Compresseur refroidi par air ou refroidi par eau

Comment fonctionne un compresseur refroidi par air ?

Les compresseurs refroidis par air utilisent de l'air pour diminuer la température de l'air comprimé et de tout autre matériau présent. Lorsque le compresseur chauffe, le circuit de refroidissement de l'air réduit l'air chaud passant par le ventilateur et le radiateur. Les compresseurs refroidis par air constituent le système de refroidissement le plus courant et sont plus faciles à utiliser que les systèmes refroidis par eau.

L’industrie peut économiser sur ses factures de services publics en utilisant l’énergie pour chauffer les bâtiments ou alimenter les batteries de préchauffage afin de récupérer les pertes de chaleur des compresseurs refroidis par air. Le circuit dirige la chaleur vers la zone équipée du ventilateur, mais si le bâtiment n'a pas besoin de plus de chaleur, l'unité libère l'air chaud dans l'atmosphère, contrôlé par un thermostat ou un registre d'air.

Comment fonctionne un compresseur refroidi par eau ?

Dans les compresseurs à refroidissement par eau, l'air comprimé et les autres substances présentes lors de la compression sont refroidis par un liquide de refroidissement provenant d'une unité externe. Le circuit de refroidissement réduit la chaleur grâce à des échangeurs à calandre et à tubes, qui transfèrent la chaleur de l'air comprimé au circuit de liquide de refroidissement. Ce mécanisme distingue les compresseurs à refroidissement par eau des compresseurs à refroidissement par air, qui utilisent un système de ventilateur et de radiateur. Le refroidissement par eau est plus fréquent sur les machines de forte puissance, et l'eau de refroidissement elle-même absorbe environ 90 % de l'énergie thermique générée par le moteur électrique du compresseur, ce qui réduit les besoins en ventilation autour de l'équipement.

Les entreprises peuvent réutiliser l'eau produite par les compresseurs dans les systèmes de chauffage à eau chaude, généralement pour la douche, le nettoyage ou la lessive. Un compresseur à vis refroidi à l'eau peut permettre à une entreprise d'investir dans un chauffe-eau plus petit puisque vous n'aurez pas besoin d'autant d'eau chaude.

Pourquoi votre compresseur d'air a-t-il besoin d'un système de refroidissement ?

Les compresseurs d'air nécessitent un refroidissement car la compression génère de la chaleur qui doit être évacuée avant que l'air ne circule en aval.

Dans les compresseurs d'air rotatifs à vis à injection d'huile, la majeure partie de la chaleur est évacuée en interne par la circulation d'huile (également appelée liquide de refroidissement). L'air qui sort du compresseur est très chaud et doit être refroidi avant de descendre en aval ; les températures de sortie typiques des compresseurs à vis à injection d'huile peuvent dépasser 160 °F. Les températures de décharge des compresseurs d'air sans huile ou des compresseurs alternatifs à deux étages peuvent être de 300 à 350 °F. Ces températures élevées peuvent causer des problèmes en aval dans les systèmes d'air comprimé, notamment les sécheurs d'air.

Les sécheurs d'air sont conçus pour des températures d'entrée ne dépassant pas 100 °F. Lorsque la température est élevée, le sèche-linge ne fonctionne pas efficacement. L'air plus chaud transporte plus d'humidité, ce qui met à rude épreuve le système de séchage. Si le sèche-linge n'élimine pas suffisamment d'humidité, de la condensation peut se former dans d'autres parties du système de distribution à mesure que l'air refroidit. Trop de chaleur peut entraîner d’autres problèmes :

Une chaleur excessive peut dégrader les joints et éliminer le lubrifiant des outils et équipements en aval, entraînant une défaillance prématurée des composants du système.

Le fait de ne pas contrôler la chaleur générée par la compression de l’air chauffera la salle du compresseur et son environnement, provoquant potentiellement une surchauffe du compresseur d’air lui-même.

Si le compresseur fonctionne à l'intérieur, la chaleur excessive générée par le compresseur peut mettre à rude épreuve le système de climatisation en été.

Coûts énergétiques du refroidissement par air par rapport au refroidissement par eau

Lorsque vous examinez les coûts énergétiques de chaque système de refroidissement par compresseur d’air, vous devez garder à l’esprit les facteurs suivants :

consommation d'énergie

Les unités refroidies par air consomment généralement un peu plus d'électricité que les unités refroidies par eau de même capacité, car les ventilateurs doivent déplacer de grands volumes d'air.

Coût total

Cependant, les systèmes refroidis par eau engendrent des coûts récurrents liés à l'approvisionnement en eau, à son traitement et à l'électricité de la tour de refroidissement, qui dépassent généralement les économies d'énergie réalisées sur les ventilateurs. Une fois pris en compte les coûts d'eau et de traitement, les unités refroidies par air présentent généralement un coût total d'exploitation inférieur.

Capacité à récupérer des ressources

Les systèmes de refroidissement par compresseur fournissent des ressources réutilisables pour compenser les coûts de la facture énergétique. Si vous pouvez réutiliser l'eau de votre compresseur refroidi à l'eau pour préchauffer votre chaudière, vous pouvez économiser sur vos factures de gaz et de chauffage. Vous pouvez également utiliser l’air chaud d’un compresseur refroidi par air pour réchauffer une pièce et alimenter un échangeur de chaleur fluide.

