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INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 1 Chapitre I : INITIATION AU FROID COMMERCIAL I.1. Installation Frigorifique En matière du froid on distingue les systèmes frigorifiques suivants: - Le froid ménager. - Le froid commercial - Le froid industriel. - Le conditionnement de l’air I.1.1. Exemple d'installation de froid commercial couplette INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 2 I.1.2. Notions de bases en réfrigération: I.2. Explication sommaire du rôle des éléments principaux: I.2.1. Le compresseur: IL réduit la pression dans l'évaporateur pour permettre au réfrigérant de s'y vaporiser. IL aspire les vapeurs fournies par l'évaporateur permettant ainsi au processus d'évaporation de se renouveler. IL comprime les vapeurs pour les amener à la pression de condensation. I.2.2. Le Détendeur Thermostatique Il contrôle l'écoulement du réfrigérant et permet sa détente. IL régule le débit de façon à optimiser le remplissage de l'évaporateur permettant ainsi une production de froid optimale. IL évite au compresseur d'aspirer du réfrigérant liquide. INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 3 I.2.3. L’évaporateur: Le réfrigérant s'y vaporise en prenant la chaleur de l'enceinte à refroidir. C'est le siège d'un changement d'état appelé l'évaporation (passage du liquide au gaz). I.2.4. Le condenseur: Il reçoit les vapeurs surchauffées sous haute pression et les refroidit de façon à les faire changer d'état. On obtient ainsi du liquide sous haute pression. Ce changement d'état s'appelle la condensation. INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 4 Chapitre II : COMPRESSEURS II.1. Les Compresseurs frigorifiques Quelque soit leur construction, leur but reste tout de même d'Aspirer; comprimer et refouler le fluide frigorigène à l'état gazeux. Pour assurer cette fonction on trouve plusieurs types différents du point de vue conception et constitution. Généralement en conception il existe 3 catégories des compresseurs frigorifiques : 1) Compresseur Hermétique Tous les éléments du moto-compresseur sont dans un caisson hermétique 2) Compresseur Semi-Hermétique Tous les éléments sont dans un caisson hermétique accessible 3) Compresseur ouvert Le moteur électrique et le compresseur sont associés par un organe de liaison qui peut être un manchon d’accouplement ou une ou plusieurs courroies. L’accès aux différents éléments du compresseur de même que ceux du moteur est possible. Dans ce type de compresseur, la vitesse de rotation est ajustable et modifiable en changeant la poulie du moteur par exemple, cependant ce type nécessite un joint d’étanchéité INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 5 tournant (joint rotatif) à la traversée du carter par l’arbre. IL est utilisé pour toutes les puissances. II.2. Cependant du point de vue constitution on trouve plusieurs types: a) Compresseur à piston alternatif. Le compresseur à pistons est un convertisseur d’énergie qui permet de transférer l’énergie mécanique produite par le moteur électrique (moteur d’entraînement) au fluide frigorigène suivant les deux étapes suivantes: - Transfert de l’énergie mécanique du moteur d’entraînement aux pistons (mécanisme de transformation du mouvement rotatif en mouvement alternatif, système d’entraînement des pistons, dispositifs comme le carter, la garniture d’étanchéité, le dispositif de lubrification et du dispositif d’entraînement) - Transfert de l’énergie des pistons au fluide frigorigène (le fluide frigorigène est aspiré, comprimé et refoulé ; les pièces en jeu sont bien sûr les pistons mais également les segments, les cylindres, les soupapes ou clapets et les canaux d’admission et d’échappement) Compresseur semi hermétique à piston b) Compresseur à piston rotatif. Les compresseurs rotatifs aussi appelés compresseurs à palettes dans lesquels la compression des vapeurs est obtenue par déplacement d’un corps cylindrique creux d’une masse excentrée agissant sur une palette mobile. INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 6 c) Compresseur à vis. Les compresseurs à vis parmi lesquels il faut distinguer les compresseurs mono vis (mono rotor) et les compresseurs double vis (bi rotors) (Trouver un article dans notre rubrique Extrait de livres et revues professionnelles) d) Compresseur centrifuge. Un compresseur centrifuge est une turbomachine qui communique l’énergie au fluide frigorigène grâce à une ou plusieurs roues tournant dans un carter : l’énergie cinétique résultant de la force centrifuge est ensuite transformée en pression statique dans un canal à section croissante appelée volute. INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 7 e) Compresseur Scroll. Les compresseurs à spirales aussi appelés compresseurs scroll dans lesquels la compression des vapeurs est obtenue par la rotation d’une spirale mobile dans une spirale fixe. II.3. Lubrification des compresseurs Les compresseurs doivent être lubrifiés à des points précis tels que les paliers, les têtes de bielle, les pieds de bielle, les cylindres et la garniture d’étanchéité. L’huile assure la lubrification des pièces en mouvement de même qu’elle contribue au refroidissement (évacuation de la chaleur due aux frottements) et participe à l’étanchéité du système. On distingue la lubrification avec ou sans pompe à huile. INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 8 II.3.1. Lubrification sans pompe à huile II.3.1.1. Lubrification par barbotage Les têtes de bielle plongent dans l’huile et la projette à l’intérieur du carter lors des remontées. Cette technique convient pour des petits compresseurs dont la vitesse de rotation ne dépasse pas 800 tr/mn. Pour des vitesses supérieures, on constate la formation d’émulsion d’huile formée par l’agitation créée par les têtes de bielle. II.3.1.2. Lubrification des compresseurs hermétiques Les compresseurs hermétiques disposent d’un dispositif de lubrification sans barbotage des têtes de bielle, ni pompe à huile. L’arbre creux muni d’une rainure hélicoïdale plonge dans l’huile et c’est par la capillarité et sous l’effet de la force centrifuge que l’huile remonte le long de l’arbre et lubrifie les organes essentiels du compresseur (paliers, bielles…). En bout d’arbre, l’huile est finalement projetée dans la cloche en fines gouttelettes refroidissant le moteur et retombe ensuite dans le bas de la cloche, ce dispositif est réversible et ne dépend pas du sens de rotation. II.3.2. Lubrification forcée par pompe à huile Une pompe à huile placée en bout d’arbre assure la lubrification des points essentiels du compresseur. Un circuit classique de lubrification sous pression comporte: - un filtre d’aspiration à l’entrée du circuit disposé dans l’huile - une pompe à huile entraînée par l’arbre vilebrequin - un filtre de refoulement à mailles fines (chez certains constructeurs) - un dispositif de réglage de la pression de lubrification L’huile retourne ensuite dans le carter de diverses manières (fuites internes des paliers et manetons, fuite permanente de la garniture, raclage des parois internes des cylindres, chambres d’aspiration, retour de la soupape de décharge). La pompe à huile délivre une pression supérieure à la pression régnant dans le carter (a peu près la pression d’aspiration). INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 9 Chapitre III: 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 : III.1. les condenseurs à air III.1.1. les condenseurs à air à convection naturelle; L’air au contact du faisceau ailetté (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). III.1.2. 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. III.2. 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 ». III.2.1. 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 désurchauffe, se liquéfie et se sous-refroidis dans l’espace INITIATION AU FROID COMMERCIAL BALTOUIN NENBE SOURCE: www.froid-clim.net1.fr Page 10 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 III.2.2. 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. III.2.3. Les condenseurs multitubulaires ILS sont constitués d’un grand nombre de tubes mis uploads/Geographie/ initiation-au-froid-com 1 .pdf