Climatisation Automobile


 
       
 La climatisation automobile fonctionne de la même manière qu'un réfrigérateur, c'est à dire le même principe de fonctionnement qu'une installation frigorifique. les appareils principeaux sont les mêmes avec une diffèrence dans la concéption biensur.
 
 
 1 - compresseur
 
 
-  Il compresse le gaz basse pression de 3 bar à 16 bar.
- le gaz haute pression sort à une température d'au moins 80°C.
- La compression se fait en général par l'intermédiaire de 7 pistons commandé par un plateau oscillant.
- Les clapets d'aspiration et de refoulement sont montés sur une plaque à l'arrière du compresseur.
- Un compresseur qui fuit par son joint spy (derrière la poulie) est en principr non-réparrable. En effet les constructeurs considèrent que un joint spy qui fuit a chauffé, donc il a usé la portée et il sera pour toujours non-étanche.
Il faut considérer que les fluides frigorigènes sont de trés petites molécules qui s'échappent trés facilement.

- Quand le compresseur est à l'arrêt, sa poulie est folle et tourne entrainée par le moteur.
- Un embrayage électro-magnétique solidarise la poulie au compresseur à la demande.
- La consomation électrique de l'embrayage est de l'ordre de 43 Watt (3 Ampères)
 voire la vidéo suivante

Embrayage du compresseur libre

Embrayage du compresseur
 
 
 
 
1)corps de compresseur ;
2)rotor à cames équilibrées ;
3)plateau de commande des bielles et pistons ;
4)pistons avec segments ;
5)engrenage guide ;
6)bouchons de remplissage et de contrôle du niveau d’huile ;
7)culasse en alliage léger ;
8)siège de clapets d’admission et de refoulement ;
9)joint de culasse ;
10)clapets d’admission et de refoulement ;
11)couvercle porte palier d’arbre ;
12)joint torique d’étanchéité ;
13)bague d’étanchéité frontale ;
14)chemins de roulement ;
15)raccords d’entrée et de sortie du fluide ;
16)bobinage de l’embrayage ;
17)poulie d’entraînement ;
18)plateau de liaison


le condenseur :
 
  •  il dégage la chaleur par un échange thérmique favorisé par la vitesse d'air qui le parcoure.
  • il est placé généralement avant le radiateur de l'automobile.
  •  
     
     

    le détendeur :
     
       
  • le détendeur provoque une chute de pression du fluide frigorigène.
  • ce type de détendeur possède un orifice qui sert au retour des vapeur vers le compresseur
     
     
     
     
     
     
     
 
 
 
 
 
 
 
 
 - il est monté dans l'éspace séparant la partie moteur et le compartiment sous le tableau de bord.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Evaporateur
 
 
- Monté dans le bloc chauffage il est équipé d'ailettes pour augmenter sa surface d'échange.
- Il est précédé du détendeur qui libère la pression à son entrée.
- La détente du fluide va provoquer sa vaporisation et celle-ci à besoin de chaleur pour avoir lieu.
- Donc l'évaporateur absorbe la chaleur et provoque du froid.
- L'air qui est refroidi par l'évaporateur, en se refroidissant, perd son humidité, laquelle se transforme en eau. (un évaporateur peut condenser jusqu'à 3 litres d'eau à la minute). C'est pour cette raison que les blocs chauffages sont équipés d'évacuations d'eau dans leur partie inférieure.Quand la climatisation fonctionne, de l'eau coule sous le véhicule.
 
 
le réservoir déshydrateur :
    En plus de la fonction du déshydrateur il accumule le fluide frigorigène. 
                                 

 le pressostat :
 
 Il est placé sur le circuit haute pression. - Il a 2 fonctions:
  1. - Permettre le fonctionnement du compresseur dans une plage de pression entre 2 et 32 bar ( 2 bar > fonctionnement < 32 bar )
    ceci pour la sécurité de l'installation.
  2. - Déclencher le motoventilateur 13 bar pour la 1° vitesse et 16 bar pour la seconde ( souvent la 1° vitesse se met en fonctionnement en même temps que le climatiseur)
- Les pressions sont données pour information,elles peuvent différer d'un modèle à l'autre.
- Le remplacement du pressostat ne nécessite pas de vider le circuit. Une valve d'isolation obture le circuit lors de sa dépose.
 