Exigences relatives aux compresseurs refroidis par air

Les compresseurs refroidis par air nécessitent un débit d'air de refroidissement et un espace suffisants pour assurer une circulation d'air adéquate. Un espace insuffisant à l'entrée ou à la sortie d'air peut engendrer des problèmes de régulation de température, provoquant des arrêts inopinés ou des pannes d'équipement, et par conséquent des temps d'arrêt non planifiés si la température de la salle des compresseurs devient excessive.

Pour protéger votre équipement et assurer la continuité de votre production, installez des conduits de ventilation des deux côtés du compresseur afin de permettre une bonne circulation de l'air. Si votre entreprise a besoin de plus d'espace pour des équipements supplémentaires, l'installation d'un compresseur refroidi à l'eau est la solution idéale.

Exigences relatives aux compresseurs refroidis à l'eau

Les compresseurs refroidis à l'eau nécessitent une eau de refroidissement de haute qualité pour fonctionner. Si votre eau provient d'un lac, de l'océan, d'un puits ou d'une rivière, vous aurez besoin de tours de refroidissement et d'un système en circuit fermé pour la filtrer, préserver sa qualité et prolonger la durée de vie du système.

À moins que votre bâtiment ne dispose déjà de cet équipement, vous devrez inclure les coûts d'achat, d'installation et d'entretien de cette nouvelle machine et du compresseur refroidi à l'eau. Si vous disposez d'un système de refroidissement en boucle fermée sur le site, assurez-vous qu'il peut accueillir votre compresseur refroidi par eau avant de l'installer.

Les systèmes de refroidissement par eau se répartissent généralement en trois catégories : ouverts, à recirculation et en circuit fermé. Chacune présente des compromis différents entre consommation d’eau, complexité d’installation et efficacité de dissipation thermique. Les systèmes en circuit fermé sont généralement privilégiés pour minimiser la consommation d’eau en fonctionnement industriel continu. Les systèmes ouverts peuvent puiser l’eau dans des sources naturelles telles que des étangs, des rivières, des lacs ou des puits, au lieu du réseau d’eau potable, mais les restrictions de rejet locales peuvent imposer une configuration en circuit fermé.

Quel système choisir ?

Les compresseurs d'air peuvent servir à diverses applications industrielles, mais vous devez choisir le type le mieux adapté à votre entreprise. Voici quelques facteurs à prendre en compte lors de la recherche d’un compresseur d’air approprié :

coûts d'exploitation et de ressources

Face à la hausse du coût du traitement de l'eau, il est essentiel d'évaluer les dépenses liées à l'utilisation et à l'entretien de votre équipement. Les systèmes de refroidissement d'air par eau consomment davantage d'eau pour abaisser la température de l'air, ce qui les rend généralement plus onéreux à l'usage, même si l'impact exact sur les coûts varie selon l'installation. Les compresseurs à vis refroidis par air consomment moins d'eau et, en général, certains modèles offrent des coûts d'achat et d'installation inférieurs à ceux des alternatives refroidies par eau.

exigences de la demande en air

Évaluez le débit d'air (en pieds cubes par minute, cfm), la puissance (en chevaux) et la pression (en livres par pouce carré, psi) du compresseur. La puissance indique sa capacité à répondre à des besoins importants en air comprimé ; le débit d'air (cfm) indique la quantité d'air que le compresseur peut facilement produire par minute pour vous fournir la pression requise. Comparez les valeurs de débit d'air (cfm) et de pression (psi) pour déterminer le compresseur qui répondra aux besoins de votre outil et à vos exigences énergétiques.

Le type d'outil utilisé dans votre secteur d'activité

Tenez compte de la puissance requise par votre équipement et déterminez les valeurs de débit (cfm) et de pression (psi) adaptées à votre compresseur d'air.

Agencement de la salle des compresseurs

Avant de choisir un compresseur d'air, assurez-vous que la pièce est suffisamment spacieuse. Si l'espace est limité, vous pouvez opter pour plusieurs petits compresseurs et les installer à différents endroits de l'usine plutôt que d'acheter un seul gros compresseur. Les compresseurs à vis rotatifs de faible puissance sont généralement disponibles uniquement en version refroidie par air, ce qui restreint les options de refroidissement par eau pour les petites installations.

ventilation de la salle des compresseurs

Les compresseurs à air nécessitent un débit d'air suffisant pour fonctionner et réguler leur température. Ils requièrent généralement un espace conséquent pour éviter la surchauffe. Une ventilation insuffisante peut entraîner une surchauffe et l'arrêt des équipements, retardant ainsi le projet. Il est donc important d'éloigner les compresseurs à air des sources de chaleur telles que les chaufferies. Pour un fonctionnement continu, privilégiez un modèle plus puissant ; pour une utilisation intermittente, un modèle plus petit peut suffire. Les compresseurs à eau sont adaptés aux espaces restreints et aux températures élevées. Ils sont généralement utilisés dans les machines de forte puissance où les charges thermiques sont plus importantes.

Cela dit, les systèmes refroidis par eau ne sont pas systématiquement le meilleur choix, même s'ils gèrent bien la chaleur. Les installations dépourvues d'une conduite d'eau dédiée, d'un système de traitement et d'une infrastructure de retour ou de recirculation ne sont généralement pas adaptées aux compresseurs refroidis par eau, malgré leurs avantages en matière de dissipation thermique. En l'absence de ces éléments, les exigences supplémentaires en matière de plomberie et de maintenance peuvent annuler les gains de refroidissement, rendant ainsi un système refroidi par air plus pratique, malgré ses besoins en espace et en ventilation.