Retour d’expérience – L’université de l’Utah abandonne les tours de refroidissement au profit du free cooling

Le campus de l’Utah State University à Logan a vu ses capacités augmenter au rythme de ses étudiants, plus de 20 000 aujourd’hui, et de ses formations diplômantes, 168. Ce qui en corollaire a entraîné l’explosion des demandes énergiques et de refroidissement, ce qui s’est traduit par la construction d’une centrale énergétique qui assure le refroidissement de la majeure partie du campus.

A l’origine, il y a 16 ans, le campus s’est équipé d’un système de refroidissement par évaporation composé d’une tour de refroidissement à boucle ouverte à six cellules d’une capacité de 6 000 tonnes, desservie par quatre refroidisseurs (deux d’une capacité de 1 800 tonnes chacun et les deux autres de 900 tonnes chacun) qui desservent les condenseurs des refroidisseurs à eau. Les tours de refroidissement rejettent la chaleur de la boucle d’eau du condenseur via le refroidissement par évaporation – le tout accompagné de la projection de produits chimiques polluants de traitement de l’eau -, permettant aux refroidisseurs de fournir de l’eau glacée à la boucle de refroidissement du campus.

A Logan, l’hiver la température varie de -10° à -30°, ce qui permet pendant la saison de chauffage, de faire chuter la charge de refroidissement du campus de plus de 90%. Car pendant environ la moitié de l’année, seules les salles de serveurs et une salle à température constante dans la bibliothèque nécessitent une capacité de refroidissement.

Par contre, pendant cette période, l’équipe de maintenance de l’université se bat pour atténuer les dommages causés par l’accumulation de glace aux tours de refroidissement, ce qui représente un défi d’entretien hivernal. Les supports de remplissage gèlent dans les tours et accumulent tellement de poids qu’ils finissent par endommager les unités, ce qui nécessite un remplacement complet du support de remplissage des cellules environ tous les dix ans, avec un coût élevé.

Les membres de l’équipe de maintenance ont commencé à rechercher des alternatives à la tour de refroidissement en boucle ouverte. Ils ont constaté que les conditions froides et sèches de la saison hivernale de l’Utah sont propices à l’utilisation d’un refroidisseur sec, un système de free cooling en boucle fermée. Le besoin de l’université a été évalué à 250 tonnes de refroidissement tout au long de l’hiver.

La décision a été prise de tester une solution de free cooling reposant sur un refroidisseur sec Evapco eco-Air. Un choix qui repose sur le prix compétitif de l’unité, sa construction en acier inoxydable (structure, enveloppe et serpentins), des dimensions physiques réduite (par rapport au système précédant) et de la capacité de refroidissement maximale. Des moteurs à commutation électronique alimentent 12 ventilateurs. Ce qui permet un contrôle complet de la vitesse du ventilateur de zéro à 100 % – un contrôle intelligent détermine la vitesse du ventilateur des unités -, et offre une efficacité énergétique accrue et ainsi que des niveaux de bruit réduits.

Le refroidisseur de fluide a été monté assez simplement sur le toit, dans l’espace laissé vacant par les tours. Le refroidisseur sec en boucle fermée utilise une solution de glycol à 40 % pour la protection contre le gel, ce qui résout l’une des principale problématique. Un grand échangeur de chaleur à plaques et châssis a été installé pour séparer la solution de glycol circulant dans le refroidisseur de la boucle d’eau glacée. L’échangeur est dimensionné pour un maximum de 2500 litres par minute, fournissant environ 375 tonnes de capacité de transfert de chaleur.

D’octobre 2019 à avril 2020, le système de tour de refroidissement en boucle ouverte a consommé 871 MW d’électricité. Sur la même période 2020/2021, le refroidisseur à fluide sec et les composants associés ont utilisé 691 MW. Soit une réduction d’énergie totale de 21%.

Les dépenses d’entretien ont également diminué. Les dommages à la tour de refroidissement et l’usure des refroidisseurs, des ventilateurs et des pompes ont été réduits. L’utilisation du refroidisseur à fluide sec a réduit les heures de travail nécessaires pour surveiller et entretenir le système. Dernier constat, plus écologique, il a également réduit la quantité de produits chimiques de traitement de l’eau nécessaires pour la tour en boucle ouverte.

Le REX complet avec les commentaires des acteurs de cette expérience sur Mission Critical (cliquer ici).

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