froid et climatisation

Fluides Frigorigènes

--> Traditionnellement appelées GAZ ou FREON, ce sont les fluides frigorigènes qui sont les porteurs de la chaleur dans un circuit frigorifique, par leur circulation et changement d'état ils peuvent abaisser les températures même au dessous de -40°C.

on trouve ainsi quelque catégorie des fluides frigorigènes les plus répandues.

CFC : les chlorofluorocarbones (sont actuellement interdits par la loi)

HCFC : les hydro chlorofluorocarbones (le seront bientôt)

HFC : les hydro fluorocarbures ( fluides de transition ).

PFC : Les Hydrocarbures perfluorés ou perfluorocarbures

NH3 : l’Ammoniac qui reste un fluide toxique et explosif. (inorganique)

les hydrocarbures : R -6XXx imflammables (organique)

Nomenclature :

Ce modèle de nomenclature peut s’appliquer pour tout fluorocarbure (FC) de type CFC, HCFC, HFC et PFC. La nomenclature des gaz fluorés suit le modèle de type "XYZ-c0123b4a", où chacun des chiffres et lettres représentent :

XYZ : FC, CFC, HCFC, HFC ou PFC.
c : Composé cyclique.
0 : Nombre de liaisons doubles (omis si zéro).
1 : Nombre d’atomes de carbone - 1 (omis si zéro).
2 : Nombre d’atomes de d’hydrogène + 1.
3 : Nombre d’atomes de fluor.
b4 : Nombre d’atomes de chlore remplacés par des atomes de brome (omis si zéro);
a : Lettre ajoutée pour identifier les isomères.

Dans le cas où la molécule contient du brome, le gaz (toujours du CFC) s'appelle halon.
Lorsque ces substances sont utilisées en tant que fluide frigorigène, les "XYZ" est remplacé par la lettre "R", comme Réfrigérant. La valeur du premier chiffre qui suit la lettre R peut prendre alors les valeur spécifiques suivantes :

4 ou 5 , il s’agit d’un mélange zéotrope* ou azéotrope. (* cliquez pour voir les mélanges)
6, il s’agit d’un composé organique autre que des CFC, HCFC, HFC et PFC (ex. R690 : Propane)
7, s'il s’agit d’un composé inorganique (ex. R717 : Ammoniac, R744 : Dioxyde de carbone)

Quelques exemples de CFC :

Le CFC-12 est un dérivé du méthane, sans hydrogène, avec deux atomes de fluor et deux de chlore. Il a donc pour formule : CF₂Cl₂.
Le CFC-113 est un dérivé de l’éthane, sans hydrogène, avec trois atomes de fluor et trois de chlore. Il a donc pour formule : C₂F₃Cl₃.
Le CFC-13B1 (ou halon 1301 ) est un dérivé du méthane, sans hydrogène, avec trois atomes de fluor et un de brome. Il a donc pour formule : CF₃Br.

Un exemple de HCFC :

Le HCFC-22 est un dérivé du méthane , avec un atome d’hydrogène , deux atomes de fluor et un de chlore . Il a donc pour formule : CHF₂Cl.

Un exemple de HFC :

Le HFC-134a est un dérivé de l’éthane , avec deux atomes d’hydrogène et quatre de fluor. Il a donc pour formule C₂H₂F₄.

Règle du "90", exemple du R32 :

Ajoutez 90 au nombre : 32 devient 122,
Le premier chiffre donne le nombre d'atome de carbone : ici 1,
Le dernier chiffre donne le nombre d'atome de fluor : ici 2,
Le chiffre du milieu donne le nombre d'atome d'hydrogène : ici 2.
Si le bilan est incomplet, les autres atomes sont généralement des atome de chlore : R22 donne 112 donc CHClF₂

Réglementation des Fluides Frigorigènes

1/ protection de la couche d'ozone :

Par leurs effets dégradants la couche d’ozone ; les CFC et les HCFC ont fait l’objet de plusieurs limitations voir des interdictions au niveau international notamment par :

- La convention de Vienne en 1985.

- Le protocole de Montréal en 1987.

- Le protocole de Kyoto en 1997.

- réunion de la Chine sur les changements Climatiques d’octobre 2006.

ont résulté plusieur décision notamment :

- Réduction des CFC de 50% a partir du janvier 2005.

- Réduction de 85% au début de 2007.

- Réduction totale en 2010 des CFC et à l’horizon 2040 des HCFC avec gel de la consommation en 2015.

Mais déjà leur interdiction restera une chose quasi certaine, puisque ces fluides contiennent le Chlore qui est responsable de la dégradation de la coche d’ozone ( O₃ ) suivant la formule chimique suivante :

Cl + O₃ -----------> ClO + O₂

CLO + O₃ --------> Cl + O₂ + O₂

Ainsi cette formule se répète sans cesse pendant 130 années.

