Glossaire Groupes industriels chaud/froid

Glossaire HKS

Analyse de risques

L‘analyse de risques doit être réalisée par le fabricant de l‘installation thermorégulatrice. Celle-ci sert à mettre en évidence les risques inhérents à l‘installation, en se référant aux conditions d‘exploitation prévues. L’installation sera conçue et fabriquée en tenant compte de l‘analyse de risques. Dans le manuel d’utilisation, le fabricant avertira l’exploitant des risques résiduels qu’il est impossible d’écarter par des solutions techniques, ainsi que des mesures à mettre en place par l’exploitant.

ATEX

La directive 94/9/EC, encore appelée ATEX 100a, fut promulguée par l‘UE pour harmoniser les exigences fondamentales de sécurité et de santé applicables aux équipements, systèmes de protection et composants dont l’utilisation est soumise aux règlementa-tions sur les zones à risque. La définition des équipements concerne également le risque d’explosion des dispositifs de sécurité, d’essai et de contrôle destinés à une utilisation hors zone à risque. La directive 94/9/EC s‘applique aux équipements électriques et non électriques, aux systèmes de protection et aux composants (moyens de production électriques et non électriques).

Capacité cryogénique

Dans le cas des échangeurs thermiques refroidis par un fluide, la capacité dépend toujours de la différence thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. La capacité diminue à mesure que la température d‘entrée baisse et tend vers zéro lorsque cette dernière atteint la température du fluide réfrigérant. Cette caractéristique est la même pour une réfrigération. La capacité cryogénique se rapporte toujours à une température d‘entrée définie. LAUDA se base sur une eau de refroidissement ou l‘air à une température de 20 °C pour les données de puissance des machines frigorifiques.

Capacité de chauffage

Dans le cas d‘un chauffage électrique, la capacité de chauffage est identique à la puissance absorbée par la résistance électrique intégrée. Elle correspond toujours à la capacité de chauffage maximale et demeure constante à toutes les températures de travail avec un chauffage électrique. Avec des échangeurs thermiques chauffés par un fluide, la capacité de chauffage dépend toujours de la différence thermique entre le fluide de chauffage et le fluide caloporteur. La capacité de chauffage diminue à mesure que la température d‘entrée augmente et tend vers zéro lorsque cette dernière atteint la température du fluide de chauffage. La puissance de la pompe est utile, mais n‘est pas prise en compte.

Chauffage en continu

Echangeur thermique chauffé électriquement ou par un autre moyen traversé en continu par un fluide. Un réchauffeur sert avant tout à réchauffer le fluide qui le traverse. Le débit de fluide est généralement assuré par une pompe.

Circuit de régulation

Englobe l‘ensemble des régulateurs (voir Point de régulation). Il comprend aussi les capteurs et les signaux, ainsi que leur traitement et leur acheminement (par ex. transformateur, bornes de connexion et lignes électriques).

Conception modulaire

Définit la structure modulaire permettant de concevoir et de réaliser tout type d’installation de thermorégulation à partir d’éléments identiques. Ce principe permet de réaliser des économies lors des étapes de planification, de conception, de mise en service, de documentation et de maintenance. La conception modulaire de nos installations vous garantit également un niveau de sécurité optimal.

Condenseur

Voir fluide frigorifique.

Correspond à l‘écart d‘une valeur réelle par rapport à la consigne prédéfinie

(Voir Circuit de régulation et Caractéristique de régulation).

Courbe caractéristique de la pompe

Schéma représentant la hauteur de refoulement par rapport au volume de refoulement.

Directive des équipements sous pression (DGRL 97/23 EG)

Aux termes de la DGRL, les installations thermorégulatrices sont considérées comme l’assemblage de divers équipements sous pression (vase d‘expansion, tuyauterie, robinetterie, soupape de sécurité etc.). A cet égard, les exigences de sécurité de base sont décrites dans l‘annexe I de la DGRL. La procédure d‘évaluation de la conformité à appliquer au groupe est fonction de la catégorie à laquelle il appartient, laquelle dépend par ailleurs de la catégorie de l‘équipement sous pression installé. A cet égard, les pièces dotées d‘une fonction de sécurité ne sont pas prises en compte. La catégorie définissant les risques potentiels dépend par contre de la pression de fonctionnement maximale, du fluide caloporteur, du volume et du type d‘équipement sous pression. Le fabricant doit, avant la mise sur le marché de l‘installation et conformément aux conditions de fonctionnement, intégrer le groupe à une catégorie et la soumettre à une procédure d‘évaluation de la conformité. L‘installation thermorégulatrice doit être désignée par le code CE et à partir de la catégorie II, par le numéro d‘identification du bureau de contrôle désigné.

