Dans tout système de réfrigération, les composants que vous choisissez peuvent avoir une incidence importante sur la performance, l’efficacité et les coûts d’exploitation. Ce guide présente les principales différences entre les composants courants des systèmes de réfrigération afin de vous aider à prendre des décisions éclairées selon vos besoins spécifiques.
Comprendre les dispositifs de détente
Le dispositif de détente dans votre système de réfrigération contrôle le débit du réfrigérant et la réduction de pression — une fonction essentielle qui influence directement l’efficacité et la performance. Les différentes méthodes sont présentées ci-dessous.
| Caractéristique | Vanne de détente manuelle (HEV) | Purgeur à flotteur | Flotteur de niveau & électrovanne/HEV ou vanne motorisée | Vanne de détente (TXV/EEV) | Tube capillaire |
| Application | Réfrigération industrielle | Réfrigération industrielle et commerciale | Réfrigération industrielle et commerciale | Réfrigération commerciale et industrielle | Petits appareils, climatiseurs et thermopompes |
| Type d’évaporateur | Suralimentation en liquide (liquide recirculé) | Systèmes inondés | Systèmes inondés | Systèmes à détente directe | Systèmes à détente directe |
| Type de contrôle du débit | L’évaporateur est intentionnellement suralimenté en liquide, l’excès étant séparé après l’évaporateur. | Évacue le liquide condensé vers un évaporateur inondé sous des charges variables | Alimente un évaporateur inondé ou un réservoir de suralimentation en liquide. L’électrovanne/HEV fournit le liquide de manière marche/arrêt tandis que la vanne motorisée module pour maintenir le niveau | Ajuste activement le débit en fonction de la charge et des conditions | Orifice fixe, débit constant basé sur la différence de pression |
| Gestion de la charge | Excellente pour toute condition de charge | Excellente pour les charges variables | Excellente pour les charges variables | Excellente pour les charges variables | Idéal pour les charges en régime permanent |
| Complexité | Simple et très fiable | Simple | Complexité moyenne | Plus complexe (TXV avec bulbe; EEV nécessite un contrôle électronique) | Simple et peu coûteux |
| Efficacité de l’évaporateur | Efficacité maximale de l’évaporateur, maintenue sous toute charge | Efficacité élevée de l’évaporateur, maintenue sous toute charge | Efficacité élevée de l’évaporateur, maintenue sous toute charge | Efficacité plus faible de l’évaporateur, maintenue sous charges variables | Efficacité plus faible de l’évaporateur, moins efficace sous charges variables |
| Entretien | Pratiquement sans entretien | Entretien minimal pour réparation ou remplacement en cas d’usure | Entretien minimal pour réparation ou remplacement en cas d’usure | Nécessite un calibrage ou des composants électroniques (EEV) | Pratiquement sans entretien |
Ce que cela signifie pour vous :
Les tubes capillaires sont généralement utilisés uniquement dans les petits appareils. Le type de dispositif de détente dépend du type d’évaporateur. Les systèmes à détente inondée et à recirculation sont plus courants dans les applications industrielles de grande taille en raison de leur faible entretien et de leur efficacité élevée au niveau de l’évaporateur.
Choisir le bon condenseur pour le rejet de chaleur
Les condenseurs rejettent la chaleur de votre système de réfrigération vers l’environnement. Le choix entre un condenseur à air et un condenseur à eau aura une influence importante sur l’efficacité du système, la consommation d’eau et les besoins en entretien.