A quoi sert l’Ozone qu’on essai surtout de préserver ?

- En effet l’Ozone stratosphérique est une couche de gaz O3 présente dans le stratosphère entre 12 et 50 Km d’altitude environ ; il protège la terre des effets nocifs de certains rayonnements solaires dans la gamme des Ultra-Violets de type g .

2/ Réchauffement de la planette ( Effet de Serre):

le soleil emmet un rayonnement* de courte longueur d'onde (entre 0,2 et 4 micromètres). environ 50% de ce rayonnement parvient jusqu'au sol. il est absorbé par la terre qui réémet un rayonnement de plus grande longueur d'ondes (l'infrarouge lointain).

Mais, de la même manière qu'avec les vittres d'une serre, ce rayonnement est partielement absorbé par des gaz dites << gaz à effet de serre>>. Ces gaz sont transparents aux rayons incidents, mais opaques aux rayons réfléchis par la terre.

ce rayonnemnt ainsi absorbé contribue à ogmenter la température de la planette.

Mais aussi sans l'effet de serre la température moyenne de la terre serait de -18°C.

Ainsi les CFC ; les HCFC et les HFC sont des gaz à effet de serre trés néfastes.

3/ Coéfficients :

ODP Ozone Depletion Potential Potentiel d'appauvrissement d'ozone	Il caractérise le pouvoir de destruction de l'ozone d'une substance. On a attribué la valeur 1 à la molécule de CFC-11. Toutes les autres substances sont comparées au CFC-11. Ainsi le HCFC-22 a un ODP de 0,055. Autrement dit son potentiel d'appauvrissement de l'ozone est 5,5% celui du CFC-11.
GWP Global Warming Potential Potentiel de Réchauffement Planétaire	Il caractérise le pouvoir de réchauffement d'une substance par rapport à celui du CO₂ pris par définition égal à 10. Il est d'usage de le calculer sur une période de 100 ans (temps d'intégration ). Le HFC-134a, par exemple, a un GWP de 1300, ce qui signifie que si 1 Kg de HFC-134a a est émis dans l'atmosphére, il aura le même effet sur une période de 100 ans que 1300 Kg de CO₂ .
TEWI Total Equivalent Warming Impact Effet de Serre Equivalent Total	Ce coéfficient caractérise l'impact global d'une installation sur le climat. Il comprend 2 composantes : L'effet direct dû aux émissions de fluorocarbures (fuites dans les installations) ; l'effet indirect provenant des émissions de CO₂dues à la consommation d'énergie. en effet la fabrication d'électricité dans les centrales thermique à partir de la combustion de combustibles fossiles émet du CO₂, ainsi que la consommation de carburant pour le conditionnement d'air automobile. le TEWI est exprimé en Kg de CO₂. TEWI = D + I = [ GWP₁₀₀ x m x f x n] + [E x n x A] m : charge en fluide frigorigène. ( Kg) f : Taux annuel de fuite. (%) n : durée de vie de l'équipement. ( an) E : consommation d'énergie / an. ( KWh / an) A : Emission de CO₂par KWh. ( kg CO₂ / KWh)

Les Bonnes Pratiques Environnementales :

Dans nos pratiques autant que frigoristes impliqués dans le procéssus d'appauvrissement d'ozone et du réchauffement de la planette notre devoir est d' appliquer ces trois consings :

Réduction des émissions des Fluides Frigorigènes :

- Par une bonne préconisations à la conception des installations.

- Par une Détection des fuites résponsable.

- Par la Récupération des fluides pendant les opérations d'Entretien

2. Réduction des Consommations Energitiques :

3. Entretien Efficace des Installations :

Bibliothèque :

*Rayonnement solaire :

La lumière couvre une très large gamme de longueurs d’onde appelée spectre électromagnétique. Les scientifiques distinguent généralement 6 gammes de longueurs d’onde :

