Choisir le remplissage de remplacement de la tour de refroidissement

Les tours de refroidissement offrent une solution éprouvée et rentable pour rejeter la chaleur de l'eau du condenseur et des processus industriels. Pour maximiser les économies de coûts d'exploitation, le matériau de remplissage - la surface de transfert de chaleur sur laquelle l'eau s'écoule - doit être correctement conçu et en bon état.

Le remblai est le cœur du système et les performances de l'ensemble du système dépendent de la maximisation de la surface de remblai, de la répartition uniforme de l'eau sur les surfaces et de l'optimisation de l'épaisseur du film d'eau pour un fonctionnement efficace.

Après des années de fonctionnement, le matériau de remplissage peut éventuellement se dégrader au point de devoir être remplacé. Les propriétaires et les exploitants d'immeubles peuvent avoir de la difficulté à évaluer les affirmations des divers fabricants quant au type de remblai de remplacement qui est le meilleur choix.

La meilleure façon de comprendre quel remplissage est optimal consiste à effectuer des recherches indépendantes plutôt que de compter sur les fabricants qui font la promotion de leur propre produit. L'évaluation la plus objective proviendrait d'une comparaison côte à côte impartiale, dans une situation opérationnelle réelle. Les produits concurrents seraient observés pendant des années pour déterminer non seulement leur performance au moment de l'installation, mais aussi leur résistance au fil du temps.

C'est exactement ce qui s'est produit lorsqu'une grande arène sportive professionnelle du sud de la Californie a remplacé le remplissage de ses tours de refroidissement. Trois tours de refroidissement de la série 3000 de Baltimore Aircoil Company (BAC) avec une conception à flux croisés contribuent au confort et à la sécurité des clients de l'arène de 20 000 places depuis 18 ans. Les tours de refroidissement fonctionnaient correctement, mais en raison de leur âge, il a été décidé que le remblai devait être remplacé dans le cadre d'un plan de maintenance à long terme.

Le plan était de remplacer le pack de remplissage dans une tour de refroidissement par an, plutôt que de mettre les trois tours hors ligne en même temps. Dans la première tour, puis dans la deuxième tour un an plus tard, le remblai a été remplacé par le remblai de remplacement VersaCross® de BAC, un remblai de style "suspendu" qui correspondait au remblai installé à l'origine. Lorsqu'est venu le temps de remplacer le remblai de la troisième tour, le propriétaire de l'immeuble a décidé d'utiliser un produit concurrent, un remblai de style « bloc ».

La tour de refroidissement BAC série 3000 a une conception à flux croisés, ce qui signifie que l'eau s'écoule verticalement dans le remplissage tandis que l'air circule horizontalement à travers celui-ci. L'eau chaude du système entre dans la tour de refroidissement et est distribuée sur le remplissage (surface de transfert de chaleur). L'air est aspiré à travers le remblai, provoquant l'évaporation d'une petite partie de l'eau. Cette évaporation élimine la chaleur de l'eau restante, qui est collectée dans le bassin d'eau froide et renvoyée au système pour absorber plus de chaleur. La tour de refroidissement BAC série 3000 a été conçue pour utiliser un remplissage en feuille suspendue et le remplissage de remplacement BAC VersaCross® est le remplissage suspendu OEM de remplacement sur le marché. De longues feuilles continues avec des motifs en relief pour augmenter la surface sont suspendues pour permettre un écoulement régulier de l'eau de haut en bas.

Le remplissage de remplacement de style bloc est une conception fondamentalement différente. Les blocs sont composés de couches ondulées de feuilles de PVC, avec des feuilles ondulées prises en sandwich entre des couches de feuilles plates. Les blocs de 12" par 12" par 42" sont empilés verticalement.

BAC a soulevé des inquiétudes quant à savoir si le remplissage de style bloc fonctionnerait correctement et s'il était compatible avec la conception de la tour de refroidissement de la série 3000. L'espacement vertical du remblai en bloc est plus large que le remblai suspendu BAC, offrant moins de surface physique que le remblai suspendu. Une surface réduite entraîne moins de refroidissement par évaporation.

(Avec l'aimable autorisation de Baltimore Aircoil Company, Inc.)

Une autre préoccupation était que l'eau ne s'écoulerait pas de manière régulière et uniforme à travers le remblai du bloc. À l'intérieur de chaque bloc, où les couches ondulées sont reliées les unes aux autres, le débit d'eau peut être entravé. De plus, la transition entre les blocs interrompt considérablement le flux.

Ces liaisons entre les pièces planes et les couches ondulées et les transitions entre blocs ont également tendance à piéger les solides. Cela peut entraîner une accumulation de tartre et un encrassement, entraînant une dégradation inacceptable des performances en quelques années seulement.

Après discussion entre le propriétaire du bâtiment et l'entrepreneur chargé de l'installation, les parties ont convenu que le bloc de remplissage serait installé et qu'une société de test indépendante, American Air Balance Co., serait retenue par le propriétaire de l'aréna pour effectuer des tests comparant la performance de la cellule avec le remplissage du bloc à la performance de l'une des cellules avec le VersaCross® Fill.

Les essais thermiques ont été effectués peu de temps après l'installation du bloc de remplissage. Le moment choisi était lors d'un match de la LNH samedi soir car l'aréna était bondé et les spectateurs généraient beaucoup de chaleur. Les trois tours de refroidissement tournaient à plein régime.

Lorsque les deux tours de refroidissement ont été testées, la tour de refroidissement 1 (CT-1) avec remplissage en bloc effectué à72%de la capacité thermique du remplissage d'origine, et la tour de refroidissement 2 (CT-2) avec le remplissage VersaCross® effectué à96%de la capacité thermique du remblai d'origine.

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(Avec l'aimable autorisation de Baltimore Aircoil Company, Inc.)

La cellule avec remplissage en bloc a été testée à nouveau par le laboratoire indépendant 16 mois après l'installation et à nouveau à 28 mois. Les résultats ont montré une baisse supplémentaire des performances au cours de cette période de 28 mois.

L'expérience réelle de l'arène avec des tests côte à côte a montré que le type de remplissage peut faire une grande différence. Les tours de refroidissement dans ce cas ont été conçues pour utiliser un remblai suspendu. Le remplacement par un remplissage de bloc tiers a considérablement réduit les performances de refroidissement par évaporation.

Après que les tests aient montré des lacunes de performance claires du remplissage de bloc, l'arène a remplacé le remplissage de bloc par du BAC VersaCross® Fill.

Le remplissage du bloc a peut-être eu un prix d'achat initial inférieur, mais il a fini par coûter plus cher en consommation d'énergie, en coûts de maintenance et en courte durée de vie utile que si le remplissage de remplacement OEM avait été sélectionné. L'arène a appris à ses dépens que la conception et la qualité du remplissage sont d'une importance cruciale pour une performance rentable, efficace et fiable de la tour de refroidissement par évaporation.

Par Steve Kline, PE, MBA Product Applications Manager, Baltimore Aircoil Company, Inc.