Carrier 23067-IOM User Manual

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30GX 082-328 Options standards No 50A et 50B
Refroidisseurs de liquide à condensation par air avec option récupération de chaleur
Puissance de refroidissement nominale 30GX: 284 - 1105 kW 50 Hz
GLOBAL CHILLER
PRELIMINAIRE VER-
SION
Instructions d'installation, de fonctionnement et d'entretien
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Le graphique montré en page de couverture est uniquement à titre indicatif, et n'est pas contractuel. Le fabricant se réserve le droit de changer le design à tout moment, sans avis préalable.
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Table des matières
1 - INTRODUCTION .........................................................................................................................................................................4
2 - FONCTIONNEMENT ..................................................................................................................................................................4
2.1 - Généralités ................................................................................................................................................................................... 4
2.2 - Principe de fonctionnement ......................................................................................................................................................... 4
3 - INST ALLATION........................................................................................................................................................................... 4
3.1 - Condenseur de récupération ........................................................................................................................................................ 4
3.2 - Sondes de température ................................................................................................................................................................. 4
3.3 - La vanne 3 voies...........................................................................................................................................................................4
3.4 - Protection contre le gel de la boucle d’eau du condenseur ......................................................................................................... 5
4 - MISE EN SERVICE......................................................................................................................................................................5
4.1 - Mode récupération de chaleur .....................................................................................................................................................5
4.2 - Paramètres de conception ............................................................................................................................................................5
5 - LIMITES DE FONCTIONNEMENT ......................................................................................................................................... 5
5.1 - Système de récupération de chaleur ............................................................................................................................................5
5.2 - Condenseur à récupération de chaleur......................................................................................................................................... 5
5.3 - Côté évaporateur .......................................................................................................................................................................... 5
5.4 - Température d’air extérieur .......................................................................................................................................................... 5
6 - CONCEPTION .............................................................................................................................................................................. 6
6.1 - Régulation ....................................................................................................................................................................................6
6.2 - Compromis ................................................................................................................................................................................... 6
7 - SCHÉMA DE PRINCIPE............................................................................................................................................................. 6
8 - CARACTÉRISTIQUES................................................................................................................................................................7
8.1 - Caractéristiques physiques et électriques ....................................................................................................................................7
8.2 - Caractéristiques physiques des condenseurs à récupération de chaleur .....................................................................................7
9 - PLANS DIMENSIONNELS .........................................................................................................................................................8
9.1 - 30GX 082 - 162............................................................................................................................................................................ 8
9.2 - 30GX 207 - 328............................................................................................................................................................................ 9
10 - PERFORMANCES DE L'UNITÉ ........................................................................................................................................... 10
10.1 - Option 50A............................................................................................................................................................................... 10
10.2 - Option 50B ............................................................................................................................................................................... 10
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1 - INTRODUCTION

3- INST ALLA TION

Ce document décrit une option qui, sur les refroidisseurs de liquide 30GX 082-328 (option non disponible pour les unités 30GX 182, 267 et 358), donne la possibilité de récupérer une partie de la chaleur qui, habituellement, est rejetée. Il s'agit d'un système simple à installer et à utiliser. C'est une solution alternative économique comparée aux systèmes de chauffage et refroidissement séparés. Cette brochure complète les actuels manuels d'installation et de présentation du 30GX. Il existe deux options, 50 A ou 50B (voir chapitre "Performan­ces de l'unité").

2 - FONCTIONNEMENT

2.1 - Généralités

Il ne faut pas confondre l'option récupération de chaleur avec une pompe à chaleur:
La récupération de chaleur n’implique pas d’inversion du cycle de refroidissement. Cela nécessite une réfrigération constante.
Pour une pompe à chaleur, le cycle de refroidissement est inversé (et une vanne 4 voies est donc utilisée).
Dans ces systèmes à récupération de chaleur, le refroidisse­ment est la priorité et la régulation est basée sur une boucle d'eau refroidie. La chaleur du condenseur peut être récupérée ou non. Les unités équipées de ce système auront donc un condenseur à eau (utilisé pour récupérer la chaleur du système), plus un condenseur à air.
Se référer au manuel d’installation du 30GX.