Dispositifs de sécurité certifiés

En général, toutes les installations thermorégulatrices sont soumises à la directive concernant les équipements sous pression (voir DGRL 97/23 CE). Selon le fluide caloporteur et la température, les installations doivent être équipées de divers dispositifs de sécurité (soupapes de sécurité, pressostats, thermostats ou niveaustats). Ces dispositifs servent à protéger l‘installation thermorégulatrice lors d‘un dépassement des seuils autorisés.

Ecart de régulation permanent

Dans le cas d‘un régulateur proportionnel, il reste toujours un “écart de régulation permanent“. La variable de régulation sera toujours proportionnelle à l‘écart de régulation. Toute commande de régulation est associée à un écart de régulation.

Etude des risques

L’évaluation des risques, réalisée par l‘exploitant, doit tenir compte des données techniques de sécurité applicables du manuel d’utilisation fourni par le fabricant. Notamment: montage et intégration de l’unité thermorégulatrice dans l‘installation globale, mise en service, exploitation, maintenance et inspection, ainsi que toute indication concernant un usage inapproprié, dans la mesure où cet usage inapproprié n’est pas déjà empêché par la conception/les mesures techniques mises en oeuvre.

Evaporateur

Voir fluide frigorifique.

Fluide caloporteur

Définit tout fluide utilisé pour transporter ou extraire l‘énergie du consommateur. Le flui-de caloporteur est amené de l’application par la pompe de recirculation de l‘installation thermorégulatrice. Plus la quantité de caloporteur recirculée est importante, plus la différence thermique est faible au niveau du consommateur. Plus la différence thermique est faible, plus la régulation est précise.

Fluide frigorifique

Substance du processus frigorigène se trouvant dans le système frigorifique fermé. Le compresseur l‘aspire hors de l‘évaporateur où elle passe à l‘état gazeux sous l‘effet de l‘absorption thermique. Dans la partie la plus chaude de l‘évaporateur un fluide refroidit sous l‘effet de l‘élimination de la chaleur. Dans la partie haute pression du compresseur, le réfrigérant se liquéfie dans le condenseur sous l‘effet du dégagement de chaleur. Le condenseur est refroidi par eau ou par air.

GMP/FDA

L‘unité thermorégulatrice doit être qualifiée pour les processus au cours desquels la température de réaction ou le pilotage de la température est critique. La qualification s‘effectue selon les pratiques GMP (« Good Manufacturing Practice »). Lorsqu‘un médicament par exemple est fabriqué pour le marché américain, le processus de fabrication et l‘équipement du processus, y compris l‘installation thermorégulatrice sont soumis aux exigences de la FDA américaine « Food and Drug Administration ».

Grandeur de réglage

Commande de réglage d‘un régulateur, qui agit sur l‘élément de contrôle.

Hauteur de refoulement

La hauteur de refoulement est une valeur théorique utilisée à la place de la pression de refoulement dans la courbe caractéristique de la pompe. L’avantage de la hauteur de refoulement est qu’elle peut s’appliquer à tous les liquides. On calcule ensuite la pression de refoulement pour le liquide refoulé, en multipliant la densité par la hauteur de refoulement (voir pression de refoulement).

Interface (électrique)

Permet d’échanger des données et peut être établie sur une base analogique (le plus souvent des signaux normalisés, 4-20 mA ou 0-10 V) ou numérique. S’agissant des interfaces numériques, on retrouve l‘interface standard (RS 232) ou des systèmes plus performants, permettant de communiquer avec plusieurs appareils (RS 485 ou autre système bus industriel).

Module Plug & Play

Les unités thermorégulatrices et les modules sont livrés sur le site de fabrication avec des points de raccordement bien définis, avec toute la tuyauterie et l’isolation nécessaires. Il ne reste qu‘à les assembler (voir Conception modulaire).

Niveau de pression acoustique

Valeur de rayonnement acoustique définie par la norme DIN EN ISO 11200. Contrairement au niveau de puissance acoustique, le niveau de pression est toujours fonction d‘une distance définie. En pratique, les deux mesures sont indiquées en dBA.

Partie primaire

Décrit les fluides caloporteurs primaires (vapeur, eau de refroidissement, air, saumure, azote liquide, etc.) qui doivent être raccordés à l‘installation thermorégulatrice. Ces énergies primaires peuvent être à l’état de gaz, de vapeur ou de liquide.

Partie secondaire/partie liquide caloporteur

Désigne la partie de l‘unité thermorégulatrice par laquelle le fluide caloporteur est introduit en flux continu. Les fluides caloporteurs (huile thermique, eau) sont sélectionnés en fonction de leur plage de température de fonctionnement et du type d‘utilisation.