Les rayons g sont les plus violents. Ils traversent facilement de grandes épaisseurs de matière et sont donc dangereux pour les cellules humaines, dans lesquelles ils produisent des mutations. De la matière très chaude ou radioactive produit des rayons gamma. Leurs longueurs d’onde s'étendent d’un cent milliardième (10^-14 m) à un milliardième (10^-12 m) de millimètre.
Les rayons-X sont eux aussi violents. Utilisés en médecine pour voir à travers le corps humain, ils sont un peu moins nocifs que les rayons gamma, mais restent dangereux à faible dose. Les rayons-X ont des longueurs d’onde comprises entre un milliardième (10^-12 m) et un cent millième (10^-8 m) de millimètre.
Les ultraviolets restent assez puissants. Ils sont nocifs pour la peau et on doit donc s’en protéger à l’aide de crèmes solaires. La couche d’ozone est déjà un premier rempart efficace contre ce type de lumière. Les néons des boîtes de nuit ou des détecteurs de faux billets émettent des ultraviolets assez doux. Leurs longueurs d’onde s’échelonnent d’un cent millième (10^-8 m) à quatre dixièmes de millième (4x10^-7 m) de millimètre.
Le domaine visible correspond à la partie du spectre visible par notre œil. C’est justement dans ce domaine que le Soleil est le plus lumineux. Il s’étend de quatre dixièmes de millième (4x10^-7 m) - lumière bleue - à huit dixièmes de millième (8x10^-7m) de millimètre - lumière rouge. Un arc-en-ciel décompose la lumière blanche, à la manière d’un prisme, et met en évidence les différentes longueurs d’onde qui la composent. Notre œil est centré autour du maximum d’intensité solaire. En effet, le Soleil rayonne dans toutes les longueurs d’onde du spectre, mais son maximum est dans le vert. Plus qu’une coïncidence, il s’agit plutôt d’une adaptation de l’œil humain à son environnement.
L’infrarouge est émis par des corps modérément chauds. Un radiateur ou notre corps en produisent. Il est intéressant de remarquer qu’en chauffant une barre métallique, elle émet d’abord en infrarouge, puis en s’échauffant, elle devient rouge, puis vire au blanc. A ce moment, elle est tellement chaude qu’elle émet une lumière blanche (constituée de toutes les longueurs d’onde du spectre visible) à la manière du Soleil, dont la température est elle aussi très chaude (environ 5600°C). La gamme des infrarouges couvre les longueurs d’onde allant de huit dixièmes de millième de millimètre (8x10^-7 m) à un millimètre (10^-3 m).
Le domaine radio commence à une longueur d’onde de 1 millimètre. Il est divisé en sous-catégories : millimétrique, centimétrique, etc. jusqu’au kilométrique. La bande FM de nos postes de radio correspond à une longueur d’onde de l’ordre du mètre. Les téléphones cellulaires communiquent avec des photons d’une longueur d’onde de 10 cm environ.

Ainsi donc, la notion de lumière admise par le grand public est beaucoup plus large que ce à quoi on pourrait s’attendre. Notre œil, un poste de radio ou un téléphone cellulaire reçoivent tous trois de la lumière. Dans ces trois cas, les photons sont convertis en impulsions électriques, soit par les cellules de la rétine, soit par l’appareillage électronique.

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Les Thermostats

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1) Thermostats à bulbe :

les thermostats sont des appareils de régulation destinés à ouvrir et à fermer un contact électrique par l’action d’une variation de température.
Chaque thermostat possède un réglage de température avec un différentiel d’enclenchement pour certain variable.
Les thermostats mécaniques sont équipé d’un bulbe servant à capter la température interne de l’enceinte à refroidir, il peut être placée à l’intérieur de l’enceinte ou a l’extérieur pour les thermostats munis d’un capillaire de liaison long. Le differenciel est généralement préréglé d’usine.

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2) Les thermostats ou régulateurs électroniques:

Les régulateurs de température électroniques se différencient par un affichage digital de la température. Le principe de fonctionnement reste le même, a l’exception d’une sonde CTP ou CTN remplaçant le bulbe thermostatique et une alimentation électrique de l’appareil. Ils agissent directement sur le démarrage du compresseur ainsi que sur le ventilateur de l’évaporateur (si ventilé).

Elles sont indissociables des programmations électroniques. Elles permettent une mesure très précise de la température, et donc une capacité pour l'électronique à réguler de manière très économique. CTN et CTP sont similaires au regard, c'est dans leur comportement face au changement de température que l'on trouve des différences.

La CTN:
Il s'agit d'une résistance (capacité à freiner le courant), qui diminue lorsque la température augmente. Les initiales CTN signifient Coefficient de Température Négatif. Elle est appellée ainsi à cause de la formule mathématique qui la caractérise. La CTP:
Il s'agit d'une résistance, qui augmente en même temps que la température. Les initiales CTP signifient Coefficient de Température Positif. Comme la CTN elle est appelée ainsi à cause de sa formule mathématique caractéristique.

3) les Thermostats à Bilames :

    Ces thermostats sont présents dans quasiment tous les appareils électroménager. Ils permettent un contrôle fiable de la température pour un coût accessible. On les utilise pour la régulation de température, et pour protéger les appareils en cas de surchauffe.Leur principe de fonctionnement repose sur la déformation du disque bilame sous l'effet de la chaleur transmise par l'intermédiaire du cabochon. En se déformant ce disque agit sur une tige mobile qui actionne l'ouverture ou la fermeture du contact électrique. En refroidissant, le disque reprend sa forme, et le contact retrouve sa position initiale. Selon le fonctionnement recherché, ce type de thermostat peut ouvrir ou fermer le contact électrique.
    leur utilisation dans le froid commerciale est souvent dans les évaporateurs comme thermostat de fin de dégivrage et thermostat de contacte.
    On trouve également des thermostats à plusieurs étages, étant capables de relevé plusieurs températures, et d'actionner plusieurs contacts électriques. Coté mécanisme, on trouve autant de tiges agissant sur autant de contacts distincts.
    Ces thermostats sont souvent appelés K

