Brevet FR2882135A1 — publié le 20060818

Tour de refroidissement hybride et batterie anti-panache associée. La présente invention concerne le domaine des tours de refroidissement adaptées pour le refroidissement de fluides. La présente invention concerne plus particulièrement une tour de refroidissement hybride pourvue d'un corps d'échange et d'une batterie anti-panache traversés par un fluide à refroidir et par un flux d'air, la batterie anti-panache étant montée en aval dudit corps d'échange, en considérant le sens d'écoulement du flux d'air, et comprenant des collecteurs du fluide à refroidir. Une tour de refroidissement hybride dite réfrigérant atmosphérique hybride permet d'évacuer efficacement et économiquement vers un milieu extérieur, une chaleur générée par des procédés industriels ou des installations de climatisation, en pulvérisant dans un flux d'air, le fluide ayant servi au refroidissement de ces installations. Le fluide généralement utilisé est l'eau. L'eau pulvérisée est projetée sur des surfaces d'échange thermique d'un corps d'échange situé à l'intérieur de la tour de refroidissement hybride. L'air traverse ledit corps d'échange pour réaliser un échange thermique avec l'eau, et est rejeté dans l'atmosphère. L'eau ainsi refroidie est collectée dans un bassin et retourne vers le procédé industriel ou l'installation de climatisation à refroidir. Avant d'être rejeté dans l'atmosphère, l'air traverse une batterie antipanache de manière à le réchauffer et à supprimer, ou au moins réduire sensiblement, la condensation de la vapeur d'eau à la sortie de la tour de refroidissement hybride. En effet, une telle condensation génère, en fonction de la température de l'eau à refroidir et de la température extérieure de l'air, la formation d'un panache particulièrement inesthétique et pouvant provoquer également la formation de verglas à proximité de la tour de refroidissement hybride. Une telle batterie anti-panache comprend généralement une batterie de conduites de circulation à ailettes, reliées à des orifices d'entrée et de sortie, à l'intérieur desquelles est véhiculé le fluide à refroidir. Lesdites conduites sont pourvues de portions rectilignes reliées entre elles par des portions courbées formant coudes. Dans des conditions climatiques hivernales, et lors d'un fonctionnement à faible charge thermique ou lors d'un bouchage d'une des conduites de circulation par des impuretés, il existe un important risque de gel du fluide à refroidir traversant la batterie anti-panache et pouvant provoquer, notamment au niveau des coudes, un éclatement des conduites et nécessiter un arrêt de l'installation ainsi qu'un remplacement de la batterie anti-panache. A cet effet, il est envisageable de prévoir sur la batterie antipanache des capteurs, tels que des débitmètres ou encore des capteurs de pression ou de température, pour contrôler les paramètres de fonctionnement de la batterie et limiter ainsi les risques de détérioration des conduites de circulation par éclatement. Le montage de tels capteurs et le contrôle des paramètres de fonctionnement de la batterie anti-panache présentent l'inconvénient d'augmenter sensiblement le coût de fonctionnement de la tour de refroidissement hybride. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une tour de refroidissement hybride particulièrement efficace, économique, facile à monter ainsi qu'à nettoyer, et permettant de réduire sensiblement les risques de détérioration de ses éléments lors de son fonctionnement dans des conditions climatiques sévères. A cet effet, l'invention a pour objet une tour de refroidissement hybride pourvue d'un corps d'échange thermique et d'une batterie anti-panache traversés par le fluide à refroidir et par un gaz de refroidissement, la batterie anti-panache étant montée en aval du corps d'échange thermique et comprenant des collecteurs reliés par au moins une conduite de circulation du fluide à refroidir. Selon un aspect de l'invention, la conduite de circulation est sensiblement rectiligne, chaque extrémité de ladite conduite étant située à l'intérieur d'un des collecteurs. On entend ici par sensiblement rectiligne , une conduite de circulation dépourvue de portions courbes. La conduite de circulation présente ainsi sensiblement une forme de droite. En d'autres termes, la conduite de circulation est constituée par une portion sensiblement rectiligne. Avec une telle tour de refroidissement hybride, il devient ainsi possible de limiter sensiblement