Plage de température ambiante

Plage de température autorisée dans laquelle l‘installation peut fonctionner, conformément aux spécifications.

Point de régulation

Partie du circuit de régulation sur laquelle il faut agir en fonction de l‘objectif visé. Les points de régulation peuvent être des canalisations, des capteurs et des surfaces thermoconductrices avec leurs parois et leur revêtement. La distance qui sépare la station de mesure du régulateur et les retards, par exemple lors des transferts de chaleur, génère un temps de réaction caractéristique d‘un point de régulation. C‘est ce temps de réaction qui permet de classer les points de régulation selon qu’ils sont “bons” ou “complexes”.

Pompe radiale

Pompe centrifuge, dont le rotor a une forme dite radiale. La courbe caractéristique non linéaire d‘une roue radiale se distingue fondamentalement de celle d‘une roue tourbillonnaire. En cas de pression de refoulement faible et de volume de refoulement élevé, la forme radiale nécessite une énergie motrice très importante. Les pompes classiques utilisées en chimie sont des pompes radiales; elles conviennent tout particulièrement
aux hauteurs de refoulement faibles et aux débits élevés.

Pompe tourbillonnaire

Pompe centrifuge, dont le rotor a une forme générant une accélération périphérique. La courbe caractéristique presque linéaire d‘une roue à accélération périphérique se distingue fondamentalement de celle d‘une roue radiale. En cas de pression de refoulement élevée et de volume de refoulement faible, la forme tourbillonnaire nécessite une énergie motrice très importante. Les pompes tourbillonnaires conviennent tout
particulièrement aux volumes de refoulement faibles et aux pressions élevées.

Pression de refoulement

Il s‘agit de la pression mesurée par un manomètre à la sortie d‘une pompe ou d‘un compresseur. La pression de refoulement d’une pompe s‘obtient également à partir de la courbe caractéristique de la pompe (voir Hauteur de refoulement) et de la densité du liquide caloporteur.

Pression système

Pression qui s‘établit dans le circuit de fluide caloporteur, constituée de la pression de la pompe, de la pression de vapeur à la température de fonctionnement et de la pression de surcharge. La pression maximale doit être particulièrement surveillée, car toutes les pièces alimentées par le fluide caloporteur doivent pouvoir supporter la pression système maximale (voir Directive des équipements sous pression).

Procédé de réfrigération

Voir fluide frigorifique.

Protection IP

Selon la norme EN 60529, deux chiffres évaluent le degré de protection électrique. Le premier chiffre correspond à la qualité de la protection contre les corps étrangers (poussière) et le contact. Le second chiffre correspond à la protection contre l‘eau. La protection IP 54 indique par exemple une protection contre la poussière et une étanchéité périphérique aux éclaboussures de tous les côtés.

Refroidissement en cascade sur deux circuits

Montage en série de deux circuits réfrigérants dotés de fluides frigorifiques présentant des propriétés thermodynamiques différentes. On utilise les systèmes cryogéniques à deux étages avec processus frigorigène par compression pour les températures infé-rieures à -50 °C. Le premiér étage à haute température génère dans l‘évaporateur des températures d‘environ -35 °C. Sur la partie chaude de l‘évaporateur le réfrigérant du second étage se condense (étage basse température) à environ -30 °C, puis s‘évapore de nouveau à environ -90 °C et refroidit le fluide caloporteur à environ -80 °C.

Refroidisseur en continu

Echangeur thermique refroidi électriquement ou par un autre moyen, traversé en continu par un fluide. Un refroidisseur sert avant tout à refroidir le fluide qui le traverse. Le débit de fluide est généralement assuré par une pompe.

Régulateur de températures

Composant actif qui compare au moins une valeur de température relevée à une valeur de consigne et déclenche une commande de régulation (voir Variable de régulation) selon l‘écart observé (voir Ecart de régulation). Cette variable de réglage agit sur l’élément de contrôle final, qui génère à son tour une mesure destinée à contrecarrer l‘écart. Ces régulateurs de températures peuvent avoir une action purement mécanique (par ex. le thermostat d‘un radiateur) ou adopter une conception électronique analogique ou numérique. On associe souvent plusieurs modes de fonctionnement.

Régulateur esclave

Voir Régulateur externe.

Régulateur principal

Voir Régulateur externe.

Régulation de l‘injection

La capacité cryogénique des unités de refroidissement LAUDA est constamment régulée, grâce à l‘ajustement de la quantité d‘injection (0-100 pour cent). La vanne de régulation placée avant l‘évaporateur dans la conduite d‘alimentation du réfrigérant fonctionne en continu. En cas de commutation en parallèle de plusieurs compresseurs, une connexion en cascade permet de mettre en place un fonctionnement partiel limitant l‘usure et la consommation d‘énergie (voir Régulation du compresseur).

