Fonctionnement d’un groupe d’eau glacée : principe, composants, avantages

Le fonctionnement d’un groupe d’eau glacée repose sur un cycle thermodynamique utilisé pour produire et distribuer du froid dans des environnements professionnels. Présent dans la climatisation à eau glacée ou le refroidissement de process industriel, ce système s’adapte aux contraintes des bâtiments tertiaires et des installations techniques. Il contribue à réduire la consommation énergétique et l’usage de fluides frigorigènes, tout en répondant aux exigences de sécurité d’exploitation et de maintenance.

Un groupe d’eau glacée, aussi connu sous le nom de chiller, est un dispositif qui produit de l’eau refroidie en utilisant un circuit frigorifique. Le froid n’est pas diffusé directement par le fluide frigorigène, mais par un fluide intermédiaire, l’eau ou l’eau glycolée, qui transporte les frigories via un circuit de refroidissement. Ce système est donc qualifié de détente indirecte.

Le chiller peut fonctionner selon deux principes : la compression mécanique ou l’absorption. Le premier repose sur l’action d’un compresseur pour générer le froid, tandis que le second valorise la récupération de chaleur issue d'autres processus pour produire de l’énergie frigorifique.

Les groupes d’eau glacée sont utilisés pour des applications de climatisation à eau glacée ou de refroidissement de process industriel. Ils s’intègrent dans divers environnements comme :

• Les bâtiments tertiaires : bureaux, hôtels, hôpitaux, centres commerciaux.
• Les sites industriels : industries pharmaceutiques, agroalimentaires, chimiques, mécaniques.
• Les entrepôts de stockage, cuisines collectives ou data centers, où le maintien d’une température constante est requis.

Selon la configuration, l’installation peut être prévue en monobloc extérieur, en local technique ou en containers aménagés, à proximité des zones à climatiser ou à refroidir.

Le fonctionnement d’un groupe de production d'eau glacée repose sur un cycle frigorifique structuré autour de quatre composants essentiels :

• Le compresseur frigorifique : il comprime le fluide frigorigène, augmentant sa pression et sa température.
• Le condenseur : il reçoit ce fluide à haute pression, le refroidit en le faisant passer de l’état gazeux à l’état liquide.
• Le détendeur : il abaisse la pression du fluide, ce qui réduit sa température.
• L’évaporateur : il absorbe la chaleur de l’eau en évaporant le fluide frigorigène, générant ainsi de l’eau glacée.

L’eau glacée ainsi produite circule ensuite via une pompe dans un réseau hydraulique vers différents émetteurs. Cette boucle se répète pour maintenir une température constante dans l’environnement à refroidir.

Outre le cœur frigorifique composé du compresseur, du condenseur, du détendeur et de l’évaporateur, d’autres éléments complètent un chiller :

• Les émetteurs : comme les ventilo-convecteurs, les échangeurs thermiques ou les centrales de traitement d’air. Ils assurent le transfert de froid à l’air ambiant.
• Les vannes d’inversion de cycle permettent une fonction réversible pour produire du chauffage.
• Des dispositifs de sécurité comme les pressostats haute et basse pression protègent l’installation.
• Des filtres déshydrateurs et voyants liquides assurent un contrôle précis de la qualité du fluide.

Ces composants sont généralement pris en compte lors de l’achat d’un groupe d’eau glacée, car ils influencent le dimensionnement, la configuration du système et les conditions de maintenance. L’ensemble constitue une installation technique conçue pour répondre aux besoins en refroidissement dans un cadre professionnel, en tenant compte des contraintes liées à la sécurité d’exploitation et à l’entretien du circuit.

Dans le fonctionnement d’un groupe froid d’eau glacée, le mode de condensation détermine comment les calories sont évacuées pour produire de l’eau refroidie. Deux configurations sont utilisées selon les ressources disponibles et les contraintes du site.

• Condensation air/eau : ce système utilise les calories de l’air extérieur pour refroidir l’eau via un échange thermique. Le groupe d’eau glacée air/eau est installé en extérieur, notamment lorsque l’eau n’est pas accessible. L’air limite les risques liés à la stagnation de l’eau, comme ceux associés à la légionellose.
• Condensation eau/eau : le groupe d’eau glacée eau/eau repose sur une source d’eau (nappe phréatique, tour de refroidissement, château d’eau) pour capter les calories. Il permet d’obtenir une puissance frigorifique stable, même lorsque les températures extérieures sont élevées. Cette configuration est généralement installée en intérieur. Un suivi régulier du réseau hydraulique est recommandé pour assurer le bon fonctionnement.

La configuration d’un chiller réduit le risque de fuite dans les réseaux hydrauliques, facilite les opérations de maintenance et permet une régulation de température stable. Certains modèles offrent un fonctionnement réversible, capable de fournir du froid en été et du chaud en hiver selon les besoins du site. Ce type d’équipement peut répondre aux exigences des normes sur la maintenance d’un groupe froid, notamment en ce qui concerne les contrôles d’étanchéité, le suivi des pressions ou la vérification du circuit d’eau.

L’utilisation restreinte de fluides frigorigènes contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, en phase avec les réglementations environnementales en vigueur. Le circuit de refroidissement fonctionne en boucle fermée, ce qui limite les pertes thermiques et permet une installation en intérieur ou en extérieur. Le chiller peut ainsi s’intégrer dans un réseau hydraulique conçu pour des bâtiments tertiaires, des locaux industriels ou des infrastructures techniques.