Type de condenseur
| Caractéristique | Condenseur évaporatif | Condenseur adiabatique | Condenseur à air | Condenseur à eau |
| Milieu de refroidissement | La chaleur est rejetée directement du réfrigérant vers l’environnement. | La chaleur est rejetée du réfrigérant vers un circuit secondaire d’eau ou de glycol qui rejette ensuite la chaleur vers l’environnement. | La chaleur est rejetée du réfrigérant vers un circuit secondaire d’eau ou de glycol qui rejette ensuite la chaleur vers l’environnement. | La chaleur est rejetée du réfrigérant vers un circuit secondaire d’eau ou de glycol qui rejette ensuite la chaleur vers l’environnement. |
| Mode de refroidissement | La chaleur est rejetée par évaporation de l’eau dans l’air ambiant. | La chaleur est rejetée par chauffage de l’air ambiant. | La chaleur est rejetée par chauffage de l’air ambiant. | Le fluide secondaire est pompé vers une tour de refroidissement ouverte ou un refroidisseur à air, adiabatique ou évaporatif qui rejette ensuite la chaleur vers l’environnement. |
| Énergie consommée | Coût électrique le plus bas | Coût électrique plus bas | Coût électrique le plus élevé | L’électricité utilisée dépend du mode de rejet de chaleur (voir les commentaires à gauche). La consommation totale d’énergie sera plus élevée qu’avec un rejet direct de chaleur. |
| Eau consommée | Consommation d’eau plus élevée | Consommation d’eau plus faible | Aucune consommation d’eau | La consommation d’eau dépend du mode de rejet de chaleur (voir les commentaires à gauche). |
| Coût d’installation | Plus rentable pour les très grands systèmes | Coût plus bas pour les systèmes de taille moyenne | Coût le plus bas pour les petits systèmes | Coût plus élevé pour les petits systèmes (nécessite une tour de refroidissement, une boucle d’eau, de la plomberie) |
Ce que cela signifie pour vous :
Il n’existe pas de choix unique idéal pour un condenseur; cela dépend du réfrigérant utilisé, de la taille du système, du coût de l’électricité ainsi que du coût de l’eau (pour les options à refroidissement adiabatique et évaporatif).
Options d’évaporateurs pour l’échange de chaleur
Les évaporateurs absorbent la chaleur provenant de la zone ou du produit à refroidir. Le design que vous choisissez influence l’efficacité thermique, les besoins en espace et les procédures d’entretien.
Type d’évaporateur
| Caractéristique | évaporateur à ventilo-convecteur | évaporateur à calandre et tubes | évaporateur à plaques |
|---|---|---|---|
| Conception | Tubes à ailettes | Calandre cylindrique avec des tubes à l’intérieur | Empilement de plaques ondulées |
| Exigence d’espace | Aucune autre option pour le refroidissement direct par air | Encombrement plus important | Conception compacte |
| Efficacité | Cela dépend de la température d’approche sélectionnée. Les systèmes à alimentation liquide excessive (liquid overfeed) et les systèmes inondés (flooded) offrent la possibilité d’atteindre des températures d’approche plus basses. | Plus bas (température d’aspiration du compresseur plus basse)* | Plus élevé (température d’aspiration du compresseur plus élevée) * |
*Un échangeur de chaleur à plaques permet plus facilement d’obtenir une température d’approche plus faible. Une température d’approche plus faible entraîne une meilleure efficacité du compresseur.
Choix éclairé du compresseur
Les compresseurs sont les moteurs de tout système de réfrigération, consommant la majorité de l’énergie et ayant une influence importante sur la fiabilité et les besoins en entretien.