Les Thermostats

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1) Thermostats à bulbe :

Les thermostats sont des appareils de régulation destinés à ouvrir et à fermer un contact électrique par l’action d’une variation de température.
Chaque thermostat possède un réglage de température avec un différentiel d’enclenchement pour certain variable.
Les thermostats mécaniques sont équipé d’un bulbe servant à capter la température interne de l’enceinte à refroidir, il peut être placée à l’intérieur de l’enceinte ou a l’extérieur pour les thermostats munis d’un capillaire de liaison long. Le différentiel est généralement préréglé d’usine.

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2) Les thermostats ou régulateurs électroniques:

La CTN:
Il s'agit d'une résistance (capacité à freiner le courant), qui diminue lorsque la température augmente. Les initiales CTN signifient Coefficient de Température Négatif. Elle est appelée ainsi à cause de la formule mathématique qui la caractérise. La CTP:
Il s'agit d'une résistance, qui augmente en même temps que la température. Les initiales CTP signifient Coefficient de Température Positif. Comme la CTN elle est appellée ainsi à cause de sa formule mathématique caractéristique.

3) les Thermostats à Bilames :

, il s'agit en fait d'une marque de fabrication.
Le thermostat à réarmement manuel:
Ces thermostats servent de sécurité en cas de surchauffe, on les reconnaît facilement grâce à leur tige rouge, qui réarme le système lorsque l'on appuie dessus. Un léger déclic se fait entendre au réarmement.

Appareils Annexes

DESHYDRATEUR

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DESHYDRATEUR

Ce deshydrateur comporte une charge fritée dite cartouche solide (3) pressée du côté entrée (1) par un ressort (2) contre la natte de polyester (4), la toile filtrante (5) et la plaque perforée ondulée (6).

La charge ou la cartouche des déshydrateurs se compose de matières qui éliminent efficacement

- l'humidité,

- les acides nuisibles,

- les particules étrangères, les boues et les produits de désintégration de l'huile.

Le choix du déshydrateur doit tenir compte de la charge en fluide frigorigène, et non pas de la puissance frigorifique du compresseur.

Le but du déshydrateur est de maintenir la quantité d'humidité contenue dans le fluide en-dessous de la valeur maximale qui est :

- pour le R134a = 15 mg/kg

- pour le R22 = 60 mg/kg

Mise en place :

- de préférence dans une zone froide (exemple : dans la chambre froide), l'absorption étant meilleure à basse température,

- de préférence verticalement (bien que certains constructeurs admettent actuellement une position horizontale).

-le montage sur la tuyauterie doit s'effectuer, aussitôt que possible, après avoir enlevé les deux capuchons de protection d'extrémités, avant que le produit déshydratant n'absorbe l'humidité de l'air ambiant.

Certains modèles de déshydrateurs peuvent être traversés par le fluide dans les deux sens : ils sont destinés aux climatiseurs ou pompes à chaleur réversible.

LE DESHYDRATANT

DEFINITION :

PROPORTION :

Produit chimique, capable d'absorber l'humidité ou de faire avec elle une réaction chimique.

Dans une installation frigorifique on compte généralement de 5 à 10% de produit déshydratant par rapport au poids de fluide frigorigène (50 à 100 gr. au kg)

DESHYDRATANTS EMPLOYÉS HABITUELLEMENT

L'alumine activée

Le gel de silice :

Le chlorure de calcium :

Le carbogel :

absorbe l'humidité et les acides, employée avec le SO², le CH³ CL et le fréon 12.

Avec le SO² n'est employée que sur la conduite d'aspiration.

(silicagel), actuellement le plus utilisé et le plus recompandable, s'emploie comme l'alumine activée dont il a sensiblement les mêmes propriétés. Peut être réactivé par chauffage.

sèche par réaction chimique. N'absorbe pas les acides, un excès d'humidité produit une saumaure corrosive. Ne doit en aucun cas être laissé sur les installations plus de quelques jours.

composé ayant les avantages du gel de silice, peut se régénérer indéfiniment par chauffage. S'emploie comme l'alumine activée.

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Les Pressostats :

Les pressostats sont utilisés dans les installations

de réfrigération et de conditionnement de l’air

pour assurer une protection contre une pression

d’aspiration trop faible ou une pression de

refoulement trop élevée. il peuvent aussi etre

utlisés pour la régulation dans certaines

pratiques.

il existe deux types de pressostats :

Le pressostat Basse pression ( BP).

le pressostat BP actionne le contacte inverseur lorsque la pression d'aspiration diminue, il est monté sur le tube d'aspiration du compresseur. est principalement utilisé pour les chambres froides; les refroidisseurs de liquide;... Il assure la sécurité ( généralement un pressostat combinée haute et basse pression) aussi bien que la régulation ( régulation pressostatique; système mortreux et pump down).

