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Dans cette première partie d’un article en deux volets, nous allons nous plonger au cœur du circuit hydraulique d’une installation CVC : volume minimum d’eau, protection du circuit, méthodes d’installation, astuces pratiques et gestion de plusieurs machines en parallèle.
Volume d’eau minimum
Les refroidisseurs de liquide et les pompes à chaleur nécessitent une certaine quantité d’eau pour fonctionner correctement. Chaque circuit frigorifique est entraîné par un ou plusieurs compresseurs disposant de tolérances de sécurité, notamment une durée de fonctionnement minimale. Quand il démarre, un compresseur ne peut pas s’arrêter aussitôt : il doit tourner un minimum de temps, puis rester à l’arrêt suffisamment longtemps avant un nouveau cycle. C’est ce qui assure sa bonne lubrification et évite des démarrages trop fréquents qui réduiraient sa durée de vie.
Une quantité suffisante d’eau permet de respecter ces contraintes et favorise la stabilité de la température autour du point de consigne grâce à l’inertie thermique.
Imaginons une tasse d’eau comparée à une grande cuve, et un compresseur capable de produire 25 kW de refroidissement à charge minimale. Le compresseur démarre et doit tourner pendant 3 minutes. Dans le cas de la tasse, le volume étant trop faible par rapport aux 25 kW disponibles pendant 3 minutes, on risque de sur-refroidir l’eau et de la geler. Ce scénario rend impossible une stabilité du point de consigne en fonctionnement à faible charge. En revanche, avec une cuve d’eau, l’inertie du système est suffisante pour permettre au compresseur de dépasser ce temps de marche minimal et d’entrer dans une régulation normale, sans risque de dépasser le point de consigne. C’est l’une des raisons pour lesquelles il est crucial de bien comprendre non seulement les besoins, mais aussi les besoins minimaux et moyens, lors du dimensionnement d’un tel équipement.
Cette logique s’applique aussi aux pompes à chaleur air-eau, mais à l’inverse, le risque porte sur une température trop élevée plutôt que sur le gel. Il faut également prendre en compte l’impact du dégivrage des batteries air. Lors d’un cycle de dégivrage, la machine produit de l’eau plus froide à sa sortie. Un volume d’eau suffisant limite alors les variations de température, ce qui améliore la stabilité et l’efficacité du système.
Reprenons l’image de la tasse et de la cuve, cette fois avec de l’eau chaude : si les conditions déclenchent un cycle de dégivrage, la température chute rapidement dans la tasse, provoquant une forte déviation par rapport au point de consigne, nécessitant ensuite davantage d’énergie pour revenir à la consigne. Dans la cuve, la chute de température est limitée grâce à l’inertie, ce qui réduit l’écart et facilite le retour à la consigne.
Protection du circuit
Les refroidisseurs et pompes à chaleur utilisent (à la sortie de l’eau côté utilisateur) un échangeur de chaleur à plaques ou multitubulaire selon la puissance de l’appareil. Il est essentiel de protéger ces échangeurs contre les impuretés présentes dans le circuit d’eau. Des débris peuvent en effet réduire les performances thermiques et, notamment dans le cas des échangeurs à plaques, provoquer des blocages pouvant amener à une rupture locale par gel et une défaillance grave. L’usage d’une crépine à maillage ≤ 1 mm à l’entrée de chaque échangeur est donc vivement conseillé pour préserver la garantie de l’appareil.
La qualité de l'eau est également déterminante pour la performance et la durabilité du système. Pensez à nettoyer et traiter les circuits de manière appropriée. Et bien entendu, en cas d’utilisation à des températures inférieures à 5 °C — ou dans des conditions ambiantes froides — l’ajout de glycol est recommandé pour éviter le gel.
Installation
Au-delà du fonctionnement, certaines bonnes pratiques facilitent la maintenance, l’optimisation et le diagnostic futur. Mais comment comprendre ce qui se passe si l’on ne peut pas mesurer le fonctionnement ? Il faut prévoir des points adaptés pour mesurer la pression, la température ou le débit d’eau. Les manomètres et thermomètres installés directement sur la tuyauterie risquent de devenir imprécis ou de tomber en panne s’ils sont exposés aux intempéries. Installez plutôt des points de test isolables, notamment à l’entrée et à la sortie de l’équipement afin que les techniciens puissent utiliser un matériel étalonné pour contrôler le fonctionnement. Il faut également prévoir un moyen de mesurer le débit d’eau traversant la machine.
La crépine doit être installée avec des vannes d’isolement en amont et en aval afin d’éviter de vidanger de larges portions du circuit, surtout si celui-ci contient du glycol ou d’autres produits coûteux.
Pour l’installation d’un détecteur de débit (flow switch), respectez les préconisations de l’appareil : souvent, une longueur équivalente à 5 diamètres de tuyau est nécessaire en amont pour garantir une juste mesure. Si votre système utilise un fluide A3 (type R32, R290…), le point de détection devrait être hors zone ATEX.
Enfin, il est indispensable de disposer d’un schéma hydraulique tel que posé (« as built ») pour éviter de se perdre dans le dédale des tuyaux. N'hésitez pas alors à solliciter l’appui du fabricant.
Machines multiples
Lorsque plusieurs équipements sont installés en parallèle, il est crucial de gérer correctement les débits pour éviter le mélange de températures qui obligeraient les machines à travailler davantage, et donc à consommer plus d’énergie.
Les débits doivent être équilibrés par rapport à l’énergie produite/consommée afin d’assurer un fonctionnement optimal. Cela peut être réalisé en mettant en place des circuits à débit variable, dont la logique de régulation peut être intégrée directement dans la machine, ce qui simplifie considérablement l’installation.
Par exemple, le système MultiLogic de chez Swegon permet un contrôle efficace même dans des configurations à débit constant : les pompes internes ne se déclenchent que si leur compresseur est en fonctionnement, réduisant ainsi le gaspillage d’énergie. MultiLogic gère aussi la coordination des cycles de dégivrage entre plusieurs équipements, minimisant leur impact global et évitant que la GTC ait à piloter directement les séquences. Cette fonctionnalité permet de réduire la quantité totale d’eau nécessaire en orchestrant les cycles de dégivrage.