3.1 - Condenseur de récupération

Le condenseur de récupération est installé d'usine et est prêt à être connecté hydrauliquement. Il est situé, suivant les tailles, sur le châssis prévu à cet effet sur un des côtés de la machine ou dans sa partie centrale. Pour plus de détails, se référer aux plans dimensionnels.

3.2 - Sondes de température

Des sondes de température sont fournies par l'usine et sont à monter sur le raccordement hydraulique à l'entrée et la sortie du condenseur de récupération. (voir schéma électrique)

3.3 - La vanne 3 voies

Une vanne 3 voies fournie par l'usine avec l'unité doit être installée sur site (voir schéma de principe - chapitre "schéma de principe"). Celle-ci est contrôlée par un signal 0-10V délivré par le refroidisseur pour permettre de by-passer le condenseur de récupération afin de permettre un fonctionne­ment correct lors d'un retour basse température d'eau. Le raccordement hydraulique, électrique ainsi que l'isolation thermique doivent se faire au moment de l'installation sur le site. Son meilleur emplacement est à proximité du condenseur de récupération (pour obtenir une petite boucle d'eau).
Nota: l'encombrement de cette vanne ne permet pas le mon­tage en usine.

2.2 - Principe de fonctionnement

La récupération de chaleur sur ces unités fonctionne grâce à un condenseur de récupération de chaleur (ayant 2 circuits réfrigérants, 1 circuit d'eau, conçus comme un échangeur dit noyé) monté en série avec des condenseurs à air (voir schéma de principe ci-après). La taille du condenseur à récupération de chaleur est telle qu'elle permet 50% de récupération de la capacité de rejet total de la chaleur à pleine charge et aux conditions Eurovent (12/ 7°C et 35°C). La température de sortie d'eau au condenseur sera obtenue grâce au maintien de la température saturée de condensation contrôlée par les différents étages de ventilation + variateur de vitesse sur premier ventilateur de chaque circuit.
La récupération n'est pas optimum avec les unités équipées d'économiseur, c'est pourquoi les options 50A et 50B ne sont pas proposées sur les refroidisseurs 30GX 182, 267 et 358.
BASSE TEMPÉRATURE D’ENTRÉE D’EAU AU CON­DENSEUR DE RÉCUPÉRATION DE CHALEUR: En dessous de 20°C, une petite partie du débit d’eau est déviée vers le condenseur via la vanne 3 voies permettant ainsi d’augmenter la température de la boucle d’eau chaude. Ce cas de figure doit être très occasionnel car cela ne fait pas partie de la plage de fonctionnement de base du refroidisseur de récupération de chaleur. Le plein débit au condenseur s’effectuera à 40°C.
1
2
4
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Légende
1 Vanne 3 voies 2 Départ d'eau 3 Retour d'eau 4 Option 50B: vanne de réglage pour faible débit d'eau dans l'échangeur.
Permet de compenser la faible perte de charge de l'échangeur
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3.4 - Protection contre le gel de la boucle d’eau du condenseur
L'échangeur de récupération est protégé du gel par des cordons chauffants alimentés suivant la température saturée de conden­sation. La coque du condenseur et la boîte d'entrée d'eau opposée sont aussi protégées par des réchauffeurs installés en usine.
Pour protéger le presse-étoupe de la vanne 3 voies du gel, un réchauffeur est aussi fourni d'usine.
Si l'utilisation d'éthylène glycol et la vidange de la machine ne sont pas prévues, des réchauffeurs devront être installés sur site sur la tuyauterie extérieure et sur le corps de la vanne 3 voies jusqu'à la boîte d'entrée/sortie d'eau du condenseur.
ATTENTION: l'alimentation électrique de l'unité doit être conservée si l'unité est inutilisée: le corps de la vanne 3 voies et les têtes d'entrées et de sortie d'eau du condenseur doivent être correctement isolées du froid et réchauffées.

4- MISE EN SERVICE

La mise en service est identique aux unités de refroidissement à air standard. Se référer aux manuels d’installation et de régulation des 30GX.