Le pressostat Haute pression (HP)

le pressostat HP actionne le contacte inverseur lorsque la pression de refoulement augmente au dela d'une valeur déterminée. il est monté sur le coté haute pression de l'installation frigorifique est utilisé pour assurer la sécurité du circuit frigo cotree les surpressions, mais peut aussi être utilisé pour réguler le fonctionnement des ventillos-condenseur ou la pompe d'eau en cas d'un condenseur à eau.

Dessins et principes

Réglage des pressostats :

Pressostats avec réarmement automatique basse pression, BP

- Régler la pression de marche BP sur l’échelle "CUT-IN" (échelle de plage).

- Un tour de la tige basse pression BP ~ 0,7 bar.

- Régler le différentiel BP sur l’échelle "DIFF".

- Un tour de la tige différentielle ~ 0,15 bar.

- La pression d’arrêt BP = la pression de marche BP moins le différentiel.

Nota! La pression d’arrêt BP doit se situer au-dessus du vide absolu (po = -1 bar) Si le compresseur ne s’arrête pas en cas de pressions d’arrêt basses, s’assurer que le différentiel réglé n’est pas trop grand!

Pressostats avec réarmement automatique haute pression, HP

- Régler la pression d’arrêt HP sur l’échelle "CUT-OUT".

- Un tour de la tige haute pression HP ~ 2,3 bar.

- Régler le différentiel HP sur l’échelle "Diff ".

- Un tour de la tige différentielle ~ 0,3 bar.

- La pression de marche HP = la pression d’arrêt HP moins le différentiel.

Utiliser un manomètre pour contrôler la pression de marche et d’arrêt du côté BP et la pression d’arrêt du côté HP.

Pressostats avec réarmement manuel

- Régler la pression d’arrêt sur l’échelle "CUT-OUT" (échelle de plage).

- Pour les pressostats basse pression, le réarmement manuel est possible lorsque la pression est égale à la pression d’arrêt plus le différentiel.

- Pour les pressostats haute pression, le réarmement manuel est possible lorsque la pression est égale à la pression d’arrêt moins le différentiel.

Détendeurs

--> Les détendeurs :

un organe d’alimentation de fluide frigorigène, dont le débit réglé automatiquement répond à tout moment aux besoins d’alimentation en gaz frigorifique dans l’évaporateur. Le gaz frigorifique arrivant sous l’état liquide, est injecté dans l’évaporateur par le biais du détendeur thermostatique créant ainsi une dépression du fluide dans la batterie de l’évaporateur.
Les détendeurs, ayant toutefois la même fonction, peuvent être très différents les uns des autres:

Les détendeurs pour évaporateurs à détente sèche se regroupent en trois types :

-Les tubes capillaires ou détendeurs capillaires.
-Les détendeurs thermostatiques.
-Les détendeurs électroniques.

Les détendeurs capillaires :

Le détendeur à capillaire ou également appelé à tube capillaire, principalement présent sur les réfrigérateurs ménagers, est constitué par un tube de cuivre de diamètre et de longueur déterminée pour crée une perte de charge dans l’évaporateur (diamètre entre 0.6 et 2 mm).
C’est un restricteur non réglable dont la résistance d’écoulement représente la perte de charge désirée entre le condenseur et l’évaporateur, ses dimensions sont déterminées expérimentalement.
Une température ambiante très peu élevée est sujet a un dysfonctionnement du système, la température de condensation diminue et le débit du détendeur également.
Donc le détendeur à capillaire ne convient pas à un groupe compresseur placé à l’extérieur mais un atout précieux pour un fonctionnement à température ambiante.

Les détendeurs thermostatiques

Le rôle est d’assurer l’alimentation automatique en fluide de l’évaporateur afin d’obtenir un remplissage maximum de celui-ci en fonction des apports calorifiques extérieurs.
Ce sont les organes d’alimentation des évaporateurs les plus utilisés.
Ils assurent à la sortie de l’évaporateur une surchauffe des vapeurs de fluide frigorigène.
On distingue deux types de détendeurs thermostatiques avec ou sans charge MOP:
-les détendeurs thermostatiques à égalisation de pression interne.
-les détendeurs thermostatiques à égalisation de pression externe.

-Les détendeurs thermostatiques à égalisation interne:

Un soufflet interne varie et régule le débit de gaz dans l’évaporateur influencé par un bulbe externe. Le bulbe étant fixé a la sortie de l’évaporateur déterminant la température du fluide en sortie celui-ci.
Le détendeur thermostatique à égalisation de pression interne comprend :
-Le corps du détendeur dans lequel sont renfermés le filtre à tamis placé à l’entrée ainsi que d'une membrane (soufflet) qui est solidaire d’un pointeau et d’un ressort de réglage muni d’une vis de réglage accessible.
-Le bulbe situé à la sortie de l’évaporateur,sa fixation doit être solide et sa position doit suivre certaines règles (ne pas être positionné en bas de tuyauterie).
-Le tube capillaire qui transmet la mesure du bulbe au corps du détendeur, l’ensemble tube capillaire et bulbe est appelé train thermostatique.

