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Qu'est-ce que les fluides azéotrope et zéotrope ?
Dans le world de la thermodynamique, quelques termes sont tellement similaires sémantiquement qu'il est parfois difficile de les différencier ! C’est spécialement le cas en ce qui concerne les fluides frigorigènes zéotropes et azéotropes.
Comportement des fluides azéotropes Commencez à voir ce qu'est un fluide azéotrope. Pour illustrer, imaginons une casserole pleine d'eau exposée à une source de chaleur. La température augmentera progressivement. Sous la pression atmosphérique de 1013,25 mb ou 760 mmHg., l'eau commencera à s'évaporer à 100 °C. Jusqu'ici, rien de très surprenant. Si nous substituons l'eau par de l’acétone en raison de ses propriétés physiques, l'acétone s'évaporera à seulement 56 °C toujours à la pression atmosphérique.
Dans les deux situations, nous avons un seul constituant homogène et pur, ainsi qu'une seule température d'évaporation pour chaque liquide.
C'est cette caractéristique qui définit un fluide azéotrope : un fluide ou une combinaison de fluides qui se comporte comme un fluide pur, une fois chauffé ou refroidi suffisamment pour atteindre sa température de changement de phase (par exemple, de liquide à vapeur ou vice-versa).
Comportement des fluides zéotropes Passons maintenant aux fluides zéotropes, le raisonnement devient légèrement plus complexe. Imaginons cette fois-ci une casserole contenant un mélange d'eau et d'acétone. Nous observerons tout d'abord un premier palier d'évaporation correspondant à la température d'évaporation de l'acétone, soit 56 °C. Une fois que tout l'acétone aura été évaporé jusqu'à la dernière goutte, la température de l'eau augmentera jusqu'au deuxième palier d'évaporation, soit 100 °C.
Ici, nous avons donc deux paliers d'évaporation : un à 56 °C et l'autre à 100 °C. La différence de température entre ces deux paliers est appelée le "glissement". Dans ce cas, notre glissement est de 44 degrés Celsius.
En ce qui concerne les fluides frigorigènes, prenons par exemple le R-407C (le plus couramment cité). Ce fluide est constitué de trois fluides différents : 23 % de R-32, 25 % de R-125 et 52 % de R-134, avec des températures différentes d'évaporation et de condensation. Par conséquent, notre R-407C aura trois paliers d'évaporation et de condensation. À titre d'information, le R-407C présente un glissement de température compris entre 4 et 7 degrés. Ainsi, on qualifie un fluide zéotrope de fluide ou de mélange de fluides ne présentant pas une température de changement de phase linéaire.
Fluides zéotropes et charge en fluide Arrivons maintenant à un point crucial concernant les fluides zéotropes : la charge en fluides frigorigènes. Lorsque vous remplissez un circuit avec un fluide zéotrope, il est impératif de le faire à l'état liquide. C'est le seul moyen de garantir que le mélange soit introduit dans le circuit frigorifique selon les bonnes proportions.
De plus, en cas de fuite dans une installation contenant un fluide zéotrope, il est recommandé de ne pas simplement ajouter du fluide mais de récupérer entièrement le fluide de l'installation.
Pourquoi ? Parce qu'il serait impossible de déterminer avec certitude quelle proportion de quel fluide du mélange s'est échappée. Afin de maintenir les bonnes proportions, il est essentiel de purger le système et de le remplir avec du fluide neuf et à l'état liquide.
En fin de compte, qu'il s'agisse d'un fluide azéotrope ou zéotrope, la clé réside dans la compréhension de leur comportement lors des transitions de phase, et comment ce comportement influence les systèmes où ils sont utilisés.
Qu'est-ce que les caractéristiques et l'utilisation du R744 (CO2) ?
Le dioxyde de carbone (CO2), aussi connu sous le nom R 744, est de plus en plus utilisé comme fluide frigorigène dans les installations de froid commerciales et industrielles, ainsi que dans les pompes à chaleur. Son utilisation remonte à l'année 1850. Les avantages du R 744 incluent son impact écologique minimal, car il n'a aucun effet sur la couche d'ozone et un effet de serre négligeable. De plus, étant un fluide naturel, il échappe à la régulation des gaz fluorés, ce qui en fait un choix durable pour les installations frigorifiques.
En ce qui concerne les inconvénients, le CO2 présente des pressions de fonctionnement très élevées, ce qui peut poser des défis en termes de fiabilité du matériel et de sécurité. Les installations utilisant le CO2 exigent des précautions supplémentaires, telles que la nécessité d'un détecteur de fuite dans les salles des machines.
Quant aux risques associés à des concentrations élevées de CO2 dans l'air, il est crucial de rester en deçà de 0,5% dans l'air pour éviter les problèmes respiratoires. Des symptômes peuvent survenir à partir de 2% de concentration, tandis qu'une concentration de plus de 15% peut rapidement conduire à l'inconscience et même à des situations fatales.
Enfin, les caractéristiques du fluide CO2 (R744) comprennent des détails tels que sa masse molaire, ses températures de fusion et de sublimation, ainsi que ses propriétés thermiques spécifiques. Il est important de noter que le CO2 est composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène, et sa classification NF-EN 378 est A1, avec un ODP (Potentiel de Destruction de l'Ozone) de 1 et un GWP (Potentiel de Réchauffement Global) de 0.
Qu'est-ce que le fluide R1234ze ?
Dans le domaine de la réfrigération et de la climatisation, les fluides frigorigènes sont essentiels avec une grande variété, chacun possédant des propriétés spécifiques. Cet article se concentre sur le fluide R1234ze, un hydrofluoro-oléfine (HFO) appartenant à la génération des réfrigérants de quatrième génération, réputé pour ses caractéristiques intéressantes et ses multiples utilisations. Nous examinerons en détail ses propriétés, ses applications, ainsi que les réglementations en vigueur et les enjeux environnementaux associés à son utilisation.
Propriétés et avantages du fluide R1234ze Le fluide R1234ze est un hydrofluoro-oléfine (HFO), appartenant à la famille des composés organiques comprenant 1 double liaison carbone-carbone, 2 atomes d’hydrogène, 3 atomes de carbone et 4 atomes de fluor. Comparé à d'autres fluides frigorigènes tels que les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) ou les hydrofluorocarbures (HFC), les HFO offrent des avantages significatifs en termes d'impact environnemental, notamment en raison de leur faible potentiel de réchauffement global (GWP).
Le R1234ze se distingue par ses propriétés thermodynamiques et ses performances énergétiques. Plusieurs études ont démontré que les HFO, dont fait partie le R1234ze, présentent des performances énergétiques comparables, voire supérieures à celles des HFC et des HCFC. Leur impact environnemental est considérablement réduit grâce à leur faible GWP et à l'absence de chlore dans leur composition. Avec un GWP inférieur à 1, ce fluide est respectueux de l'environnement et n'affecte pas la couche d'ozone, contrairement aux chlorofluorocarbones (CFC) et aux HCFC.
Ce fluide est également non toxique et non inflammable dans des conditions d'utilisation habituelles, en faisant un choix sûr pour les systèmes de réfrigération et climatisation. Il est compatible avec les huiles synthétiques de type polyoléster (POE) et polyalkylèneglycol (PAG), et doit toujours être utilisé avec ces deux types d'huile.
