Calcul de puissance de groupe froid

Ce que fait le calcul de puissance de groupe froid

Un groupe froid, ou groupe d'eau glacée, retire la chaleur d'une boucle de fluide ou d'un process. Sa puissance s'exprime en kW, et aux États-Unis en tonnes de réfrigération, une tonne retirant 12 000 BTU par heure, soit 3,517 kW. L'outil calcule la chaleur à extraire à partir du débit et de l'écart de température du fluide refroidi, ou à partir du débit massique, de la chaleur massique et de l'écart de refroidissement d'un produit, puis ajoute une marge de sécurité.

Formule de la puissance frigorifique

La charge frigorifique est le débit massique multiplié par la chaleur massique et par l'écart de température :

Pour l'eau en unités métriques, cela se simplifie en Q (kW) = 1,163 × m³/h × ΔT ; en unités US, en la règle connue :

Les mélanges glycolés ont une chaleur massique plus faible, l'outil utilise donc leurs propres propriétés. La puissance du groupe est la charge multipliée par (1 + marge de sécurité).

Exemple de calcul de puissance groupe froid

Une boucle d'eau glacée fait circuler 50 gpm (11,4 m³/h) ; l'eau revient à 55 °F (12,8 °C) et quitte le groupe à 45 °F (7,2 °C) :

Avec les propriétés exactes de l'eau, la charge est de 20,88 tonnes, 73,4 kW ou 250 554 BTU/h. Avec une marge de 20 %, il faut un groupe froid de 88,1 kW (25,1 tonnes).

Comment faire le dimensionnement du groupe froid

Choisissez les unités US ou métriques et le mode de calcul. Pour une boucle d'eau glacée, choisissez le fluide, puis saisissez le débit et les températures à l'entrée et à la sortie de l'évaporateur. Pour un refroidissement de process, choisissez l'option process et saisissez le débit massique du produit, sa chaleur massique et les températures de départ et d'arrivée. Fixez la marge de sécurité, souvent 10 à 20 %. Cliquez sur Calculer.

Lire la puissance frigorifique requise

La puissance requise est la puissance nominale à rechercher à votre température de départ d'eau glacée. Les fabricants annoncent en général leurs puissances à 7 °C en sortie et à des conditions fixées au condenseur, par exemple selon l'EN 14511 ; une eau plus froide, du glycol, une forte température extérieure ou l'altitude réduisent la puissance réelle, consultez donc les tableaux de performances. Une marge trop grande coûte cher et fait fonctionner le groupe par cycles courts à charge partielle.

Quand calculer la puissance d'un refroidisseur de liquide

• Dimensionner un groupe froid de process pour l'injection plastique, l'agroalimentaire ou le laser
• Vérifier la puissance d'une boucle d'eau glacée de bâtiment
• Convertir un débit mesuré et des températures en puissance frigorifique
• Dimensionner un groupe glycolé pour basse température
• Comparer une puissance en kW et en tonnes de réfrigération

Erreurs courantes sur le groupe d'eau glacée

• Débit de pompe avec un écart faux. Mesurez les deux températures au groupe.
• Oublier le glycol. Il réduit la puissance à débit égal.
• Surdimensionner fortement. Une grande marge provoque des cycles courts.
• Oublier la chaleur de pompe et de tuyauterie. Ajoutez-la à la charge de process.

Conseils pour la puissance frigorifique

• Vérifiez la puissance du groupe à votre température de sortie et à la température extérieure.
• Ajoutez un ballon tampon sur les petites boucles pour limiter les cycles courts.
• Enregistrez débit et températures pour confirmer la charge réelle.

Outils liés au refroidissement

Pour la climatisation de confort à la surface, le calcul de puissance de climatisation estime la puissance d'une pièce ou d'une maison. Le calcul de charge thermique additionne occupants, équipements et apports de surface.

Dimensionnement groupe froid à partir de la charge produit

Pour les machines, la chaleur vient souvent du produit plutôt que d'un débit d'eau connu. Une presse à injecter qui refroidit 900 kg de plastique par heure, ou une cuve à double enveloppe qui refroidit un lot, fixe la charge par le débit massique, la chaleur massique et l'écart de température. Ajoutez la chaleur de la pompe, les apports de la tuyauterie et la chaleur de l'hydraulique. Si la charge vient d'un local ou d'un bâtiment plutôt que d'un process, le calcul de charge thermique et le calcul de puissance de climatisation sont de meilleurs points de départ.

Débit d'eau glacée et écart de température

Pour une charge donnée, un écart plus grand signifie moins de débit, des tubes plus petits et moins d'énergie de pompage ; le régime 7/12 °C avec 5 K d'écart est un classique, et les installations récentes travaillent souvent avec des écarts plus grands. Le débit pour un écart choisi suit la même formule, que le calcul de débit de chauffage résout pour dimensionner les tubes d'une boucle chaude ou froide.

Puissance groupe froid selon le débit, écart de 10 °F (5,6 K)

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