le risque d'éclatement de la conduite lors du fonctionnement de la tour lorsque la température extérieure est relativement basse, lors d'un fonctionnement à faible charge thermique ou encore lors d'un bouchage d'une des conduites de circulation par des impuretés. En effet, lors d'une éventuelle formation de gel au niveau de la conduite de circulation, le fluide de transfert de chaleur en partie solidifié occupe, à l'intérieur de la conduite de circulation, un volume plus important que sous une forme liquide et vient en contact contre la paroi de ladite conduite. La conduite de circulation étant dépourvue de portions courbes, la glace peut se dilater librement vers les collecteurs sans faire éclater la conduite de circulation. En outre, la disposition des extrémités de la conduite à l'intérieur des collecteurs présente l'avantage d'éviter la mise en place d'une jonction entre la conduite de circulation et les collecteurs, par exemple à l'aide de raccords, pouvant générer la formation d'un coude, entre une extrémité de la conduite et un des collecteurs, favorisant ainsi le risque de bouchage et générant ainsi la détérioration de la batterie anti-panache en cas de gel partiel du fluide à refroidir. En d'autres termes, l'utilisation d'une conduite de circulation sensiblement rectiligne combinée au montage des extrémités de la conduite à l'intérieur des collecteurs permet ainsi d'accroître la sûreté de fonctionnement sans dommages de la batterie anti-panache et de la tour de refroidissement hybride dans des conditions climatiques particulièrement sévères. Par ailleurs, l'utilisation de conduites de circulation sensiblement rectilignes permet une diminution sensible du coût de fabrication de la batterie anti-panache ainsi qu'un nettoyage complet et aisé. Dans un mode de réalisation, des collecteurs d'entrée et de sortie sont montés sur des côtés opposés de la batterie anti-panache. Dans un autre mode de réalisation, la batterie anti-panache comprend un collecteur intermédiaire, des collecteurs d'entrée et de sortie, et des conduites de circulation reliant le collecteur intermédiaire aux collecteurs d'entrée et de sortie, lesdits collecteurs d'entrée et de sortie étant montés sur un même côté de la batterie antipanache. Avantageusement, la tour comprend une pluralité de conduites de circulation, la section de passage globale desdites conduites étant supérieure à la section de passage de chaque collecteur. De préférence, la section de passage globale des conduites de circulation est inférieure ou égale à 2,2 fois la section de passage de chaque collecteur. La tour de refroidissement hybride peut avantageusement comprendre un élément de sécurité, disposé au niveau d'un collecteur de sortie relié à la conduite de circulation, et apte à permettre la circulation de fluide de transfert de chaleur lorsque la température dudit fluide à l'intérieur du collecteur est inférieure à une température prédéterminée. Un tel élément de sécurité présente l'avantage de permettre une circulation de fluide à l'intérieur de la conduite de circulation, du collecteur d'entrée, mais également au niveau d'un collecteur de sortie relié à ladite conduite provoquant une circulation de fluide de transfert de chaleur à une température plus élevée et permettant ainsi d'accroître la sûreté de fonctionnement de la tour de refroidissement hybride, en provoquant le dégel des parties du fluide pouvant être éventuellement gelées. De préférence, la batterie anti-panache peut comprendre une pluralité de conduites de circulation à ailettes. Les conduites de circulation peuvent être raccordées sur un carter de la batterie antipanache. Avantageusement, le corps d'échange thermique comprend un assemblage d'éléments en matière synthétique. L'invention concerne également une batterie anti-panache comprenant des collecteurs d'un fluide à refroidir reliés par au moins une conduite de circulation. La conduite de circulation est sensiblement rectiligne, chaque extrémité de ladite conduite étant située à l'intérieur d'un des collecteurs. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par le dessin annexé représentant schématiquement une tour de refroidissement hybride selon l'invention. Sur la figure, on a représenté l'architecture générale d'une tour de refroidissement hybride selon l'invention, référencée 1 dans son ensemble, et comprenant une enveloppe 2 à parois verticales à l'intérieur de laquelle est monté, sensiblement à mi-hauteur, un corps d'échange 3 thermique. Le corps d'échange 3 peut être du type à film , et se présente sous la forme d'éléments en matière synthétique thermoformée dit packing . Le corps d'échange 3 thermique est ici fixé aux parois latérales de l'enveloppe 2. Il est également envisageable de prévoir des éléments de support fixés contre les parois latérales de l'enveloppe 2 sur lesquels est monté le corps d'échange 3. La tour 1 est pourvue d'un système de distribution d'eau à refroidir, ici un tube 4 de distribution pourvu de disperseurs 4a et monté à proximité de l'extrémité supérieure de l'enveloppe 2, et d'un groupe moto- ventilateur 5 fixé latéralement à l'extérieur de ladite enveloppe 2 et permettant de générer un flux d'air ascendant illustré schématiquement par les flèches référencées 6a et 6b. La tour 1 comprend également un bassin 7 dans lequel est récupérée l'eau projetée par le tube de distribution 4 et ruisselant sous forme de film ou de gouttes sur le corps d'échange 3 thermique. Une conduite 8, montée ici du côté opposé au groupe moto-ventilateur 5, traverse une paroi de l'enveloppe 2. La conduite 8 est pourvue d'une pompe de circulation 9 pour permettre une circulation, illustrée schématiquement par la flèche 10, de l'eau ainsi refroidie et récupérée, en direction de procédés industriels ou d'installations de climatisation à refroidir. La tour 1 comprend également une batterie anti-panache 11 montée contre l'extrémité supérieure de l'enveloppe 2, et en aval du corps d'échange 3 thermique en considérant le sens de circulation du flux d'air ascendant 6a, 6b. La batterie anti-panache 11 est munie d'un carter 12, d'une pluralité de conduites 13 de circulation à ailettes, et de collecteurs d'entrée et de sortie 14, 15 disposés latéralement de part et d'autre dudit carter. Le carter 12, de forme générale rectangulaire et s'étendant le long de la tour 1, est fixé sur l'enveloppe 2. Le carter comprend des ouvertures inférieure et supérieure 16, 17 aptes à permettre respectivement l'entrée et la sortie du flux d'air 6b ascendant, au niveau de la batterie antipanache 11. Le carter 12 comprend également des orifices d'entrée et de sortie 18, 19 ménagés au niveau des parois latérales du carter 12, lesdits orifices étant sensiblement en regard l'un par rapport à l'autre. Les conduites 13, identiques entre elles, sont disposées dans un même plan horizontal et peuvent être régulièrement espacées. Les conduites 13 s'étendent transversalement entre les orifices d'entrée et de sortie 18, 19. Chaque conduite 13 présente une portion rectiligne dépourvue de coudes, et débouche à chacune de ses extrémités à l'intérieur des collecteurs 14, 15. En d'autres termes, les extrémités des conduites 13 sont en saillies vers l'extérieur par rapport au carter 12, et affleurent ici sensiblement avec les bords latéraux internes des collecteurs 14, 15. Les conduites 13 peuvent avantageusement être montées à l'intérieur du carter 12 par collage, par exemple avec de la résine synthétique, pour d'obtenir une batterie anti-panache 11 et une tour hybride à faible coût. Les collecteurs 14, 15, sont fixés sur des faces extérieures latérales opposées du carter 12, et situés hors du flux d'air 6b ascendant. Les collecteurs 14, 15 s'étendent longitudinalement le long du carter 12, et présentent ici en section droite un profil sensiblement rectangulaire. Bien entendu, il est également envisageable de prévoir des collecteurs de section circulaire, ou d'autres types. Chaque collecteur 13, 14 présente une section de passage supérieure à la section de passage élémentaire d'une conduite 13 de manière à diminuer le risque de forrnation de glace à l'intérieur desdits collecteurs 14, 15 tout en favorisant également, lors d'une solidification partielle du fluide à l'intérieur d'une conduite 13 de circulation, la dilatation de la glace vers l'extérieur de ladite conduite. Avantageusement, le rapport entre la section de passage globale desdites conduites 13 et la section de passage de chaque collecteur 14, 15 est inférieur ou égal à 2,2. On entend ici par section de passage globale , la somme des sections élémentaires de passage des conduites 13 de circulation traversées par le fluide à refroidir. Bien entendu, le positionnement des collecteurs d'entrée et de sortie 14, 15 est nullement limitatif, il est également envisageable de prévoir un montage desdits collecteurs 14, 15 sur un même côté du carter de la batterie 11 anti-panache, la batterie anti-panache comprenant dans ce cas un collecteur