Applications et utilisations du fluide R1234ze Le R1234ze est utilisé dans un large éventail d'applications dans les domaines du froid et de la climatisation, notamment dans les systèmes de refroidissement industriels et commerciaux, les unités de climatisation pour les bâtiments résidentiels, commerciaux et industriels, les pompes à chaleur pour récupérer et valoriser la chaleur produite par divers procédés industriels, et les installations de refroidissement des data centers, où la dissipation de la chaleur est cruciale pour assurer la durabilité et la fiabilité des équipements informatiques. En raison de ses performances énergétiques exceptionnelles et de son faible impact environnemental, le R1234ze est de plus en plus en vogue parmi les professionnels du secteur qui cherchent à se conformer aux réglementations en vigueur et à adopter des pratiques plus durables.
Qu'est-ce que le fonctionnement des machines à glaçons ?
L'homme a toujours cherché à refroidir ses boissons ou à mieux conserver ses aliments, et la fabrication artificielle de glace sous diverses formes répond à ces besoins.
La machine à glaçon creux: La particularité de la forme creuse du glaçon permet de refroidir les boissons rapidement en raison de sa grande surface d'échange, comprenant à la fois la surface extérieure et intérieure. Il s'agit du type de glaçon préféré des restaurants et des bars.
Comment ça marche? Les caractéristiques principales de ce type de glaçon résident dans sa grande surface de contact et sa cavité, qui permet au liquide de s'y infiltrer. Facile à écraser, il assure un refroidissement rapide des boissons.
Dès la mise sous tension, une vanne électromagnétique reliée au réseau d'eau s'ouvre. Le réservoir se remplit rapidement jusqu'à ce qu'un flotteur atteigne la position haute, stoppant l'arrivée d'eau. La production de froid est alors enclenchée. Un ensemble de palettes tournant sur un axe agit comme agitateur, assurant une répartition équitable de l'eau en contact avec l'évaporateur. L'eau se solidifie progressivement au contact de l'évaporateur.
Lorsque l'épaisseur des glaçons est suffisante, les palettes entrent en contact avec les bords extérieurs des glaçons, déclenchant un contact en bout de l'axe des palettes. Cela active une VEM (valve électromagnétique à gaz chauds). L'évaporateur se réchauffe rapidement, dégèle la partie intérieure des glaçons. Le réservoir se vide grâce à un petit moteur, laissant tomber les glaçons dans le compartiment de stockage.
Les machines à glace pleine: Ce type de glaçon massif permet une fonte lente. Ils peuvent avoir une forme cubique ou plus arrondie en fonction de l'évaporateur.
Principe de fonctionnement: Un bac est rempli d'eau via une électrovanne connectée au réseau d'eau. Un flotteur contrôle le niveau d'eau. Une pompe envoie l'eau sur un évaporateur positionné verticalement. L'eau gèle progressivement sur l'évaporateur. Des capteurs contrôlent l'épaisseur de la glace et déclenchent un dégivrage par gaz chauds une fois l'épaisseur désirée atteinte. Les glaçons se détachent de l'évaporateur et tombent dans le bac de stockage.
Machine à glace en paillettes: Idéale pour conserver les fruits de mer, le poisson ou la viande, la glace en paillettes est couramment utilisée dans le secteur alimentaire. Sa fonte n'altère pas les aliments, assurant une conservation optimale. Les industries alimentaires utilisent également ce type de glace.
Fonctionnement: Un évaporateur cylindrique tourne lentement sur un axe connecté à un système de réfrigération. Un réservoir d'eau alimenté par un flotteur fournit l'eau. L'évaporateur partiellement immergé gèle l'eau qui ruisselle dessus en une fine couche. Une lame racleuse sépare la glace en petits morceaux.
Entretien et dépannage: Pour assurer le bon fonctionnement de la machine, il est essentiel de maintenir une hygiène irréprochable, en nettoyant régulièrement le bac et en utilisant une eau de qualité. Des pannes spécifiques peuvent survenir, notamment liées à des problèmes de calcaire, de stockage prolongé des glaçons ou de réglages défectueux.
Qu'est-ce que les fluides A2L ?
Les gaz frigorigènes utilisés en climatisation et en réfrigération appauvrissent la couche d'ozone lorsqu'ils sont relâchés dans l'atmosphère en fonction de leur PRG (pouvoir de réchauffement global). Un règlement européen appelé F-Gaz a été mis en place pour encadrer l'utilisation des fluides frigorigènes HFC (hydrofluorocarbures) afin de limiter les émissions de gaz à effet de serre, suite à la disparition quasi-totale des CFC et des HCFC. Ce règlement comprend notamment une phase de réduction progressive des HFC, visant à diminuer leur utilisation de près de 80 % entre 2015 et 2030.
Cette diminution importante a conduit à l'émergence de fluides alternatifs moins nocifs pour l'environnement, tels que les fluides A2L. Ces fluides, bien que moins stables chimiquement, ont un impact moindre sur la couche d'ozone. Cependant, la plupart sont inflammables ou légèrement inflammables.
Dans le domaine du froid et de la climatisation, les fluides frigorigènes sont classés selon leur toxicité et leur inflammabilité, en se basant sur des normes telles que l'ASHRAE 34, l'ISO 817 et l'EN 378. Par exemple, les fluides de classe A sont toxiques à des concentrations supérieures à 400 ppm, tandis que ceux de classe B le sont à des concentrations inférieures à 400 ppm. En ce qui concerne l'inflammabilité, les fluides sont classés en trois catégories en fonction de leur capacité à s'enflammer.
En parallèle, la norme EN 378-1 permet de déterminer la charge maximale admissible dans un système de réfrigération, en prenant en compte le type d'équipement, de fluides et l'emplacement du matériel. Cette norme joue un rôle crucial dans la gestion des quantités de fluides autorisées dans une installation donnée.
Enfin, la mise en œuvre des fluides A2L nécessite des précautions spécifiques, malgré leur faible inflammabilité. Il est recommandé d'utiliser du matériel antidéflagrant pour éviter tout risque potentiel, et de former le personnel sur les bonnes pratiques à suivre, comme la récupération obligatoire des fluides et la manipulation sécurisée des équipements.
Qu'est-ce que les caractéristiques et utilisations du R134a ?
Le fluide R134a est un hydrofluorocarbone (HCF) très stable chimiquement et thermiquement. Peu toxique et non inflammable, il appartient au groupe A1. Le R134a n'affecte pas la couche d'ozone (ODP = 0), mais a un impact mesuré sur le réchauffement climatique (GWP = 1430). Il est compatible avec la plupart des matériaux utilisés en froid et climatisation. Sa température d'ébullition à la pression atmosphérique le rend adapté pour le froid positif.
