Les tours de refroidissement comptent parmi les plus gros consommateurs d'eau d'une installation de climatisation centralisée. Sous-estimer l'appoint fait trop baisser le niveau du bassin et les pompes risquent d'aspirer de l'air ; le surestimer gaspille de l'eau et des produits de traitement. Pour le concepteur, l'exploitant comme le maître d'ouvrage, ce calcul mérite d'être fait correctement. L'appoint comprend trois postes : les pertes par évaporation, par purge et par entraînement.
1. Pertes par évaporation : déterminées par l'écart de température et le débit
Une tour évacue la chaleur principalement par évaporation de l'eau. L'évaporation de 1 kg d'eau absorbe environ 2430 kJ, tandis que le refroidissement de 1 kg d'eau en circulation de 1 °C libère 4,187 kJ, d'où l'estimation courante :
E = L × Δt × 4,187 ÷ 2430 ≈ 0,0017 × L × Δt
E est le débit évaporé (m³/h), L le débit d'eau en circulation (m³/h) et Δt l'écart de température entre l'entrée et la sortie de la tour (°C). Selon cette formule, avec un écart de 5 °C, l'évaporation représente environ 0,85 % du débit en circulation.
Le coefficient varie selon la saison : 0,0017 à pleine charge en été ; en hiver, une partie de la chaleur est évacuée sous forme sensible et le coefficient peut descendre à 0,0010–0,0014. Δt doit aussi être une valeur mesurée ou de conception. À charge partielle, l'écart est plus faible : il ne faut pas appliquer tel quel les 5 °C de la plaque signalétique.
2. Purge et entraînement : déterminés par le taux de concentration et le séparateur
L'eau s'évapore en continu mais les sels restent dans le circuit ; il faut donc purger pour maîtriser la qualité de l'eau. Le taux de concentration N est le rapport entre la concentration en sels de l'eau en circulation et celle de l'eau d'appoint. Le bilan matière donne :
Purge + entraînement = E ÷ (N − 1)
La perte par entraînement W correspond aux