Régulation des compresseurs

Voir Régulation de l‘injection.

Régulation en cascade

Voir Régulation externe.

Régulation externe

Si la valeur régulée n‘est pas la température de refoulement, mais une température mesurée à l‘extérieur de l’installation de thermorégulation, on assure le suivi de la température de refoulement du fluide caloporteur de manière à atteindre la valeur de consigneà ce point extérieur à l’installation. Dans la pratique, on obtient ce résultat en mettant en place une régulation en cascade (voir Régulation en cascade). Le régulateur maître établit comme variable de régulation (voir Variable de régulation) la consigne du régulateur esclave (voir Régulation Esclave), connecté en aval, lequel à son tour régule la température d’admission du flux caloporteur.

Surpression/circulation de gaz inerte

La circulation d’un gaz inerte (azote) sur le vase d‘expansion peut empêcher l‘oxydation du fluide caloporteur et la pénétration de vapeur d‘eau provenant de l‘air. Si le fluide caloporteur est amené en dessous de son point d‘ébullition, la surpression doit être aussi faible que possible (environ 0,1 bar), afin que lors du chauffage, la pression n‘augmente pas trop en raison de la réduction du volume gazeux. Si le caloporteur est amené au-dessus de son point d‘ébullition et de la pression atmosphérique (1,013 bar), il est nécessaire de disposer d‘une surpression au moins égale à la pression de la vapeur, afin d‘éviter toute cavitation. Dans les deux cas, une soupape de sécurité doit être installée sur le vase d‘expansion.

Système bus

Voir interface.

Système monofluide

Système fonctionnant avec un seul fluide caloporteur. Utile lorsque le chauffage, le refroi-dissement et la réfrigération s‘effectuent simultanément et que les unités de chauffage et de refroidissement fonctionnent ensemble.

Système réfrigérant

Voir fluide frigorifique.

Température de fonctionnement

Plage de température que le fluide caloporteur peut atteindre en sortie (refoulement).

Température du film

La température maximale du film indiquée par le fabricant pour les fluides caloporteurs organiques est la température à laquelle le fluide caloporteur commence à se désagréger (craqueler). En particulier, lorsque les fluides caloporteurs organiques sont chauffés à l‘aide d‘un chauffage électrique, il faut veiller à la conception thermique pour éviter que le caloporteur ne soit détruit par une température de surface ou encore de film trop élevée.

Thermorégulation

Ce terme s‘applique à l’apport et à l‘extraction contrôlées d‘une énergie de refroidissement et de chauffage, pour atteindre une température constante sur le consommateur.

Type de régulation

On différencie les différents régulateurs en fonction de leurs caractéristiques de réglage: régulation proportionnelle (régulateur P), intégrale (régulateur I) et différentielle (régulateur D). En matière de thermorégulateur, la combinaison de ces différentes caractéristiques a fait ses preuves: offrant une grande liberté de paramétrage, les régulateurs PID modernes s‘adaptent très bien aux points de régulation complexes, ce qui explique leur succès.

Unité thermorégulatrice

Terme générique s‘appliquant aux divers systèmes de chauffage/réfroidissement permettant, sur une plage de température donnée, de réguler thermiquement un consommateur à l‘aide d‘un liquide.

Vanne de régulation

Composant actif du circuit de régulation qui compare au moins une valeur de température relevée à une valeur de consigne et déclenche une commande de régulation (voir Variable de régulation) selon l‘écart observé (voir Ecart de régulation). Cette variable de réglage agit sur l’élément de contrôle final, qui génère à son tour une mesure destinée à contrecarrer l‘écart.

Volume de refoulement

Débit volumétrique d‘une pompe ou d‘un compresseur. Le volume de refoulement dépend du point de fonctionnement et des caractéristiques (voir Courbe caractéristique de la pompe) des composants concernés.

Volume de remplissage

Pour une installation LAUDA, quantité de remplissage système (volume) recommandée pour garantir un fonctionnement sans panne.

Volumes de dilatation/vase d‘expansion

Lorsque le fluide caloporteur est chauffé et amené à la température souhaitée, il se dilate. Ce volume de dilatation dépend du coefficient de dilatation, de la modification thermique et de la contenance de l‘installation. Le vase d‘expansion installé dans l‘unité thermorégulatrice doit pouvoir gérer ce volume de dilatation de façon sécurisée. Le dimensionnement du vase d‘expansion pour les huiles thermiques répond aux exigences de la norme DIN 4754. Pour l‘eau chaude: environ 0,8 pour cent par ∆T = 10 K. Pour les huiles minérales: environ 1 pour cent par ∆T = 10 K. Pour les huiles de silicone: environ 2 pour cent par ∆T = 10 K.