Intégration de la machine frigorifique

Débit constant et variable Dans le passé, les circuits hydrau-liques à débit constant étaient princi-palement utilisés dans les technolo-gies de réfrigération. Dans ces sys-tèmes, le générateur et les consom-mateurs (de froid) sont toujours tra-versés à plein débit. Une grande quantité d’eau est déplacée, ce qui entraîne inévitablement une forte consommation d’énergie par les pompes.

Aujourd’hui, le système hydraulique est construit de telle sorte qu’avec des générateurs de froid à régulation de puissance (20 à 100 %), des débits volumiques variables sont utilisés dans les circuits de l’évaporateur et du condenseur.

Illustration 8.3:

Intégration d’une machine frigorifique sans régulation de la température

d’en-trée.

Illustration 8.4:

Intégration d’une machine frigorifique avec limitation de la température.

8.3 Intégration de la machine frigorifique

Intégration de machines frigorifiques sans limites de température

Dans le cas de la machine frigorifique, les températures d’entrée et de sortie du côté de l’évaporateur et du condenseur doivent se situer dans une certaine plage de températures. Par exemple, des tem-pératures d’entrée trop élevées dans le condenseur impliquent l’arrêt de la ma-chine frigorifique par la haute pression.

Ou bien la machine frigorifique ne peut pas démarrer car les températures de sortie de l’évaporateur sont trop basses.

En outre, dans le cas du branchement hydraulique avec accumulateur, les tem-pératures de sortie du condenseur et de l’évaporateur doivent être réglées exac-tement sur le point de consigne afin que la température dans l’accumulateur ait une valeur constante.

Pour que la machine frigorifique puisse démarrer, il faut:

– un flux à travers le condenseur et – un flux à travers l’évaporateur et – le respect de certaines limites de

tem-pérature.

Exemple

Entrée de l’évaporateur: min. 8 °C max. 16 °C Entrée du condenseur: min. 25 °C max. 32 °C Lorsque, par exemple, la température ef-fective d’entrée de l’évaporateur est de 21 °C et que le fabricant spécifie une température maximale de 16 °C, la ma-chine frigorifique ne peut pas démarrer

car les conditions de libération ne sont pas remplies.

Intégration de machines frigorifiques avec limites de température

Un circuit de mélange permet de respec-ter les valeurs-limites de température admissibles tant du côté de l’évaporateur (température d’entrée maximale) que du côté du condenseur (température d’en-trée minimale) et d’éviter les dysfonction-nements. Ces branchements hydrau-liques sont donc à privilégier.

Évaporateur Condenseur

T_max

T_min +

−

∆P

Évaporateur Condenseur

T_max

T_min +

−

Points de contrôle pour l’intégration des machines frigorifiques

Les points suivants doivent être obser-vés pour les machines frigorifiques (gé-nérateurs) destinés à l’eau glacée de cli-matisation:

– Plusieurs machines frigorifiques sont intégrées en parallèle pour obtenir un débit volumique plus important (avec le même niveau de température).

– Vérification de l’adéquation d’une ma-chine frigorifique à régulation de puis-sance (20 – 100 %).

– Les débits volumiques du condenseur et de l’évaporateur doivent être va-riables (pour autant que le fournisseur de la machine frigorifique le permette).

– Si possible, la régulation du conden-seur et de l’évaporateur doit être prise en charge par l’unité de commande de la machine frigorifique. L’expérience a montré que la régulation par un sys-tème de niveau supérieur entraîne souvent des problèmes.

– Pour les systèmes dont la puissance frigorifique est supérieure à 200 kW, il convient de prévoir deux machines (ou plus) d’une puissance de 50 % cha-cune ou, si nécessaire, le concept de redondance «n+1». Cela augmente la sécurité opérationnelle et optimise le fonctionnement (efficacité énergé-tique). Mais les coûts d’investisse-ment augd’investisse-mentent alors égaled’investisse-ment.