4.1 - Mode récupération de chaleur

Le mode récupération est mis en fonction grâce à un contact à distance à connecter sur le bornier raccordement client (voir le Manuel de régulation). Les changements de mode (froid seul vers récupération de chaleur) doivent être limités afin de ne pas affecter la perfor­mance de l’unité. En effet, en mode récupération, le cycle de tirage au vide des condenseurs à air réduit temporairement la température saturée d’évaporation.

4.2 - Paramètres de conception

Les paramètres par défaut de la régulation pourront être affinés le plus justement possible sur le site. Le pourcentage de récupération de chaleur en fonction de la charge de l’unité suit une loi linéaire.
Des paramètres permettent d’ajuster automatiquement la température de condensation pour chaque étage de capacité (configuration effectuée par Carrier Service). Pour plus de précisions, se référer au manuel d'utilisation de la régulation Pro-Dialog Plus.

5 - LIMITES DE FONCTIONNEMENT

Les limites de fonctionnement sont imposées pour le maintien d'une pression d'huile suffisante au bon fonctionnement et, particulièrement pour une technologie d'échangeurs noyés, il est nécessaire de maintenir une température d'aspiration saturée au dessus du point de gel de l'évaporateur. Le niveau de réfrigérant doit toujours être satisfaisant pour assurer une température saturée d'évaporation au dessus du point de coupure antigel. Ceci implique que la puissance du condenseur à air doit être suffisante pour sous-refroidir le fluide frigorigène et ainsi permettre au détendeur d'alimenter correctement l'évaporateur.

5.1 - Système de récupération de chaleur

La puissance de récupération varie de 20% à charge minimum jusqu’à 50% de la capacité totale de rejet de la chaleur (charge minimum correspondant à une température extérieure de 15°C).

5.2 - Condenseur à récupération de chaleur

La température maximum de sortie d’eau est de 55°C (ceci pénalise le COP* par rapport à une unité standard). La tempé­rature minimum d’entrée d’eau est de 40°C. L’écart de température peut être de 3 à 10 K (en dehors de cette plage, les vitesses limites d’eau dans l’échangeur ne sont pas respectées).
* Coefficient de performance - rapport entre la puissance frigorifique et la puis-
sance électrique de l’unité.

5.3 - Côté évaporateur

Les limites de fonctionnement côté évaporateur sont identi­ques aux unités standards.
5.4 - T empérature d’air extérieur
La température maximum de l’air extérieur doit être inférieure de 3 °C par rapport aux unités standards. Se référer au manuel d’installation du 30GX. Si besoin, les options "basse température d’air extérieur" et "réchauffeurs d’évaporateur" doivent être commandées séparément. En cas de température d’air extérieur basse et de faible charge de l’unité, une partie de la chaleur est évacuée par convection naturelle et une autre partie est récupérée. Ce qui implique peu ou pas du tout de récupération de chaleur.
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6 - CONCEPTION

7 - SCHÉMA DE PRINCIPE

6.1 - Régulation

La régulation fait varier le point de consigne de la température de condensation en fonction de la puissance de l'unité ou enclenche la vanne 3 voies si la température de retour d'eau est trop basse pour assurer le fonctionnement correct de l'unité. La régulation de l'unité est capable de gérer:
La pompe du condenseur fonctionnant lorsque l'unité est basculée en mode récupération de chaleur,
La vanne 3 voies (fournie par l'usine et installée sur site).
RÉGULATION TYPE DE L’EAU CHAUDE SUR UN SYSTÈME DE RÉCUPÉRATION DE CHALEUR: La température d’eau chaude n’est pas régulée mais est une conséquence de la charge en froid de l’unité, de sa tempéra­ture d’entrée d’eau et de sa température de condensation. C’est pourquoi, dans tous les cas où la température d’eau chaude doit être régulée précisément, un réservoir à eau et des réchauffeurs additionnels doivent être installés.