Les huiles POE doivent être utilisées pour toute installation utilisant le R134a. Même si d'autres huiles peuvent être utilisées dans le cadre d'un rétrofit, il est recommandé d'utiliser des huiles POE. Comme pour tous les fluides frigorigènes, des précautions doivent être prises lors de la manipulation ou du stockage de ce produit chimique. Un contact direct et prolongé avec du R134a liquide peut causer des brûlures graves, donc l'utilisation de gants de travail est conseillée pour sa manipulation. Les vapeurs peuvent provoquer une irritation des yeux (larmoiement) et, à des concentrations élevées, des risques de vertiges et de nausées en cas d'inhalation.
Il est recommandé de stocker les récipients dans un endroit bien ventilé, à une température inférieure à 50°C.
Caractéristiques du R134a :
- GWP : 1430
- Nature : Hydrofluorocarbone
- Mélange : Fluide pur
- Composition : C2H2F4, tétrafluoroéthane
- Glissement : Nul
- Couleur : Incolore
- Odeur : Légèrement éthérée
- Température critique : +101,1°C
- Température d'ébullition : -26,1°C (à pression atmosphérique)
- Pression critique : 40,67 Bar
- ODP : 0 (Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone)
Pictogramme du fluide R134a :
- Utilisations : Réfrigérateurs domestiques, refroidisseurs d'eau, pompes à chaleur, chambres froides positives, transport frigorifique, climatisation automobile, meubles réfrigérés (froid commercial).
Qu'est-ce que les condenseurs adiabatiques ou évaporatifs ?
Les condenseurs adiabatiques ou évaporatifs fonctionnent en exploitant le principe de l'évaporation, où les molécules d'eau en contact avec de l'air plus chaud s'évaporent, absorbant ainsi de la chaleur et faisant baisser la température de l'air de manière significative. Deux types de chaleur sont impliqués : la chaleur sensible, qui concerne l'échange de température entre deux corps, et la chaleur latente de vaporisation, qui est l'énergie nécessaire pour le changement d'état de l'eau. Grâce à ces deux types d'énergie, la température de l'air peut être réduite de 7 à 10 degrés Celsius de manière significative.
Un exemple simple pour illustrer ce principe est lorsque vous sortez de l'eau à la plage et que l'eau sur votre peau s'évapore en contact avec une brise légère - même si la température extérieure est élevée, vous ressentez une sensation de fraîcheur. Cela est dû au fait que l'évaporation de l'eau absorbe de l'énergie de la peau, abaissant ainsi sa température.
Les condenseurs adiabatiques ou évaporatifs sont une solution efficace dans les installations de climatisation et de réfrigération car ils évitent les problèmes liés à la baisse de rendement des condenseurs à air classiques en cas de températures très élevées. Ils permettent de maintenir un rendement optimal lors des périodes les plus chaudes, tout en réduisant les coûts d'exploitation et d'investissement. En fonctionnant en mode adiabatique uniquement lorsque la température dépasse un certain seuil, ces condenseurs offrent une alternative efficace sans surdimensionnement des échangeurs d'air.
Dans les régions où l'air est très sec pendant les périodes chaudes, les condenseurs adiabatiques sont particulièrement efficaces. Ils fonctionnent soit avec de l'eau en recirculation, soit avec de l'eau de ville directement, nécessitant cependant des mesures pour prévenir la prolifération de germes ou d'algues, et pour traiter l'eau afin d'éviter le dépôt de calcaire sur l'échangeur.
Divers systèmes de condenseurs adiabatiques sont disponibles, mais en général, ils impliquent l'utilisation de buses pour pulvériser l'eau en microgouttelettes dans le flux d'air ou pour diffuser l'eau sur un média hygroscopique, améliorant ainsi l'échange avec l'air autour de l'échangeur frigorifique.
Qu'est-ce que les fluides frigorigènes hydrocarbures ?
La réglementation relative aux gaz F, en particulier la phase de réduction progressive (Phase Down) impliquant la diminution progressive des HFC en fonction de leur impact sur l'effet de serre (PRG = Potentiel de Réchauffement Global), vise à promouvoir l'utilisation de fluides moins nocifs pour notre planète.
Les hydrocarbures comme le R290 (propane) utilisé dans le domaine commercial du froid et le R600a (isobutane) pour le froid domestique deviennent des réfrigérants incontournables. Bien qu'ils offrent des avantages écologiques (sans ODP, GWP = 3), ils présentent une dangerosité certaine en tant que fluides appartenant au groupe A3, étant potentiellement inflammables avec un risque d'explosion dans certaines conditions.
Ces risques, mesurés en fonction de leur concentration dans l'air (voir les tableaux), sont pris en compte, et leur utilisation est actuellement limitée et encadrée par des normes spécifiques (EN378-1, EN 60335-2-24 et EN 60335-2-89). Les seuls incidents notables se sont produits en usine lors du chargement de fluides dans des appareils ménagers.
L'histoire des hydrocarbures réfrigérants remonte à des redécouvertes de fluides déjà utilisés mais restés inexploités industriellement. Dans les années 1908, l'éthylène fut utilisé pour une installation frigorifique en cascade, suivi par l'utilisation de l'isobutane par J.G. de Remer aux États-Unis dans les années 1920, sans toutefois atteindre la production commerciale. Plus tard, dans les années 1950, le scientifique anglais M. Ruheman a expérimenté un mélange de butane et de propane pour la réfrigération. Cependant, ces initiatives ont été limitées par la difficulté à rendre étanches les systèmes de réfrigération pour assurer la sécurité, d'autant plus que d'autres agents réfrigérants (CFC, HCFC) plus simples d'utilisation ont dominé le marché pendant des décennies.
Ce n'est que récemment que Greenpeace a pu soutenir des recherches pour le développement de réfrigérateurs fonctionnant à l'isobutane, commercialisés pour la première fois en 1992 en collaboration avec l'entreprise Foron.
La relative dangerosité de ces fluides impose une formation théorique et pratique pour les techniciens frigoristes intervenant sur des systèmes utilisant des gaz inflammables. Des équipements spécifiques sont requis, tels que des raccords de type Lokring, tandis que le brasage, bien que possible avec précaution, est souvent déconseillé. Les hydrocarbures peuvent être rejetés dans l'atmosphère dans le respect de normes de sécurité ou collectés pour être éliminés ultérieurement. Un additif olfactif est généralement ajouté aux hydrocarbures pour détecter d'éventuelles fuites par l'odeur.
En ce qui concerne les hydrocarbures en tant que réfrigérants, il est important de comprendre des notions telles que le point d'éclair, le point d'auto-inflammation, et les limites d'inflammabilité, qui définissent les conditions dans lesquelles ces fluides peuvent présenter un risque d'incendie.
Qu'est-ce que les fluide R32 (CH35) ?
La réglementation européenne F-Gaz exige une diminution des HFC à fort potentiel de réchauffement global avant de les interdire d'ici 2025. Le R410A, avec un PRG de 2088, est donc concerné par cette réglementation, et le R32 se présente comme son remplaçant "naturel". Le R32, qui constitue 50 % de la composition du R410A, offre des propriétés thermodynamiques équivalentes. De plus, le R32 garantit une amélioration de la performance de 5 à 7 % par rapport au R410A à puissance égale.