– Les machines frigorifiques-ther-miques (MFT) peuvent fonctionner à la fois en mode refroidissement et en mode chauffage. L’utilisation princi-pale définit les variables de contrôle des températures du système. Par exemple, on peut éviter que la MFT fonctionne en permanence à une tem-pérature de condensation de 50 °C en raison d’une demande de chaleur de seulement 10 %.

Pompes à vitesse régulée comme al-ternative au circuit de mélange L’installation de vannes de mélange pour la limitation de la température est oné-reuse. En alternative, la température d’évaporation ou de condensation peut être limitée avec une pompe à vitesse ré-gulée par le débit volumique. En rédui-sant le débit volumique, on augmente en même temps l’efficacité énergétique du système (voir également Chap. Régula-tion).

La question de savoir si une machine fri-gorifique peut fonctionner avec des dé-bits variables doit être clarifiée avec le fournisseur de la machine concernée – son accord écrit est nécessaire.

Remarques sur le système hydrau-lique du côté de l’évaporateur

Du côté de l’évaporateur, il faut s’assurer, sur le plan hydraulique et en termes de technologie de régulation, qu’il ne se pro-duit pas d’états d’exploitation entraînant des dommages ou des dysfonctionne-ments.

– Les installations dotées d’un accumu-lateur (frigorifique) doivent être équi-pées d’une régulation de mélange afin que la température respecte toujours le point de consigne.

– Choisir les conduites les plus courtes possibles – moins de 10 mètres – dans le circuit de l’évaporateur.

– Le temps de course¹ de l’entraînement de la vanne ne doit pas dépasser 45 secondes.

– La surveillance du débit (contrôleur de débit) est indispensable dans le circuit de l’évaporateur; la mesure de la pres-sion différentielle ou la surveillance du débit thermique sont plus précises qu’un contrôleur de débit à palettes² et sont donc préférables à celui-ci.

– Prévoir un fonctionnement ultérieur de la pompe de l’évaporateur (après cou-pure de la machine frigorifique).

– Le circuit de l’évaporateur doit absolu-ment faire l’objet d’une surveillance de la température à titre de protection contre la surchauffe. Une limite de température maximale doit donc être prévue à l’entrée de l’évaporateur.

1 Le temps de fonctionnement est le temps né-cessaire à l’entrainement de la vanne pour dé-placer la vanne de la position finale «OUVERTE»

à la position finale «FERMÉE».

2 Ce contrôleur de débit détecte le débit d’eau à l’aide d’une palette et s’allume ou s’éteint grâce à un microcontact.

Remarques sur l’hydraulique du côté du condenseur

Du côté du condenseur, il faut s’assurer que la température d’entrée de celui-ci n’est pas trop élevée en raison de la tem-pérature de l’aéroréfrigérant ou de l’utili-sation de la chaleur. Sinon, la pression augmentera, un dysfonctionnement de la haute pression se produira et l’en-semble de la machine frigorifique s’arrê-tera. Les points suivants sont à respec-ter:

– Clarifier avec le fournisseur de la ma-chine frigorifique quelle doit être la température minimale de l’eau à l’en-trée du condenseur. Dans le cas d’une pompe à chaleur, la température d’en-trée doit correspondre à la tempéra-ture de conception du système de chauffage. À un dimensionnement de p. ex. 29/35 °C, la température d’en-trée dans le condenseur est de 29 °C à une charge de 100 %. Lorsqu’une tem-pérature de sortie constante est re-quise à charge réduite, la température d’entrée doit être augmentée par mé-lange en conséquence.

– Le temps de course de l’entraînement de la vanne ne doit pas dépasser 30 secondes. Le condenseur réagit de manière plus sensible aux change-ments de température que du côté évaporateur. Avec une commande de vanne lente, une augmentation rapide de la température de condensation peut provoquer un dysfonctionnement de haute pression. Il convient donc d’utiliser des entrainements plus ra-pides dans ce cas.

– Prévoir le fonctionnement ultérieur de la pompe du condenseur (après cou-pure de la machine frigorifique).

Illustration 8.5:

Circuits de base des