Les détendeurs thermostatiques à égalisation externe de pression:

Plus la surface d’un évaporateur est grande, plus il y aura de perte de charge n’affectant pas seulement le passage du fluide mais également le fonctionnement du détendeur.
Lorsque les pertes de charge de l’évaporateur sont élevées, le détenteur thermostatique à égalisation de pression interne ne peut plus bien régler la surchauffe des vapeurs à la sortie de l’évaporateur, on utilise alors des détendeurs thermostatiques à égalisation de pression externe.
Dans ce type de détendeur c’est l’égalisation externe qui agit sur la fermeture du pointeau grâce à un piquage situé âpres le bulbe et relevant la pression disponible à la sortie de l’évaporateur.

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Détendeurs avec MOP
Afin d’éviter une pression d’aspiration excessive pouvant être nuisible au compresseur, utiliserons un détendeur avec MOP(maximum operating pressure, détendeur avec limiteur de pression) au lieu d’un détendeur standard.
Ces détendeurs sont particulièrement courants dans les installations de congélation car les compresseurs disposent d’un moteur électrique optimisé pour des fonctionnements en basse température.Ils ne peuvent donc supporter des pressions d’aspiration élevées qui entraîneraient la dégradation du moteur.
La seule différence technique entre un détendeur avec MOP et un détendeur standard est la charge thermostatique plus faible dans les charges MOP.
La charge MOP est définie de façon à ce que la dernière goutte de liquide s’évapore à la température du point MOP. Toute augmentation de la température du bulbe n’entraînera qu’une très faible (voire nulle) variation du degré d’ouverture du détendeur.
La valeur des points MOP est toujours 5 °K au dessus de la température maximale de fonctionnement du détendeur.
Exemple : si un détendeur plage N

fonctionnant de -40 °C +10°C est choisi avec un point MOP, ce point MOP sera à 10 + 5 = 15°C. Cette valeur est fixe et non réglable.
Il est important de ne pas perdre de vue que les détendeurs avec MOP peuvent atteindre des surchauffes supérieures sans dysfonctionnements lors des remises en température des installations.

Les détendeurs électroniques.

Ce dispositif permet le réglage des températures entre l’entré et la sortie de l’évaporateur en fonction de la charge thermique de celui-ci. Une électrovanne commander par un régulateur ou calculateur permet la régularisation des écarts de températures du milieu à refroidir mesurées par les sondes.
Le détendeur électronique permet des économies d’énergie électrique sur la consommation du compresseur avec un remplissage complet de l’évaporateur et le maintien d’une surchauffe minimale stable.

Evaporateurs

Évaporateurs

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Les Evaporateurs :

L’évaporateur et le condenseur sont tout deux des échangeurs thermiques, les deux éléments doivent transmettre impérativement leurs énergies afin de permettre un échange calorifique parfaitement défini.
Placé dans l’enceinte à refroidir, le rôle de l’évaporateur consiste à absorber le flux thermique de l’air ambiant afin de descendre la température de l’enceinte et permettre la production de froid.
Lorsque la température d’évaporation est négative (température superficielle de la section d’échange inférieure ou égale à 0 C : cas rencontrés pour les chambres froides), ces condensats se transforment en givre. La formation de givre diminue les performances de l’évaporateur,c'est pour cela que certaine installation doivent procéder à des cycles de dégivrages afin d'enlever régulièrement ce givre.
Les évaporateurs sont classés en fonction de leurs modes d’échange calorifique. La longueur, le diamètre des conduites et la force des ventilateurs déterminent la puissance froid exprimée en watt (W).
On distingue deux familles d’évaporateurs suivant le fluide à refroidir :

Les évaporateurs à air.

-Les évaporateurs ménager.
-Les évaporateurs à air à convection naturelle ou statique.
-Les évaporateurs à air à convection d'air forcée.

Les évaporateurs à eau.

-Les évaporateurs double tube (évaporateurs coaxiaux).
-Les évaporateurs du type serpentin.
-Les évaporateurs du type échangeur à plaques.
-Les évaporateurs multitubulaires.

Les évaporateurs ménagers :

En général ces évaporateurs occupent l’ensemble de la largeur du compartiment. Ils se présentent soit sous forme de cuve soit de plaque.Ils forment un ensemble appelé «à circuit tubulaire intégré » constitué par un serpentin. La détente est généralement en capillaire.
Leurs coefficients globaux d’échanges thermiques sont généralement faibles et ils sont utilisés pour des puissances frigorifiques relativement petites (froid ménager : réfrigérateurs, congélateurs).