Quelques caractéristiques du R32 :
- Nom : Difluorométhane
- Formule brute : CH2F2
- ODP = 0 (aucun effet sur la couche d’ozone)
- PRG = Potentiel de Réchauffement Global = 675
- Point de fusion : -136 °C
- Point d’ébullition : -52 °C
- Classe A2L : légèrement inflammable, à manipuler avec précaution à proximité de flammes nues, ne pas fumer.
- Asphyxiant simple dans un espace non ventilé (conformément à la norme NIOSH).
Il est à noter que le R32 représente presque la totalité des installations en 2021 !
Utilisation du R32 : Avantages pour les frigoristes :
- Peut être chargé à l’état liquide ou gazeux en raison de sa pureté.
- Pas de glissement de température comme pour tous les fluides purs.
- Rendements supérieurs et taille réduite des appareils par rapport au R410A.
- Pressions de service légèrement plus élevées (+10%).
- Contrôle d’étanchéité requis seulement à partir de 7,2 kg de charge de R32 en raison de son PRG.
Inconvénients :
- Légèrement inflammable, nécessitant une concentration maximale dans la pièce.
- Les connexions doivent être positionnées à l'extérieur par mesure de sécurité.
- Certains outils doivent être compatibles avec les hydrocarbures.
Réglementation ERP et R32 :
- Zones d'exclusion autour des raccordements pour les ERP.
- La réglementation incendie CH 35 intègre des "zones d'exclusion" pour les raccordements frigorifiques.
- Le R32 est concerné par ces zones d'exclusion.
Charges en fluide autorisées :
- Des conditions spécifiques sont établies pour la charge maximale de fluide autorisée.
- Des mesures de sécurité supplémentaires sont nécessaires en cas de dépassement de la limite autorisée.
Qu'est-ce que les alternatives à la fin programmée du R404a ?
Cette dernière a pour projet de réduire de près de 80 % l’utilisation de gaz fluorés (hydrofluorocarbures ou HFC, par exemple). Une disposition similaire d’interdiction est prévue pour 2020 et concerne les gaz fluorés disposant d’un pouvoir de réchauffement global trop important. D’ici là une raréfaction progressive des gaz dont le potentiel de réchauffement climatique est supérieur à 2500 sera mise en place et le R404A en fera partie, donc il faut déjà penser à son remplacement mais pour quelle alternative ?
Les HFO pour remplacer le R404A ?
En ce moment, on parle beaucoup de R449A, de R452 ou bien même de R513A. Contrairement à ce qu’on peut en penser, ces derniers ne sont pas des HFO mais des mélanges de HFO et de HFC. Ces combinaisons ont été créées récemment, pour répondre aux exigences et remédier aux futures interdictions de la F-Gaz en proposant un pouvoir de réchauffement global (ou PRG) aujourd’hui très inférieur à celui qu’affiche l’utilisation du R404A (en dessous de la limite de 2500).
Cependant, malgré cette possibilité optimiste, il faut garder deux informations à l’esprit :
- Ces nouveaux fluides proposés ne sont pas des équivalents parfaits.
- Une période d’adaptation pourra être nécessaire suivant les applications.
Étant des gaz différents, leurs propriétés physiques sont également différentes. Par exemple, on notera que la température de refoulement peut-être jusqu’à 30k supérieure. Une adaptation des compresseurs est nécessaire, par exemple une mise en place de ventilateurs au niveau de la culasse (compresseurs semi-hermétiques).Un changement d’échangeurs nécessaire ?Comme nous l’avons expliqué plus haut, comparés au R404A, les mélanges HFO et HFC se comportent de façon différente. En effet, ces derniers présentes des glissements de températures parfois importants durant les phases de condensation ou pendant la phase d’évaporation parfois importants.
Ce glissement de température représente un serieux handicap notamment pour les échangeurs (condenseur, évaporateur) à flux parallèle, le meilleur choix étant d’utiliser des échangeurs disposants de flux à « contre-courant ». Ceux-ci sont utilisés depuis prés de 15 ans en Europe.
Le réglage (surchauffe) des détendeurs seront a adaptés en fonction des installations, il faudra dans certain cas changer le détendeur.
L’alternative du propane (R290) est-elle vraiment la meilleure option ?
Si vous vous y connaissez un peu, vous avez sans doute déjà lu que l’alternative du propane est une solution de plus en plus employée. En effet son PRG est actuellement très faible (de niveau 3) et c’est un gaz dont le volume frigorifique est très proche de celui de notre R404A. De plus sa consommation énergétique est faible et son glissement de température inexistant. Le propane, en tant que gaz frigorigène, n'est affecté par aucune restriction limitant son utilisation en milieu industriel.
Cependant, un gros problème persiste son emploi est limitée dans les ERP. L’utilisation du propane peut être dangereuse puisque ce dernier est un gaz inflammable. La moindre petite étincelle ou court circuit pourrait être vraiment destructeur. Son utilisation est limitée (pas plus de 150 grammes de charge) en France et ne peut être utilisé que pour de petits frigos et autres meubles frigorifiques autonomes de taille réduite.Mais la législation va évoluée au cours des mois à venir.Elle va devenir plus souple sous la pression des industriels.
Qu'est-ce que le silencieux de refoulement ou Muffler ?
Le silencieux de refoulement, également appelé muffler, est spécialement conçu pour réduire ou éliminer les pulsations des gaz ainsi que les ondes à haute fréquence émises par les compresseurs alternatifs, tels que les compresseurs à pistons. Ces derniers ont la particularité de générer des phénomènes pulsatoires en raison des mouvements des pistons (aspiration, refoulement), entraînant des variations de pression du gaz dans les conduites de refoulement. Ces fluctuations du gaz provoquent à leur tour des ondes sonores ainsi que des vibrations internes et externes dans les tubes frigorifiques, pouvant entraîner des ruptures, notamment au niveau des points faibles de la tuyauterie.
La structure d'un silencieux de refoulement comprend une enveloppe en acier qui permet l'expansion du gaz, des chicanes ou des plaques perforées internes qui réduisent la pression et modifient la vitesse des gaz à l'intérieur du silencieux. Cela a pour effet de diminuer l'amplitude des pulsations ainsi que les hautes fréquences. Les performances de ces silencieux restent optimales quel que soit le régime de rotation du compresseur.
En général, à moins d'indications contraires du fabricant, les silencieux de refoulement peuvent être installés verticalement ou horizontalement. Il est recommandé de les placer immédiatement après le compresseur, solidement fixés sur la tuyauterie de refoulement, par exemple en amont et en aval du silencieux. Il est également possible d'installer un éliminateur de vibrations (comme un "anaconda") en amont du silencieux, bien que cela soit assez rare.
Les critères à prendre en compte pour sélectionner un silencieux de refoulement sont les suivants :
- La puissance du compresseur
- La vitesse de rotation du compresseur
- Le diamètre de la tuyauterie de refoulement
- Le type de fluide frigorigène utilisé
- La distance entre le compresseur et le condenseur
Qu'est-ce que les types de débitmètres en climatisation ?
La mesure du débit est cruciale dans les métiers du génie climatique. Différentes technologies existent, chacune avec ses avantages et inconvénients.
Le débit est la quantité de fluide qui s'écoule par unité de temps.