6.2 - Compromis

Le fonctionnement en mode récupération de chaleur n’affecte pas de façon significative le C.O.P.* de la machine comparé à un refroidisseur à air standard. Cependant, cela doit être pris en considération lors du calcul d’amortissement d’une installa­tion. Par exemple :
Si la machine est définie pour fonctionner à 30°C d’air ambiant, la température saturée de condensation sera approximativement de 50°C
Si la température de récupération de chaleur à la sortie du condenseur doit être de 52°C, la température saturée de condensation devra être contrôlée à 57°C. Cela implique une réduction de la puissance froid et une augmentation de la puissance à fournir
* Coefficient de performance - rapport entre la puissance frigorifique et la puis-
sance électrique de l’unité.
Dans le but de maintenir une pression de condensation adé­quate en mode récupération et d'avoir une bonne alimentation en réfrigérant de l'évaporateur, lors du passage en mode récupération, une partie des condenseurs à air est tirée au vide puis isolée.
Pour ce faire (voir schéma ci-après), lors du passage en mode récupération:
- L'EXV est fermée.
- La vanne solénoïde (5) est fermée.
- La vanne solénoïde sur la ligne liquide (8) est ouverte.
- La batterie (7) est tirée au vide (jusqu'à une valeur de pression lue par un capteur situé sur la ligne de refoulement).
- Pendant le fonctionnement en mode récupération, le réfrigérant ne peut plus circuler dans la batterie grâce aux clapets (6) et la vanne solénoïde (5) et au clapet situé sur la ligne liquide (8).
Cette procédure est initialisée chaque fois que l'unité passe en mode récupération.
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Schéma de principe pour un circuit de l'unité
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HR_LWT
HR_EWT
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4
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13
Légende
1 Condenseur de récupération de chaleur côté circuit A 2 Vanne 3 voies 3 Pompe du condenseur 4 Interrupteur - Sécurité client sur circuit d'eau 5 Electrovanne d'isolement du condenseur 6 Clapet anti-retour du condenseur 7 Condenseur à air hors circuit pendant le fonctionnement du mode récupération. 8 Ligne de tirage au vide (clapet anti-retour et vanne solénoïde liquide) 9 Voyant liquide 10 Circuit de refroidissement du moteur 11 Entrée et sortie d’eau à l’évaporateur
12
15
A2
A1
11
5
6
8
10
EXV
9
12 Evaporateur côté circuit A 13 Evaporateur côté circuit B 14 Pompes à huile 15 Silencieux 16 Pré-filtre à huile 17 Séparateur d’huile du circuit A 18 Option 50B (voir schéma du chapitre "La vanne 3 voies")
HR_EWT Entrée d'eau au condenseur de récupération HR_LWT Sortie d'eau au condenseur de récupération A1,A2 Compresseurs
7

8 - CARACTÉRISTIQUES

8.1 - Caractéristiques physiques et électriques

Elles sont identiques aux unités standard. Se référer aux manuels d’installation et de présentation du 30GX.

8.2 - Caractéristiques physiques des condenseurs à récupération de chaleur

30GX 082 092 102 112 122 132 152 162 207 227 247 298 328 Nombre de passes d'eau 2222222222222
Volume d'eau net l 24242432323239396262626974 Type connexions d'eau Brides plates à souder + joints plats (fournis par l'usine) Diamètre d'entrée / de sortie pouces 3 3 3 3344444
(DN65) (DN65) (DN65)
Diamètre des vidanges d'eau / purge d'air
Débit mini de la boucle d'eau fermée*l/s 1.3 1.3 1.3 1.6 1.6 1.6 2.1 2.1 3.7 3.7 3.7 4.1 4.5 Débit mini de la boucle d'eau ouverte*l/s 4.0 4.0 4.0 4.9 4.9 4.9 6.4 6.4 11.0 11.0 11.0 12.2 13.4 Pression maxi de service côté eau**kPa 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
Légende
* Basé sur une vitesse d’eau de 0,3 m/s en cas de boucle fermée et de 0,9 m/s en cas de boucle ouverte. ** Si l’eau du condenseur risque de dépasser la limite de 1000 Kpa, il faut prévoir l’installation sur le circuit d’une soupape de sécurité de contrôle de la pression.
Pression max de service côté réfrigérant kPa 2450 2800 2450
pouces 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8
France Allemagne Italie
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9 - PLANS DIMENSIONNELS