Les évaporateurs statiques :

Ce type d’évaporateur utilise un passage d’air naturel pour l’échange calorifique. Sur ces évaporateurs, l’air circule par convection. Ils sont constitués d’un tube en cuivre et entouré d’un faisceau aileté en aluminium.
Utilisé principalement dans les vitrines ou meubles réfrigéré ou le déplacement de l’air doit être très lent. Le procédé est appeler une circulation d’air rationnel.

Les évaporateurs à air à convection d'air forcée:

Dans le cas ou les denrées à refroidir n’implique pas de circulation d’air naturel, il est intéressant de poser un évaporateur ventilé. Les tubes comportent des ailettes de forme rectangulaire, ils sont disposés en série formant une nappe et les différentes nappes sont associées en parallèle.
De type plafonnier ou mural, ils sont également constituer d’un tube cuivre aileté, cet évaporateur permet un faible encombrement dans l’enceinte à refroidir.Équipé d’un ou plusieurs ventilateurs, il est communément appeler « évaporateur à circulation d’air forcée ».

Les évaporateurs double tube (évaporateurs coaxiaux):

Ils sont communément appelés évaporateurs coaxiaux. Les évaporateurs à double tube sont constitués de deux tubes coaxiaux, le plus souvent embobinés en hélice.
Dans le tube central circule le fluide frigorigène qui se vaporise en refroidissant le fluide circulant dans l’espace annulaire compris entre les deux tubes, la circulation s’effectuant de préférence à contre-courant.
Cet évaporateur convient pour les petites et moyennes puissances. ( voir photo condenseur double tube)

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Les évaporateurs du type serpentin:

Utilisés pour la réfrigération de liquide, Ils peuvent être constitués par un simple serpentin en tube lisse généralement en cuivre épousant la forme de la cuve ou embobinés suivant la forme du bac ou ils sont placés pour refroidir l’eau.
Ils sont dans certains cas disposés en nappes parallèles avec des collecteurs d’entrée et de sortie du fluide frigorigène. Ils sont également appelés des évaporateurs immergés.

Les évaporateurs du type échangeur à plaques:

On distingue trois types d’échangeurs à plaques :

-Les échangeurs à plaques à joints démontables.
-Les échangeurs à plaques brasées.
-Les échangeurs à plaques spirales brasée.

Les échangeurs à plaques à joints démontables.

Les échangeurs à plaques à joints démontables sont formés par des plaques munies d’un joint d’étanchéité serrées entre deux plateaux aux moyens de tirants de serrage. Pendant le processus d'évaporation, le liquide est pompé entre les minces plaques avec l'agent de refroidissement sur les surfaces de contact.

Les échangeurs à plaques brasées.

Les échangeurs à plaques brasées ont un fonctionnement identique à l’échangeur à plaques démontables, ils sont constitués d’une série de plaques métalliques embouties mais sans joints, et sans tirants. Ils ne sont donc pas démontables et se composent de plaques intermédiaires assemblées par brasure généralement en acier inoxydable et de deux plaques extérieures.

Les échangeurs à plaques spirales brasée.

Les échangeurs à plaques spiralées brasées sont plus tenaces aux différences de pression, les plaques sont simplement embobinées et brasées.

Les évaporateurs multitubulaires:

Les évaporateurs multitubulaires sont constitués d’un ensemble de tubes très proche et disposés en parallèle, le tout regroupé dans un corps cylindrique. La disposition des tubes à l’intérieur du corps cylindrique forment des passes qui permettent au fluide à refroidir un très bonne échange calorifique.

On distingue 2 types d’évaporateur multitubulaire :

- Les évaporateurs multitubulaires noyés.
-Les évaporateurs multitubulaires à détente sèche.

Les évaporateurs multitubulaires noyés.

Le fluide frigorigène passe à l’extérieur des tubes ou circule le fluide à refroidir qui se retrouve guidé dans son parcours dans l’évaporateur par des fonds portant des cloisons, ces fonds sont démontables pour permettre l’inspection et le nettoyage des tubes.
On constate que ces types d’évaporateur sont de véritable piège à huile, utilisé que pour des installations avec compresseurs centrifuges ou celles utilisant de l’ammoniac.

Les évaporateurs multitubulaires à détente sèche.

L’évaporateur est alimenté par un détendeur thermostatique qui permet de régler la surchauffe. Egalement appelés évaporateurs à surchauffe, le fluide frigorifique circule cette fois ci a l’intérieur des tubes.
On constate que la vitesse d’écoulement est telle que l’huile entraînée par le fluide frigorigène retourne vers le carter du compresseur par la conduite d’aspiration.

Condenseurs

--> Les condenseurs sont des échangeurs thermiques entre le fluide frigorigène et un fluide de refroidissement. Le fluide frigorigène cède la chaleur acquise dans l’évaporateur et lors de la compression au fluide de refroidissement.