Débitmètre à ultrasons: Ce type de débitmètre permet des mesures rapides sans interférer avec la tuyauterie. Deux capteurs sont placés sur la conduite à mesurer. Les ultrasons envoyés d'un capteur à l'autre fournissent la vitesse du fluide. Il convient pour le diagnostic et les audits.
Débitmètre déprimogène: Basé sur la mesure de pression différentielle, ce débitmètre crée une perte de charge localisée à l'aide d'une restriction. La différence de pression est utilisée pour calculer le débit. C'est un choix commun en génie climatique.
Débitmètre électromagnétique: Il exploite la force électromagnétique générée par un conducteur se déplaçant dans un champ magnétique. Ce type de débitmètre est utilisé uniquement avec des fluides conducteurs et isole l'appareil de mesure de la canalisation.
Chaque type de débitmètre a ses propres applications et avantages en fonction des besoins spécifiques de mesure de débit.
Qu'est-ce que la résistance de carter ?
Une résistance de carter ou un réchauffeur de carter est essentiel pour prévenir la migration excessive du fluide frigorigène dans le carter, surtout lorsque les compresseurs sont exposés à des températures plus froides que celles des évaporateurs.
En augmentant la température de l'huile d'environ 20°C au-dessus de la température ambiante, on augmente sa pression de vapeur, ce qui empêche que l'huile ne se sature de fluide frigorigène lors de l'arrêt du compresseur.
Cette migration est facilitée par la loi de Watt sur les parois froides, qui stipule que lorsque deux récipients sont à des températures différentes, le fluide migrera du récipient à la température (pression) la plus élevée vers celui à la température (pression) la plus basse.
La présence d'une grande quantité de fluide et d'huile mélangés dans le carter peut entraîner un entraînement important de l'huile au démarrage de l'installation, provoquant la formation de mousse visible au niveau du voyant. Cela peut aussi fausser le niveau réel d'huile en présence de fluides.
Pour les compresseurs fonctionnant avec une pompe à huile, la vaporisation du fluide frigorigène liquide au démarrage peut désamorcer la pompe, compromettant la lubrification adéquate du compresseur.
Les résistances de carter sont de différents types et souvent auto-régulées en fonction de la température. Elles ne sont alimentées que lorsque le compresseur est à l'arrêt, via un contact auxiliaire sur le contacteur de puissance du compresseur.
Ces résistances peuvent être cylindriques et placées dans un doigt de gant en bas du carter du compresseur, enduites d'une pâte thermique pour une meilleure conduction de chaleur. Elles peuvent aussi être souples de type cordon chauffant, entourant le carter et maintenues par des colliers, ou encore être plates et rectangulaires, placées sous le carter du compresseur.
Qu'est-ce que l'évaporateur à plaques eutectiques ?
Les plaques eutectiques permettent le stockage et la restitution de l'énergie sous forme de chaleur latente, idéales pour le maintien de la fraîcheur des denrées périssables pendant le transport. Comparé au stockage d'énergie par chaleur sensible, le stockage par chaleur latente offre une plus grande capacité d'énergie dans un volume réduit. Par exemple, l'eau a une chaleur sensible de 4,18 kJ/kg.K et une chaleur latente beaucoup plus élevée de 335 kJ/kg.K.
Les solutions eutectiques sont des mélanges de deux corps qui solidifient et fondent à des températures spécifiques. Contrairement à un corps pur tel que l'eau, un mélange eutectique nécessite moins d'énergie pour solidifier et libère plus d'énergie lors de la fusion. Un évaporateur eutectique comprend un caisson plat étanche avec un serpentin pour le fluide frigorigène, plongé dans une solution eutectique ou saumure, généralement un mélange d'eau et de sel. Cette solution se solidifie à des températures basses, offrant un stockage efficace, avant de fondre pour libérer l'énergie lors du déstockage.
Qu'est-ce que les généralités sur les échangeurs thermiques ?
Les échangeurs, qu'ils soient en climatisation ou en chauffage, sont essentiels dans nos installations. Parmi eux, nous retrouvons les évaporateurs, les condenseurs, les tours de refroidissement, les systèmes de récupération d'énergie, entre autres.
Il est important de noter que lorsqu'on parle de transfert thermique ou d'énergie thermique, il ne s'agit pas simplement de température, mais plutôt du flux d'énergie thermique. Pour qu'un transfert d'énergie puisse avoir lieu entre deux éléments de même nature ou de natures différentes, il est nécessaire qu'il y ait une différence de température. Plus cette différence est importante entre les fluides (eau, air, etc.), plus l'énergie transférée sera significative. En général, l'énergie se déplace du corps chaud vers le corps froid de manière spontanée. Ainsi, deux éléments ayant la même température n'échangeront pas d'énergie.
Les échangeurs ont pour rôle principal de faciliter le transfert d'énergie entre différents fluides à des températures variées, tout en minimisant les pertes. Les fluides sont séparés par une surface de transfert habituellement métallique. Les différents processus physiques des échangeurs, tels que la conduction, la convection et le rayonnement, sont à prendre en considération pour assurer un transfert efficace.
Il existe plusieurs modes de circulation dans les échangeurs qui influent sur leur efficacité, tels que la circulation à contre-courant, la circulation courant croisée et la circulation co-courant. Les échanges diphasiques, impliquant un changement d'état des fluides, ainsi que les échanges monophasiques, sans changement de phase, sont des éléments importants à considérer.
Enfin, les critères de performance d'un échangeur comprennent une surface d'échange optimale, des pertes de charge minimisées et une distribution uniforme des flux. Le calcul des échangeurs repose sur un bilan thermique prenant en compte divers facteurs tels que les pertes de charge, les débits massiques, les températures des fluides, les coefficients d'échanges thermiques, etc. Deux méthodes de calcul courantes sont la méthode DTLM (Différence de Température Logarithmique Moyenne) et la méthode NUT (Nombre d'Unités de Transfert).
Qu'est-ce que le traitement d'eau des tours de refroidissement ?
La présence de tartre, d'algues, d'oxygène, de gaz carbonique, de sels minéraux et de bactéries modifie la composition naturelle de l'eau dans une tour de refroidissement. Si ces éléments ne sont pas contrôlés correctement, les performances de l'échangeur de chaleur diminueront et ses coûts d'exploitation augmenteront.
Les principaux risques à surveiller sont la présence de bactéries de type Legionella, une corrosion accrue par une concentration élevée de sels minéraux, et la formation de tartre et d'algues qui réduisent l'efficacité de l'échange thermique.
Pour lutter contre ces éléments, il est nécessaire d'utiliser différents traitements et produits adaptés. Le maintien des tours de refroidissement nécessite une attention particulière, car le dosage des produits dépend de la qualité de l'eau, des températures et des débits.
Pour contrôler la Legionella, des produits biocides peuvent être injectés de manière ponctuelle ou continue. Il est crucial de maintenir une surveillance constante et périodique de la qualité de l'eau et des traitements effectués.
La lutte contre le tartre et la corrosion peut se faire en utilisant des produits chimiques inhibiteurs et en réalisant des purges régulières pour éviter les concentrations indésirables de divers éléments.
En résumé, le traitement des tours de refroidissement est complexe et doit être effectué par des professionnels compétents. Un suivi régulier et méthodique ainsi qu'un contrôle précis de la qualité de l'eau sont essentiels pour assurer le bon fonctionnement de l'installation.