intermédiaire monté sur un côté opposé du carter de manière à conserver des conduites de circulation sensiblement rectilignes reliant d'une part le collecteur d'entrée au collecteur intermédiaire et d'autre part le collecteur de sortie au collecteur intermédiaire. Sur une face latérale du collecteur 14, 15 opposée au carter 12, est ménagée une ouverture 14a, 15a pour permettre un nettoyage aisé des collecteurs 14, 15 et des conduites de circulation 13. Un flasque d'étanchéité 21, 22 est monté de manière démontable sur le collecteur 14, 15 pour recouvrir l'ouverture 14a, 15a. A partir du collecteur 14, le fluide à refroidir présentant une température supérieure à celle du flux d'air 6b est véhiculé à l'intérieur des conduites 13 de circulation, représenté schématiquement par la flèche 20, en direction du collecteur 15. Des calories du fluide à refroidir sont prélevées lors de l'échange thermique avec le flux d'air 6b traversant la batterie anti-panache 11, ledit fluide présentant ainsi une température sensiblement inférieure au niveau du collecteur 15 par rapport à celle du fluide au niveau du collecteur 14. La tour 1 comprend également un élément de sécurité (non représenté), monté au niveau d'un collecteur 15, et pouvant par exemple se présenter sous la forme d'une vanne de régulation thermostatique se déclenchant lorsque la température de fluide de transfert de chaleur est inférieure à une température prédéterminée, par exemple de l'ordre 1 C, et permettant ainsi une évacuation vers l'extérieur du fluide refroidi et un renouvellement par un fluide présentant une température supérieure. La batterie anti-panache et la tour de refroidissement hybride présentent ainsi de nombreux avantages parmi lesquels une fabrication à faible coût ainsi qu'une possibilité de fonctionnement à des températures relativement basses en limitant sensiblement les éventuels risques de détérioration de ses éléments. REVENDICATIONS 1/ Tour de refroidissement hybride pourvue d'un corps d'échange (3) thermique et d'une batterie anti-panache (11) traversés par le fluide à refroidir et par un gaz de refroidissement, la batterie anti-panache (11) étant montée en aval du corps d'échange thermique et comprenant des collecteurs (14, 15) reliés par au moins une conduite de circulation (13) du fluide à refroidir, caractérisée en ce que la conduite de circulation (13) est sensiblement rectiligne, chaque extrémité de ladite conduite (13) étant située à l'intérieur d'un des collecteurs. 2/ Tour selon la revendication 1, caractérisée en ce que des collecteurs (14, 15) d'entrée et de sortie sont montés sur des côtés opposés de la batterie anti-panache. 3/ Tour selon la revendication 1, caractérisée en ce que la batterie antipanache comprend un collecteur intermédiaire, des collecteurs (14, 15) d'entrée et de sortie, et des conduites de circulation reliant le collecteur intermédiaire aux collecteurs d'entrée et de sortie, lesdits collecteurs (14, 15) d'entrée et de sortie étant montés sur un même côté de la batterie anti-panache. 4/ Tour selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tour comprend une pluralité de conduites de circulation, la section de passage globale desdites conduites étant supérieure à la section de passage de chaque collecteur. 5/ Tour selon la revendication 4, caractérisée en ce que la section de passage globale des conduites est inférieure ou égale à 2,2 fois la section de passage de chaque collecteur. 6/ Tour selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément de sécurité, disposé au niveau du collecteur de sortie et apte à permettre une circulation de fluide à refroidir lorsque la température dudit fluide à l'intérieur du collecteur est inférieure à une température prédéterminée. 7/ Tour selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la batterie anti-panache comprend une pluralité de conduites de circulation à ailettes. 8/ Tour selon la revendication 7, caractérisée en ce que les conduites de circulations sont raccordées sur un carter (12) de la batterie antipanache. 9/ Tour selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps d'échange (3) thermique comprend un assemblage d'éléments en matière synthétique. 10/ Batterie anti-panache comprenant des collecteurs (14, 15) reliés par au moins une conduite de circulation (13), caractérisée en ce que la conduite de circulation (13) est sensiblement rectiligne, chaque extrémité de ladite conduite (13) étant située à l'intérieur d'un des collecteurs.