9.1 - 30GX 082 - 162

D
6
2297
C
30GX 152 30GX 162
A
1830
2 2
1
2254
1830
500
1
1
500
30GX 082 30GX 092 30GX 102 30GX 112 30GX 122 30GX 132
B
1
Légende:
T outes les dimensions sont en mm
Espaces nécessaires à la maintenance
1
Espaces conseillés pour le retrait des tubes (peuvent être situés indifférem-
2
ment à gauche ou à droite de l’unité) Entrée d’eau
Sortie d’eau
Alimentation électrique
Sortie d’air: ne pas obstruer
kg Poids total en fonctionnement
8
NOTE:
- Plans non contractuels.
Consulter les plans dimensionnels certifiés fournis avec l'unité ou dispo­nibles sur demande lors de la conception d'une installation. Se référer aux plans dimensionnels certifiés pour l'emplacement des points de fixation, la distribution du poids et les coordonnées du centre de gra­vité.
- Dans le cas ou plusieurs refroidisseurs sont installés (quatre au maxi-
mum), leur position respective entre eux doit être augmentée de 1000 à 2000 mm pour respecter l'espace latéral.
- Si la machine est entourée d'une surface solide (exemple: mur), celle-ci ne
doit pas dépasser 2 mètres de hauteur.
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9.2 - 30GX 207 - 328

D
C
2297
30GX 207 30GX 227 30GX 247 30GX 267 30GX 298 30GX 328
G
6
A
500
1830
1
2
1
1830
1
B
Légende:
T outes les dimensions sont en mm
Espaces nécessaires à la maintenance
1
Espaces conseillés pour le retrait des tubes (peuvent être situés indifférem-
2
ment à gauche ou à droite de l’unité) Entrée d’eau
Sortie d’eau
Alimentation électrique
500
2
1
2254
NOTE :
- Plans non contractuels. Consulter les plans dimensionnels certifiés fournis avec l'unité ou dispo­nibles sur demande lors de la conception d'une installation. Se référer aux plans dimensionnels certifiés pour l'emplacement des points de fixation, la distribution du poids et les coordonnées du centre de gra­vité.
- Dans le cas ou plusieurs refroidisseurs sont installés (quatre au maximum), leur position respective entre eux doit être augmentée de 1000 à 2000 pour respecter l'espace latéral.
- Si la machine est entourée d'une surface solide (exemple: mur), celle-ci ne doit pas dépasser 2 mètres.
Sortie d’air: ne pas obstruer
kg Poids total en fonctionnement
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10 - PERFORMANCES DE L'UNITÉ

Les performances de ces unités en mode refroidissement sont affectées par une perte de charge côté réfrigérant supplémen-

10.1 - Option 50A

Cette option permet d'obtenir un écart de température de 10 K sur le condenseur de récupération de chaleur.
taire due à la récupération de chaleur du condenseur. Dans ce cas, les performances, en mode refroidissement, peuvent être calculées avec le logiciel de sélection des 30GX en augmen­tant la température d'air de 2 °C. Les performances des 30GX en mode récupération de chaleur