Qu'est-ce que le variateur de vitesse pressostatique ?
La modulation de pression de condensation par variation de la vitesse du moteur du ventilateur de condenseur permet un fonctionnement stable et optimisé de l'installation tout au long de l'année. Cela représente également un avantage économique, particulièrement important pour les installations de forte puissance.
Le variateur de pression fonctionne en adaptant la vitesse du moteur du condenseur et donc le débit d'air en fonction de la pression de condensation. Son rôle est d'éviter une baisse significative de la pression de condensation en période hivernale ou de mi-saison, ce qui pourrait perturber le bon fonctionnement de l'installation. En effet, une mauvaise maîtrise de la pression de condensation peut mettre en péril la fiabilité du matériel.
Les variateurs peuvent être de deux types : soit le variateur et le capteur de pression sont intégrés en un seul élément, ce qui est généralement utilisé pour les moteurs monophasés, soit le capteur de pression (transducteur) et le variateur sont distincts en deux parties. Ces régulateurs de vitesse sont adaptés pour des ventilateurs monophasés ou triphasés. Le transducteur envoie un signal analogique (de 0 à 10 V) au variateur en fonction de la variation de la pression de condensation.
Pour faire varier la vitesse du moteur, deux technologies sont utilisées : le hachage de phase, où la variation de vitesse se fait sur la tension d'alimentation en coupant une partie de la sinusoïde pour modifier la tension, et la variation de vitesse par variation de fréquence, où la modification de la fréquence de la tension d'alimentation engendre un changement de la vitesse du champ tournant et, par conséquent, de la vitesse du moteur.
Enfin, quelques spécifications à prendre en compte incluent la plage de pression d'utilisation, la pression de consigne, les limites de vitesse maximale et minimale, la bande proportionnelle, l'hystérésis et la connectabilité à une GTB.
Qu'est-ce que les caractéristiques du R717 ou ammoniac (NH3) ?
L'ammoniac, connu sous le nom de R717, est utilisé comme fluide frigorigène et présente une molécule pyramidale composée d'un atome d'azote et de trois atomes d'hydrogène. Cet élément est historiquement utilisé dans les installations de froid industriel, remontant à l'époque des premières machines à compression en France en 1850 et aux États-Unis en 1860. Dans les années suivantes, il a été adopté pour les patinoires, puis pour la climatisation et la réfrigération domestique.
Aujourd'hui, l'ammoniac est polyvalent dans ses utilisations, couvrant divers secteurs tels que l'industrie chimique et agroalimentaire, la production d'eau glacée, les usines de production de glace, les tunnels de surgélation, les chambres climatiques, la conservation des produits transformés, les pompes à chaleur au CO2, la climatisation des aéroports, les patinoires, la saumure, etc.
Ce fluide incolore possède une odeur âcre reconnaissable et est toxique. Des précautions strictes doivent être prises car même une faible concentration dans l'air peut entraîner des problèmes graves. L'ammoniac est également corrosif, inflammable dans certaines conditions et peut devenir explosif en présence de certains éléments comme le mercure ou l'argent.
En termes de toxicité, des effets peuvent être ressentis à partir de 10 ppm avec des irritations légères des yeux, et des niveaux plus élevés peuvent causer des problèmes respiratoires et même être mortels en cas d'exposition prolongée. Les mesures de sécurité recommandées incluent la protection des mains et des yeux, un masque respiratoire, une combinaison étanche au-delà de 300 ppm, une douche de sécurité, un détecteur de fuite, une ventilation adéquate des espaces de stockage, et l'interdiction de fumer à proximité.
En résumé, l'ammoniac est un produit corrosif et irritant nécessitant des mesures de sécurité strictes lors de sa manipulation, notamment dans les applications industrielles et les systèmes à absorption.
Qu'est-ce que les caractéristiques du R507 ?
Mixture binaire sans glissement, utilisée dans les installations de froid industriels.
Caractéristiques du R507:
- GWP : 3300
- Nature : Hydrofluorocarbone
- Mélange : Azéothrope (sans glissement)
- Composition : 50% R125 / 50% 134a
- Couleur : Incolore
- Odeur : Légèrement éthérée
- Température critique : + 70,8 °C
- Température d'ébullition : - 47,1 °C (à la pression atmosphérique)
- Pression critique : 37,2 Bar
- ODP : 0 (ODP = Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone)
Toxicité et recommandations :
- Fluide classé A1 : non toxique, ininflammable
- Produit toxique à hautes températures
- Protégez vos mains et vos yeux
- Pas de fumer à proximité
- Risque de gelures à -45,8 °C à la pression atmosphérique
- Assurez une ventilation adéquate dans la zone de stockage
- Évitez l'inhalation
Applications :
- Utilisé dans les installations de type commercial
Qu'est-ce que les caractéristiques du R407C ?
Mélange ternaire stable à fort glissement, utilisé dans les installations de traitement d'air de petites et moyennes puissances.
Caractéristiques R407C:
- GWP*: 1600
- Nature: Hydrofluorocarbone
- Mélange: Zéothrope
- Composition: 23% R32 / 25% R125 / 52% 134a
- Glissement: 7,7 °C à 0,3 bar
- Couleur: Incolore
- Odeur: Légèrement éthéré
- Température critique: +86,2 °C
- Température d'ébullition: -43,4 °C (pression atmosphérique)
- Pression critique: 46,2 Bar
- ODP*: 0
Toxicité et recommandations:
- Fluide classé A1: non toxique, ininflammable
- Produit toxique à hautes températures
- Protection des mains et des yeux recommandée
- Interdiction de fumer à proximité
- Attention aux gelures à une température de -45,8 °C à la pression atmosphérique
- Ventilation du local de stockage requise
- Éviter l'inhalation
- Utiliser les huiles POE
Applications:
- Installations de conditionnement d'air
Qu'est-ce que le fluide R410A ?
Mélange binaire 50% de HFC-32 (difluorométhane) et 50% de HFC-125 (pentafluoroéthane), un fluide stable avec un très faible glissement. Il est largement utilisé dans les pompes à chaleur et les systèmes de traitement d'air de moyenne puissance. Malgré ses avantages en termes d'efficacité énergétique, le R410A a un impact environnemental notable en raison de son potentiel de réchauffement global (PRG ou GWP).
Le R410A est graduellement remplacé par des alternatives plus respectueuses de l'environnement, comme le R32 et le R454B. Ces réfrigérants ont un PRG ou GWP plus faible tout en offrant des performances équivalentes ou supérieures au R410A.
L'utilisation du R410A dans une installation contenant moins de 3 kg de fluide sera interdite à partir du 1er janvier 2025. A ce jour, aucune interdiction ne concerne le R410A pour les installations contenant plus de 3 kg de fluide.
