, comme le Système de filtration Marley WaterGard™ est une technologie plus récente qui conditionne l’eau d’appoint. Il bloque physiquement les minéraux que l'on trouve couramment dans les cours d'eau municipaux (chlorures, carbonate de calcium, silice, etc.), réduisant ainsi la teneur en minéraux de l'eau d'appoint et permettant un COC de fonctionnement plus élevé. L'optimiseur de consommation d'eau Marley WaterGard peut réduire la consommation d'eau jusqu'à 59% et réduire les eaux usées jusqu'à 88% dans certaines conditions.

Utilisation de l'eau dans le refroidissement par évaporation

Une étude récemment publiée indique que les solutions refroidies à l'eau peuvent utiliser moins d'eau totale que les options refroidies à l'air lorsque l'eau sur site et l'eau utilisée en amont de la centrale électrique sont prises en compte. L’utilisation de méthodes de conservation de l’eau comme celles citées ci-dessus peut contribuer à réduire la consommation d’eau des tours de refroidissement.

L’essentiel est que les méthodes de conservation de l’eau peuvent être utilisées efficacement avec les solutions de refroidissement par évaporation, y compris les tours de refroidissement nouvelles et existantes. Un bon premier pas vers consulter un représentant technique.

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