Lors de son passage dans le condenseur, le fluide frigorigène passe de l’état vapeur à l’état liquide.

On distingue deux familles de condenseurs suivant le médium de refroidissement :

A / les condenseurs à air

- les condenseurs à air à convection naturelle ;

L’air au contact du faisceau ailette (ou du faisceau de tubes) s’échauffe et s’élève laissant la place à de l’air plus frais. Ils ne nécessitent aucune énergie pour la circulation de l’air mais le coefficient global d’échange thermique est faible (inférieur à 15 W/m².°C et même inférieur à 10 W/m².°C pour les condenseurs à tubes lisses).

Ils ne sont utilisés que pour des puissances à échanger très faibles (froid ménager : réfrigérateurs et congélateurs).

- les condenseurs à air à convection forcée

Le coefficient global d’échange des condenseurs à air à convection forcée est compris entre 20 et 30 W/m².°C

B / les condenseurs à eau

Il faut distinguer les condenseurs à eau perdue et les condenseurs à eau recyclée.

Pour les condenseurs à eau perdue, l’eau chaude issue du refroidissement des vapeurs de fluide frigorigène est rejetée soit à l’égout (procédé très coûteux et ayant pratiquement disparu) , soit dans une réserve d’eau considérée infinie (barrage, retenue d’eau, rivière, mer, fleuve…).

Pour les condenseurs à eau recyclée, à savoir que l’eau chaude issue du refroidissement est refroidi pour être à nouveau utilisée, il fait appel à des dispositifs appelés « Tours de refroidissement ».

- les condenseurs à double tube (condenseurs coaxiaux)

Ils sont constitués de deux tubes concentriques, l’eau circule dans le tube central tandis que le fluide frigorigène se dé -surchauffe, se liquéfie et se sous-refroidit dans l’espace annulaire, ce qui permet une possibilité d’évacuation de la chaleur du fluide frigorigène vers l’extérieur.

La circulation eau-FF s’effectue généralement à contre courant (meilleures performances).

Les puissances échangées sont relativement faibles, le coefficient global d’échange varie entre 700 et 950 W/m².°C

- les condenseurs bouteilles (condenseurs à serpentin)

Le fluide frigorigène se condense au contact du tube d’eau (serpentin),il s’agit de la combinaison d’un condenseur et d’un réservoir de liquide.

Les puissances échangées sont également faibles.

- les condenseurs multitubulaires

Ils sont constitués d’un grand nombre de tubes mis en parallèle, c’est le faisceau tubulaire qui est enclos dans un corps circulaire, la calandre.

Les tubes sont dudgeonner ou brasés sur les plaques tubulaires qui délimitent le faisceau, les fonds démontables, chicanés, canalisent l’eau de refroidissement qui circule dans les tubes (vitesse de l’ordre de 1 à 1.25 m/s). Le fluide frigorigène se condense dans la calandre au contact des tubes où circulent l’eau de refroidissement.

le coefficient global d’échange est compris entre 700 et 1100 W/m².°C.

Les condenseurs multitubulaires sont généralement horizontaux et suivant la conception, le faisceau tubulaire :

- occupe la totalité la calandre, un réservoir de liquide est alors nécessaire.

- n’occupe pas la partie inférieure de la calandre, permettant ainsi le stockage du fluide frigorigène condensé.

- les condenseurs à plaques brasées (échangeur à plaques)

La technologie de ces condenseurs est identique à celle des évaporateurs à plaques brasées

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Refroidissement d'eau

Les condenseurs à eau recyclée font appel à des systèmes de refroidissement de l’eau chaude qui sort des condenseurs pour permettre sa réutilisation : ce sont les tours de refroidissement.

L’eau chauffée dans le condenseur entre dans la tour par la partie haute par une rampe de distribution munie de pulvérisateurs,à partir de ses buses de pulvérisation l’eau est divisée en fines gouttelettes (pour améliorer l’évaporation) puis elle ruisselle par gravité sur une surface d’échange air-eau (nids d’abeilles). Un courant d’air ascendant est établi par le (ou les) ventilateurs(s) ; du fait de l’évaporation partielle et de la convection, la température de l’eau diminue. L’eau refroidie tombe dans un bac ou elle est recueillie pour aller condenser à nouveau le fluide frigorigène (par l’intermédiaire d’un circulateur ou pompe de recirculation).

En marge des tours de refroidissement, il faut citer les cas particuliers des aérorefroidisseurs « dry-cooler » et des condenseurs évapora tifs.

Le principe des Condenseurs évapora tif est identique à la tour de refroidissement (pulvérisation d’eau et circulation d’air) à la différence que c’est le condenseur lui-même qui est directement refroidi dans une carrosserie et non un circuit intermédiaire comme dans le cas de la tour de refroidissement