10.2 - Option 50B

Cette option permet d'obtenir un écart de température de 5 K sur le condenseur de récupération de chaleur.
(voir le tableau ci-dessous) sont basées sur les conditions Eurovent (température d'air extérieur: 35°C, température d'entrée/sortie d'eau froide: 12°C/7°C, facteur d'encrassement: 0,04403 m2 K/kW).
La seule différence entre les deux options est la vanne 3 voies qui est dimensionnée pour des débits qui correspondent à un écart de température d’eau au condenseur de récupération de 5 ou 10 K
Pour les autres cas, une sélection pourra être effectuée par le support technique de l'usine.
30GX Option 50A - écart de température: 10 K Option 50B - écart de température: 5 K
CAP Unité(*) HR CAP Cond Vanne Unité Cond Vanne Unité
°C kW kW kW l/s kPa kPa kPa l/s kPa kPa kPa
CLWT
082 45 295 89.5 187.4 8.9 31.5 64.9 96.4 092 326 98,5 207,2 9,8 37,9 71,7 109,7 102 356 109,5 227,4 10,8 45,1 78,8 123,9 112 398 122,3 253,2 12,0 33,2 55,1 88,3 122 438 135,3 279,3 13,2 39,9 60,8 100,6 132 482 147,3 307,0 14,6 47,5 66,8 114,3 152 537 159,0 338,8 16,1 38,2 73,7 111,9 162 577 172,0 365,0 17,3 43,9 49,9 93,9 207 733 217,8 463,4 21,9 26,2 63,4 89,6 227 812 243,8 515,3 24,4 31,7 70,5 102,3 247 864 258,5 547,0 25,9 35,4 74,9 110,2 298 1083 318,3 683,5 32,4 41,8 58,0 99,8 328 1185 346,0 746,4 35,4 47,2 63,3 110,5
082 50 280 94,5 182,3 4,3 8,3 50,1 58,3 8,7 30,1 63,3 93,4 092 307 104,5 200,5 4,8 9,9 55,1 64,9 9,5 35,9 69,7 105,6 102 334 117,5 220,2 5,2 11,8 60,5 72,2 10,5 42,8 76,5 119,3 112 380 129,3 247,5 5,9 8,9 68,0 76,9 11,8 32,1 54,0 86,1 122 416 143,3 272,1 6,5 10,6 74,7 85,3 12,9 38,2 59,4 97,6 132 453 158,3 297,8 7,1 12,5 81,8 94,3 14,2 45,1 65,0 110,1 152 509 169,0 329,6 7,8 10,0 57,3 67,3 15,7 36,5 71,9 108,5 162 541 185,0 353,2 8,4 11,4 61,4 72,8 16,8 41,6 48,5 90,0 207 693 231,8 450,1 10,7 7,1 78,2 85,3 21,4 25,0 61,8 86,8 227 751 265,8 495,2 11,8 8,5 86,0 94,5 23,5 29,7 68,0 97,7 247 817 274,5 531,1 12,6 9,6 92,3 101,9 25,3 33,7 72,9 106,6 298 1011 345,3 660,4 15,7 15,5 72,1 87,6 31,4 40,1 56,2 96,3 328 1111 372,0 721,8 17,2 12,6 78,8 91,4 34,3 46,6 61,4 108,1
082 55 262 100,5 176,1 4,2 7,7 48,2 55,9 8,3 28,0 61,0 89,0 092 291 110,5 195,4 4,6 9,4 53,5 62,8 9,3 34,0 67,7 101,7 102 312 124,5 212,5 5,0 10,9 58,2 69,1 10,1 39,8 73,6 113,4 112 355 137,8 239,0 5,7 8,3 65,4 73,7 11,3 29,9 52,0 81,9 122 392 151,8 264,2 6,3 10,0 72,3 82,3 12,5 36,0 57,5 93,4 132 431 166,3 290,6 6,9 11,9 79,5 91,4 13,8 42,9 63,2 106,1 152 482 179,0 320,8 7,6 9,5 55,5 65,0 15,2 34,5 69,8 104,3 162 515 194,0 344,4 8,2 10,8 59,6 70,5 16,3 39,4 47,1 86,6 207 655 245,8 437,7 10,4 6,8 75,8 82,5 20,8 23,6 59,9 83,5 227 728 273,8 487,5 11,6 8,2 84,4 92,6 23,1 28,7 66,7 95,4 298 975 358,3 648,5 15,4 15,1 70,5 85,6 30,7 38,9 55,0 93,9 328 1059 391,0 704,8 16,7 16,9 76,7 93,5 33,4 43,6 59,8 103,4
Légende
CLWT °C Température de sortie d’eau au condenseur CAP kW Puissance frigorifique brute UNITÉ kW Puissance absorbée de l’unité HR CAP kW Puissance de la récupération de chaleur COND l/s Débit d’eau au condenseur COND kPa Perte de charge du condenseur côté eau VANNE kPa Perte de charge de la vanne 3 voies UNITÉ kPa Perte de charge totale de l’unité (condenseur + vanne)
10
Note
(*) Seulement la moitié de la puissance absorbée des ventilateurs est prise
en compte (avec 2,4 kW par ventilateur). Pour les températures d'air extérieur supérieures, la seconde moitié de la puissance absorbée des ventilateurs doit être prise en compte.
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Numéro de gestion: 23067-76, 07 2003- Annule N°: 12 2001 Le fabricant se réserve le droit de procéder à toute modification sans préavis.
Imprimé en Hollande sur papier blanchi sans chlore.
Fabricant: Carrier SA, Montluel, France
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