Caractéristiques R410A:
- GWP: 2088
- Nature: Hydrofluorocarbone
- Mélange: Zéothrope, 50% R32 / 50% R125
- Glissement: de 0 °C à 0,3 bar
- Couleur: Incolore
- Odeur: Légèrement éthérée
- Température critique: +72,2 °C
- Température d'ébullition: -52,2 °C (à pression atmosphérique)
- Pression critique: 49,5 Bar
- ODP: 0 (Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone)
Toxicité et recommandations:
- Classé A1: non toxique, ininflammable
- Produit toxique à hautes températures
- Protéger les mains et les yeux
- Interdiction de fumer à proximité
- Température du gaz à la pression atmosphérique: -45,8 ºC (risque de gelures)
- Ventiler le local de stockage
- Ne pas inhaler
- Utiliser des huiles POE
Applications:
- Installations de conditionnement d'air et refroidissement de liquides.
Qu'est-ce que les caractéristiques du R404A ?
Mélange ternaire quasi-azéotropique (faible glissement) utilisé dans les installations neuves ou en remplacement du R502 sous certaines conditions.
Caractéristiques du R404A:
- GWP* : 3922
- Nature : Hydrofluorocarbone
- Mélange : Zéothrope
- Composition : 52% R143 / 44% R125 / 4% R134a
- Glissement : 0,9 °C à 0,3 bar
- Couleur : Incolore
- Odeur : Légèrement éthérée
- Température critique : +72 °C
- Température d'ébullition : -45,8 °C (sous pression atmosphérique)
- Pression critique : 37,4 Bar
- ODP* : 0
*ODP = Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone *GWP = Potentiel de réchauffement global
Toxicité et recommandations:
- Classé A1 : non toxique, ininflammable
- Produit toxique à hautes températures
- Utiliser une protection pour les mains et les yeux
- Interdiction de fumer à proximité
- Risque de gelures à la température du gaz sous pression atmosphérique (-45,8 °C)
- Assurer une ventilation adéquate dans la zone de stockage
- Utiliser des huiles POE
Applications:
- Adapté pour les installations industrielles et commerciales nécessitant des températures positives et négatives.
Qu'est-ce que le type de condenseur frigorifique (AIR) ?
Cet échangeur permet aux gaz surchauffés provenant du compresseur de changer d'état. Le gaz entre dans le condenseur sous forme gazeuse et sort sous forme liquide. Les gaz surchauffés cèdent, en traversant le condenseur, la chaleur due au travail de compression du compresseur par échange avec l'air, permettant ainsi la condensation de la vapeur. L'air est un médium de condensation intéressant, car il est disponible en grande quantité, mais possède un coefficient de transmission assez faible, ce qui implique, pour de grosses puissances, de disposer de grandes surfaces d'échange avec des débits de ventilation importants.
La puissance d'un condenseur doit être égale à la puissance frigorifique développée à l'évaporateur plus la puissance du moteur électrique du compresseur.
Il existe deux types de condenseurs:
- Condenseurs statiques ou ménagers: Ils équipent généralement de petits appareils de froid tels que les réfrigérateurs. L'air circule autour d'un serpentin lié à une plaque tôle servant de dissipateur.
- Condenseurs ventilés: Ils peuvent être en acier ou en cuivre avec des ailettes en aluminium. Ces condenseurs sont généralement constitués d'un caisson, d'un serpentin et de un ou plusieurs ventilateurs entraînés par moteur électrique.
Pour assurer un bon échange, il est recommandé de maintenir la vitesse d'air entre 2 et 4 m/s. Il est également important de noter que l'écart entre la température de condensation et l'entrée d'air au condenseur est généralement de 15°C. L'encrassement d'un condenseur à air peut entraîner une augmentation de la température de condensation de 5°C, ce qui génère une perte de puissance d'environ 7% et une augmentation de la consommation électrique de 16%.
Il est essentiel de réguler les ventilateurs des condenseurs en fonction des fluctuations de température de l'air tout au long de l'année, soit par contacteur en cascade, soit en les pilotant par un variateur de vitesse.
Qu'est-ce que le type évaporateur à air ?
Évaporateur à circulation naturelle ou évaporateur statique (1) : Ils sont principalement utilisés pour la réfrigération des vitrines de conservation où la vitesse doit être faible, comme les meubles de pâtisseries, de fromageries et les comptoirs arrières des points de vente de boissons. Des ailettes sont fixées sur les tubes de cuivre formant l'évaporateur, et deux flasques de chaque côté maintiennent l'ensemble en place.
Évaporateur à circulation d'air forcée : Ce type d'évaporateur se compose d'un faisceau de tubes en cuivre généralement rainurés à l'intérieur pour améliorer les échanges d'air ou de gaz, avec des ailettes en aluminium fixées sur ce faisceau. L'espacement entre ces ailettes (3 à 8 mm) est généralement plus serré que celui des évaporateurs à circulation naturelle. Un ou plusieurs ventilateurs poussent l'air à travers la chambre froide. Ces évaporateurs sont utilisés pour le froid positif et négatif. Le dégivrage des batteries est souvent assuré par des résistances électriques intégrées dans la batterie ou par des gaz chauds.
Évaporateur mural (3) : Ici, le faisceau de tubes et d'ailettes constituant l'évaporateur est monté dans un boîtier métallique, en polyester ou en ABS. En partie basse, un bac recueille les eaux de condensation ou de dégivrage, tandis qu'en partie haute, le ventilateur aspire et insuffle l'air réfrigéré dans la pièce.
Évaporateur plafonnier (2) : Dans ce cas, l'ensemble tube et ailettes formant la batterie de l'évaporateur est inséré dans une carrosserie. Le ou les ventilateurs et la batterie sont placés de chaque côté opposé, permettant ainsi la fixation de l'évaporateur au plafond en haut et la récupération des eaux de condensation et de dégivrage en bas.
Évaporateur plafonnier extra-plat ou à double flux (4) : Ce type d'évaporateur est utilisé lorsque la hauteur disponible n'est pas suffisante pour un évaporateur plafonnier standard. Il est divisé en deux parties de puissance égale de chaque côté de la carrosserie, avec le ou les ventilateurs situés au centre soufflant l'air sur les deux parties guidées par des déflecteurs.
Qu'est-ce que le condenseur à eau ?
Un condenseur à eau est un élément crucial des systèmes de climatisation et de réfrigération. Son rôle est de transférer la chaleur du fluide frigorigène à l'eau, ce qui provoque la condensation du fluide. Cette transformation permet au fluide de passer de l'état gazeux à l'état liquide, une étape essentielle du processus de réfrigération. Le choix du type de condenseur à eau dépend des besoins spécifiques de l'application, des caractéristiques du fluide frigorigène utilisé et des contraintes d'installation.
Échangeur coaxial : Il est composé de deux tubes enroulés en spirale. Le fluide frigorifique circule à l'intérieur du tube central, tandis que l'eau circule entre les tubes intérieur et extérieur. Les deux fluides circulent à contre-courant pour optimiser l'échange thermique. Pendant ce processus, l'eau se réchauffe généralement de 8 à 12 °C.
Échangeur bouteille : Cet échangeur remplit les fonctions de réservoir liquide et de condenseur. Il se compose d'un serpentin par lequel circule l'eau de refroidissement, aidant ainsi le fluide frigorigène à se condenser au contact de l'eau. On observe un réchauffement de l'eau de 8 à 12 °C pendant ce processus.
