Défi
Fier du luxe exceptionnel qu’il offre, le Four Seasons Resort Maui avait besoin de remplacer son équipement mécanique vieillissant et peu fiable afin de maintenir un haut niveau de confort pour les clients. La station souhaitait également améliorer l’efficacité de ses systèmes pour lutter contre les coûts élevés des services publics sur les îles périphériques d’Hawaï. Four Seasons recherchait un partenaire de service et de maintenance établi pour soutenir la mise à niveau de ses systèmes vieillissants avec de nouveaux refroidisseurs et pompes à chaleur. Conformément à son engagement en faveur du confort, il était important de ne pas déranger les clients pendant la construction.
Solution
Un confort fiable
Les consultants en ingénierie de Four Seasons, Michael Hattori and Assoc., ainsi que l’entrepreneur en mécanique, Dorvin D. Leis, et le consultant en équipement et contrôles, Trane®, ont lancé un projet de conception-construction en trois phases. La tuyauterie a été conçue pour passer d’un débit d’eau glacée constant à un débit d’eau glacée à volume variable. Avec une conception d’évaporateur « à baril long », considérée comme complémentaire aux conditions d’écoulement variables, trois refroidisseurs centrifuges refroidis à l’eau Trane CenTraVac™ de 350 tonnes ont été sélectionnés. Les refroidisseurs sont capables de maintenir des températures de fonctionnement jusqu’à 34 °F et offrent des niveaux d’efficacité à pleine charge supérieurs de 15 % en moyenne à ceux des refroidisseurs concurrents. Avec une seule pièce mobile et un fonctionnement à basse vitesse, les refroidisseurs CenTraVac offrent un fonctionnement fiable pour un confort continu.
Améliorer l’efficacité, réduire les coûts
Les refroidisseurs ont été disposés selon une séquence de contrôle de débit primaire variable, permettant au débit d’eau glacée de varier dans tout le système. Avec moins de pompes, de moteurs et de câblage, ainsi que moins de tuyauterie et de main-d’œuvre, le système a réduit les coûts d’installation de Four Seasons, réduit les coûts d’exploitation et amélioré la fiabilité. Les refroidisseurs centrifuges refroidis à l’eau sont équipés de la technologie Trane Adaptive Frequency Drive™ (AFD). L’AFD maximise l’efficacité du refroidisseur et réduit la consommation d’énergie en adaptant la vitesse du moteur du compresseur et les aubes directrices d’entrée à la charge de fonctionnement du refroidisseur, réduisant ainsi la consommation d’électricité et le coût de fonctionnement du refroidisseur.
Optimiser les performances
Pour répondre à la demande d’eau chaude, deux pompes à chaleur modulaires à compresseur scroll à la fine pointe de la technologie ont remplacé l’équipement vieillissant de la station, ainsi qu’un tout nouveau système d’eau chaude. Les pompes à chaleur à récupération de chaleur échelonnent le nombre de compresseurs en fonctionnement en fonction de la température d’entrée d’eau du condenseur de la pompe à chaleur.
L’équipement de récupération de chaleur fonctionne de concert avec un réservoir de stockage de récupération de chaleur de 8 750 gallons. L’équipement capte la chaleur de la vapeur instantanée de la blanchisserie, ce qui permet de répondre aux pics de demande en eau chaude. L’eau chaude sanitaire générée par les pompes à chaleur eau-eau puise dans l’eau du condenseur du refroidisseur qui revient des tours de refroidissement, en l’utilisant comme source de chaleur à la place du retour d’eau glacée, afin d’augmenter l’efficacité des pompes à chaleur, ainsi que de fournir une température de l’eau du condenseur plus basse pour les refroidisseurs. La température plus basse de l’eau permet d’économiser considérablement sur le refroidisseur lorsque l’air plus humide augmente les températures du bulbe humide.
Dans la troisième phase, des variateurs de fréquence ont été installés sur des unités de traitement d’air avec des moteurs de plus de 5 CV. Les stratégies de contrôle de la température pour les unités CVC, utilisant une combinaison de réinitialisation de l’air soufflé et de contrôle du volume par une vitesse de ventilateur variable, sont conçues pour fonctionner en conjonction avec un débit d’eau glacée variable afin de maintenir la différence entre l’alimentation en eau glacée et le retour proche des conditions de conception du refroidisseur.
Maximiser les économies d’énergie
Un système d’automatisation des bâtiments (BAS) Trane® Tracer Summit™ surveille et contrôle l’installation centrale en coordonnant les refroidisseurs en plomb et à décalage en fonction de la charge et des performances optimales ; tours de refroidissement utilisant la détection de la température du bulbe humide pour le point de consigne qualifié ; et les temps et vitesses de fonctionnement des ventilateurs de traitement d’air et d’extraction CVC en fonction des besoins du bâtiment. Les pompes à chaleur sont intégrées au système de récupération de chaleur pour permettre l’utilisation du stockage thermique, libérant de l’énergie thermique pendant les périodes de demande de pointe, ce qui réduit davantage la demande électrique du bâtiment.
Résultats
Les refroidisseurs centrifuges refroidis à l’eau Trane CenTraVac™, un tout nouveau système d’eau chaude sanitaire et les commandes Trane ont été conçus et intégrés pour soutenir le fonctionnement efficace de l’installation centrale de refroidissement du Four Seasons Maui Resort. Les premiers résultats sont encourageants : les refroidisseurs fournissent de l’eau glacée à environ 0,42 kW par tonne et l’ensemble de l’usine, y compris l’énergie de pompage et les tours de refroidissement, un rendement d’environ 0,55 kW par tonne. Le fonctionnement optimisé de l’usine centrale, complété par le système de contrôle Tracer Summit, a permis de réduire la consommation annuelle de kWh du bâtiment de 20 % (soit 2 400 000 kWh par an), ce qui s’est traduit par une réduction de 20 % ou 400 kW de la demande maximale.