Type de compresseur
| Caractéristique | Compresseur Scroll | Compresseur Centrifuge | Compresseur Alternatif | Compresseur à Vis |
| Principe de base | Utilise un lobe en forme de spirale qui tourne. | Utilise une ou plusieurs turbines en série. | Utilise des pistons entraînés par un vilebrequin pour comprimer l’air ou le gaz. | Utilise deux vis hélicoïdales engrenées pour comprimer l’air ou le gaz. |
| Type de fonctionnement | Écoulement continu (les scrolls numériques pulsent lorsqu’ils sont déchargés) | Écoulement continu | Écoulement pulsé | Écoulement continu |
| Efficacité à charge partielle | Moins efficace lorsqu’il est déchargé. Les scrolls à vitesse variable (VSD) maintiennent une bonne efficacité à charge partielle. | L’efficacité à charge partielle obtenue avec un VSD peut être supérieure à celle à pleine vitesse. | Les niveaux d’efficacité avec décharge de cylindres ou VSD maintiennent une très bonne efficacité à charge partielle. | Le rendement avec la commande à tiroir diminue lorsque la capacité est réduite. Le rendement avec un VSD demeure élevé même à faible charge. |
| Plage de capacité | Disponible jusqu’à environ 15 hp, uniquement avec des réfrigérants fluorés. | Unités les plus petites disponibles à partir d’environ 125 hp. Couramment utilisées dans les grands refroidisseurs de plus de 500 hp. | Disponible jusqu’à environ 200 hp pour la réfrigération et 300 hp pour les pompes à chaleur. | Disponible à partir de 50 hp, couramment utilisé à partir de 200 hp et plus. |
| Entretien | Très faible | Faible | Entretien plus fréquent | Faible |
| Niveau sonore | Très faible | Faible | Modéré | Modéré, bruit de fréquence plus élevée que les alternatifs |
| Empreinte | Compact, mais disponible uniquement en petites capacités | Compact | Plus grand pour une même capacité | Compact |
| Plage de pression | Disponible pour les réfrigérants fluorés à pression moyenne et élevée. | Disponible uniquement pour les réfrigérants fluorés à basse pression. | Disponible en pression moyenne pour la réfrigération et haute pression pour les pompes à chaleur haute température. | Disponible en pression moyenne pour la réfrigération et haute pression pour les pompes à chaleur haute température. |
| Rejet de chaleur de l’huile | Pas de refroidissement d’huile | Pas d’huile | Rejet de chaleur d’huile généralement faible | Rejet de chaleur d’huile plus élevé requis. Peut être refroidi directement par le condenseur (thermosiphon), par un fluide secondaire (échangeur fluide-huile), ou par injection de liquide réfrigérant. La chaleur du fluide secondaire peut être utilisée pour le chauffage. Note : l’injection de liquide réduit l’efficacité du compresseur en mode refroidissement. |
| Meilleures applications | Petites applications de réfrigération utilisant des réfrigérants fluorés. | Grands refroidisseurs de climatisation utilisant des réfrigérants fluorés. | Processus par lots, besoins en haute pression, opérations avec démarrage/arrêt. Applications plus petites nécessitant une haute efficacité. Particulièrement adapté aux pompes à chaleur haute température. | Applications en service continu, grands systèmes de réfrigération ou CVC. |
Ce que cela signifie pour vous :
Les compresseurs alternatifs offrent une très grande efficacité dans les applications de petite et moyenne capacité et maintiennent une bonne performance avec des charges variables. Cependant, ils nécessitent généralement un entretien plus fréquent en raison de leurs nombreuses pièces mobiles.
Les compresseurs à vis sont idéaux pour les applications continues à haute capacité, où la fiabilité et la réduction de l’entretien sont prioritaires. Leur fonctionnement plus fluide les rend préférables dans les environnements sensibles, bien que l’investissement initial soit plus élevé. Pour les grands systèmes de réfrigération industriels, les avantages à long terme compensent souvent les coûts initiaux plus élevés.
Les compresseurs centrifuges conviennent bien aux charges de climatisation importantes utilisant un réfrigérant fluoré.
Les compresseurs scroll offrent une grande fiabilité dans les petits équipements de refroidissement autonomes.
Faire le bon choix pour votre exploitation
Lors du choix des composants de réfrigération, tenez compte des facteurs clés suivants :
- Mode de fonctionnement : Votre installation a-t-elle des besoins de refroidissement constants ou très variables?
- Priorités en matière d’efficacité énergétique : Êtes-vous prêt à investir davantage au départ pour réaliser des économies d’énergie à long terme?
- Ressources pour l’entretien : Votre équipe a-t-elle la capacité de gérer des composants nécessitant plus d’entretien?
- Conditions environnementales : Comment le climat local, la disponibilité de l’eau et les restrictions liées au bruit influencent-ils vos choix?
- Expansion future : Vos besoins en refroidissement vont-ils croître ou évoluer au cours des prochaines années?