Échangeur multitubulaire : Ce type de condenseur consiste en des tubes disposés horizontalement en grand nombre et soudés à deux viroles terminales. Les tubes permettent à l'eau de circuler à l'intérieur tandis que le fluide se condense autour dans une structure appelée "calandre". Ce modèle est avantageux car il est démontable, facilitant ainsi le nettoyage et le détartrage.
Échangeur à plaques : Ce condenseur est constitué d'un ensemble de plaques embouties entre deux plateaux, reliées par des tirants. Les alvéoles formées par les plaques servent de circuits pour les deux fluides, avec une étanchéité assurée par des joints en polymères. Ce type d'échangeur permet un échange thermique efficace sur une grande surface dans un espace restreint, mais peut être sensible à l'encrassement.
Qu'est-ce que les caractéristiques des huiles frigorifiques ?
L'huile joue un rôle essentiel dans le bon fonctionnement des compresseurs frigorifiques. Elle assure la lubrification des différentes pièces en mouvement, telles que l'embout, les cylindres, le piston, les vis, les spires, ainsi que le bon maintien des joints d'étanchéité. De plus, elle contribue à assurer une meilleure étanchéité et participe au refroidissement du gaz comprimé.
Caractéristiques des huiles frigorifiques :
Miscibilité : Il s'agit de la capacité de deux liquides à se mélanger de façon homogène. Une bonne miscibilité entre l'huile et le fluide réfrigérant, en particulier à la température d'évaporation, favorise le retour de l'huile dans le compresseur. À l'inverse, une miscibilité médiocre peut entraîner une accumulation d'huile dans l'évaporateur, réduisant ainsi son efficacité d'échange thermique. Le recours à un séparateur d'huile, notamment avec de l'ammoniac, permet de choisir une huile avec une faible miscibilité, adaptée à ce cas spécifique.
Solubilité : Elle représente la capacité d'un liquide à se dissoudre dans un solvant à différentes températures et pressions. Cette caractéristique est cruciale au niveau du compresseur, où l'huile et le fluide doivent former un mélange homogène. Pendant la compression, les températures et pressions élevées ne doivent pas altérer de façon significative la solubilité de l'huile. Les courbes Viscosité / Pression / Température (VPT) sont utilisées pour évaluer la solubilité de l'huile.
Différents types d'huiles frigorifiques utilisées :
Huiles minérales : Ces huiles ont été initialement utilisées avec les frigorigènes CFC et HCFC en raison de leur bonne miscibilité. Elles sont dérivées du pétrole et d'huiles naturelles. Les huiles à base de paraffine, naphténique et aromatique sont les principales catégories.
Huiles Polyol ester (POE) : Ces huiles biodégradables sont largement employées dans les installations de froid commercial et domestique. Elles ont une forte capacité à retenir l'eau par rapport aux huiles minérales.
Polyalphaoléfines (PAO) : Il s'agit d'huiles synthétiques bénéficiant d'une stabilité thermique élevée et d'une compatibilité avec divers matériaux. Les PAO sont souvent utilisées avec le fluide ammoniac (NH3).
Polyalkylène-glycol (PAG) : Ces huiles, malgré leur excellente capacité de lubrification, sont hygroscopiques avec une stabilité thermique limitée. Elles sont couramment utilisées dans les compresseurs automobiles en raison de leur compatibilité avec les élastomères.
Il est essentiel de prendre des précautions lors de la manipulation des huiles frigorifiques pour garantir leur efficacité et la durabilité des systèmes de climatisation et de réfrigération.
Qu'est-ce que la vanne à eau pressostatique ?
Les vannes à eau pressostatique contrôlent la pression de condensation en ajustant le débit d'eau, malgré les changements de charge. Une augmentation de la pression élevée réduit l'efficacité de la réfrigération, tandis qu'une diminution peut entraîner une surchauffe et une baisse de la pression d'aspiration du compresseur.
La vanne est composée d'un corps côté eau, d'un soufflet connecté au circuit frigorifique, et d'un dispositif de réglage avec un ressort antagoniste. La pression de condensation ouvre la vanne, tandis que le ressort la ferme.
En fonction du réglage du ressort, la vanne s'ouvre progressivement avec l'augmentation de la pression de condensation et se referme lorsque la pression diminue. Lors de l'arrêt du compresseur, la vanne doit être fermée.
Le montage se fait en amont du condenseur, dans le sens indiqué par la flèche sur le corps de la vanne.
Pour plus de sécurité, la vanne pressostatique peut être associée à une vanne électromagnétique pour éviter les fuites d'eau lorsque le compresseur est à l'arrêt.
Procédure de réglage :
- Ouvrir entièrement la vanne en ajustant le ressort.
- Mettre en marche l'installation.
- Progressivement fermer la vanne jusqu'à obtenir le réglage souhaité (une différence de température de 15 à 20 °C entre l'entrée et la sortie d'eau).
- Vérifier la fermeture complète de la vanne lors de l'arrêt du compresseur.
Qu'est-ce que la tour de refroidissement ?
Pour dissiper la chaleur du condenseur et permettre le changement d'état nécessaire au bon fonctionnement d'une installation frigorifique, différentes méthodes de refroidissement sont utilisées, dont les tours de refroidissement.
- Tour de refroidissement ouverte: Dans une tour ouverte, l'eau du condenseur est répartie en fines gouttelettes par des buses sur une surface de ruissellement. Un ventilateur souffle de l'air à contre-courant, favorisant le refroidissement par évaporation d'une partie de l'eau. L'eau est collectée dans un bac en bas de la tour, puis réinjectée par une pompe dans le condenseur. Un système de remplissage maintient le niveau d'eau, tandis que des résistances contrôlées par un thermostat évitent le gel.
Le principal inconvénient de ce type de tour est l'entretien nécessaire pour réduire les problèmes de calcaire, algues, corrosion et le risque de légionellose.
Tour de refroidissement fermée: Fonctionnant sur le même principe, cette tour utilise un échangeur pour séparer l'eau du condenseur du processus de refroidissement. L'eau circule à contre-courant par rapport à l'eau de la tour. Un bac contient l'eau nécessaire au refroidissement de l'échangeur, qui ruisselle sur les surfaces de refroidissement en haut de la tour.
Tour à condenseur évaporatif: Similaire à la tour fermée, cette tour intègre le condenseur comme interface directe pour le fluide frigorigène. Le refroidissement se fait en pulvérisant de l'eau sur le condenseur.
Aéroréfrigérant (Dry-cooler): C'est un système utilisé pour refroidir un liquide provenant du condenseur en utilisant la convection forcée. L'air est poussé à travers un échangeur où circule le liquide à refroidir. Cela permet un refroidissement efficace en maintenant un équilibre thermique optimal.
Tour de refroidissement hybride: Ce système combine le refroidissement évaporatif en été et le refroidissement sec en hiver grâce à un refroidisseur à air. Cela permet des économies d'eau significatives, réduisant l'impact environnemental et les risques de prolifération bactérienne comparé aux tours de refroidissement classiques.
Siège social
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520 avenue Janvier Passero
06210 Mandelieu-la-Napoule
06 84 05 99 81
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Immatriculation
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TVA n°FR95924894769
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