 
Climatisation ; consommation du moteur; et écologie
 
Selon l'ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie) 06/2003
- La consommation d'un véhicule climatisé est d'environ 25 à 35% en ville et de 10 à 20% sur route supérieur à un véhicule non climatisé.
soit ramené à l'année 5% de CO2 en plus.
Il faut considérer l'énergie prise pour compresser le fluide, mais aussi l'énergie électrique (non négligeable), l'embrayage du compresseur, le ventilateur de refroidissement moteur et le ventilateur de "chauffage".Cette énergie électrique est prise sur l'alternateur qui ne donne pas d'électricté sans prendre l'énergie équivalente sur le vilebrequin.
Les rejets de fluides dans l'atmosphère (fuites, maintenace, fin de vie du véhicule) correspondent à un équivalent de 10 à 20g/km (1 gramme de "R 134 a" correspond à 1300 g de CO2 sur l'effet de serre)
- L'ADEME estime à 3kg de CO2 en plus au 100km dû à la climatisation.

- Cette sur-consomation est dûe en premier lieu au fonctionnement du compresseur
Mais il ne faut pas oublier tous les accessoires électriques mis en fonctionnement en même temps que le climatiseur:
* L'embrayage du climatiseur
* Le ventilateur du condenseur
* Le ventilateur de l'évaporateur

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La Climatisation


 
 
              La climatisation ou le conditionnement d'air est une opération qui consiste à changer les paramêtres de l'air ( température; chaleur; humidité...) en vue d'obtenir le confort. Par habitude dans les saisons froides on a besoin de chauffer les locaux, tandis qu'en saison chaude on a tendance  plutot à refroidir l'air ambiant. C'est ainsi que les professionnels de la climatisation ont conçu une gamme de produits et appareils déstinés au traitement d'air qui sont regroupés en deux grandes catégories :
 
1 - les climatiseurs individuels ( gamme résidentielle).
2 - les climatiseurs centralisés ( gamme tertiaire ou CTA centrale de traitement d'air).
 
Climatiseurs Individuels :
les climatiseurs individuels sont des appareils déstinés à traiter l'air d'un local de faible volume ( salle , petit magazin....) dans cette gamme de produit on trouve :
 
- Climatiseur Monobloc : tout les appareils sont groupés dans un seul caisson.
 

- Climatiseur Split Système : composé de deux unités  unité intérieur  et unité extérieur.
 
unité extérieur                                                                unité intérieur
 
 
 Fonctionnement d'un climatiseur individuel :
les climatiseurs sont soit froid seul soit reversibles ( froid et chauffage)
 
 
 
 
La climatisation centralisée :
 
        une centrale de traitement d'air doit en principe fonctionner toute l'année, c'est à dire chauffer et humidifier l'air en hiver et refroidire et deshumidifier l'air en été en plus de la ventillation ; filitration et renouvlement d'air.
 
                      
 
 
    Une CTA est composée d'une batterie froide ; une batterie chaude ; un laveur d'air (humidificateur) ; d'un ventillateur ; d'un filtre ; des gaines de souflage et de reprise d'air et d'un caisson de mélange d'air. ( voir figure ci-dessous)
 -     l'alimentation de la batterie froide peut être par le fluide frigorigène lui-même c'est le cas d'une CTA à détente directe ( voir figure ci-dessous)
 
 
 
 -    aussi la batterie froide peut être refroidie par eau avec notamment l'utilisation d'une vanne à 3 voies comme montré dans la figure ci-dessous :
 
 
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Appareils Annexes


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 EMPLOYES 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.

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 pressostas :
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.
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Les 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 disfonctionnement 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.
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.
 
 
 
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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 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).
- 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 désurchauffe, 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 dudgeonnés 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   
 
 
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 évaporatifs.
 Le principe des Condenseurs évaporatif 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
 
 
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Les Evaporateurs :


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)

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.
 
 
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initiation au froid commercial

Installation Frigorifique

En matière du froid on distingue les systèmes frigorifiques suivants :
-         le froid ménagère.
-         Le froid commercial
-         Le froid industriel.
-         Le conditionnement de l’air
 
  Exemple d'installation de froid commercial complette :
 
 
1/ Notions de bases en réfrigération :
 
 
 
Explication sommaire du rôle des éléments principaux :
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.
 
 
 
 
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.
 
 
 
 
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)
 
 
 
 
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.
 
 
 
 
 

 
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