Les systèmes de réfrigération utilisent des fluides frigorigènes comme fluides de travail, et ces fluides se présentent généralement sous deux formes : liquide et gazeuse. Aujourd’hui, nous aborderons les notions essentielles relatives aux fluides frigorigènes liquides.
1. Le fluide frigorigène est-il liquide ou gazeux ?
Les fluides frigorigènes peuvent être divisés en 3 catégories : les fluides frigorigènes simples, les fluides frigorigènes mixtes non azéotropiques et les fluides frigorigènes mixtes azéotropiques.
La composition du fluide frigorigène, substance active unique, ne change pas, qu'il soit gazeux ou liquide ; on peut donc charger le système à l'état gazeux.
Bien que la composition du réfrigérant azéotrope soit différente, comme le point d'ébullition est le même, la composition du gaz et du liquide est également la même, donc le gaz peut être chargé ;
En raison des différents points d'ébullition des fluides frigorigènes non azéotropiques, les fluides frigorigènes liquides et gazeux ont une composition différente. Si l'on ajoute un fluide frigorigène gazeux, la composition du mélange sera différente. Par exemple, si l'on ajoute un certain fluide frigorigène gazeux, seul un fluide frigorigène liquide pourra être ajouté.
Autrement dit, les fluides frigorigènes non azéotropiques doivent être additionnés de liquide, et tous les fluides frigorigènes non azéotropiques commencent par R4. C'est ce type de liquide qui est ajouté. Les fluides frigorigènes non azéotropiques courants sont : R40, R401A, R403B, R404A, R406A, R407A, R407B, R407C, R408A, R409A, R410A et R41A.
Quant aux autres fluides frigorigènes courants, tels que : R134a, R22, R23, R290, R32, R500, R600a, la composition du fluide frigorigène ne sera pas affectée par l'ajout de gaz ou de liquide, c'est donc pratique.
Lors de l'ajout de réfrigérant, il convient de prêter attention aux points suivants :
(1) Observez les bulles dans le voyant ;
(2) Mesurer la haute et la basse pression ;
(3) Mesurer le courant du compresseur ;
(4) Peser l'injection.
De plus, il convient de noter et de souligner que :
Les fluides frigorigènes non azéotropiques doivent être ajoutés à l'état liquide. Par exemple, le fluide frigorigène R410A a la composition suivante :
R32 (difluorométhane) : 50 % ;
R125 (pentafluoroéthane) : 50 % ;
Comme les points d'ébullition du R32 et du R125 sont différents, lorsqu'une bouteille de réfrigérant R410A est laissée debout, la différence de points d'ébullition entre le R32 et le R125 entraîne inévitablement la vaporisation du réfrigérant gazeux dans la partie supérieure de la bouteille. La composition n'est alors pas de 50 % de R32 et 50 % de R125, car le point d'ébullition du R32 est bas ; il est donc très probable que la partie supérieure du réfrigérant soit composée principalement de R32.
Par conséquent, si un réfrigérant gazeux est ajouté, le réfrigérant ajouté n'est pas du R410A, mais du R32.
Deuxièmement, les problèmes courants des fluides frigorigènes liquides
1. Migration du fluide frigorigène liquide
La migration du fluide frigorigène désigne l'accumulation de fluide frigorigène liquide dans le carter du compresseur lorsque celui-ci est arrêté. Tant que la température à l'intérieur du compresseur est inférieure à celle de l'évaporateur, la différence de pression entre le compresseur et l'évaporateur entraînera la migration du fluide frigorigène vers une zone plus froide. Ce phénomène est plus fréquent en hiver. Cependant, pour les climatiseurs et les pompes à chaleur, lorsque le groupe de condensation est éloigné du compresseur, la migration peut se produire même par températures élevées.
Une fois le système arrêté, s'il n'est pas remis en marche dans les quelques heures qui suivent, même en l'absence de différence de pression, un phénomène de migration peut se produire en raison de l'attraction du réfrigérant présent dans le carter par le réfrigérant.
Si l'excès de réfrigérant liquide migre dans le carter du compresseur, un violent coup de liquide se produira au démarrage du compresseur, entraînant diverses défaillances du compresseur, telles que la rupture de la plaque de soupape, l'endommagement du piston, la défaillance des roulements et l'érosion des roulements (le réfrigérant chasse l'huile des roulements).
2. Débordement de réfrigérant liquide
En cas de défaillance du détendeur, du ventilateur de l'évaporateur (qui peut être obstrué par le filtre à air), le fluide frigorigène liquide déborde de l'évaporateur et pénètre dans le compresseur par le tuyau d'aspiration sous forme liquide et non plus gazeuse. Pendant le fonctionnement de l'appareil, ce débordement de liquide dilue l'huile frigorigène, ce qui provoque l'usure des pièces mobiles du compresseur et une chute de pression d'huile. Le dispositif de sécurité de pression d'huile se déclenche alors, entraînant une fuite d'huile dans le carter. Si la machine est arrêtée, le phénomène de migration du fluide frigorigène est rapide et provoque un coup de bélier au redémarrage.
3. Frappe liquide
Lors d'un coup de bélier, un claquement métallique provenant de l'intérieur du compresseur est audible, souvent accompagné de fortes vibrations. Ce coup de bélier peut provoquer la rupture de soupapes, endommager le joint de culasse, casser des bielles ou le vilebrequin, et endommager d'autres types de compresseurs. Il se produit lorsque le fluide frigorigène liquide migre dans le carter et redémarre. Sur certains appareils, en raison de la configuration de la tuyauterie ou de l'emplacement des composants, le fluide frigorigène liquide s'accumule dans le tuyau d'aspiration ou l'évaporateur lors de l'arrêt et pénètre dans le compresseur à l'état liquide pur et à une vitesse particulièrement élevée lors de la remise en marche. La vitesse et l'inertie du coup de bélier sont suffisantes pour neutraliser tout système de protection intégré du compresseur.
4. Fonctionnement du dispositif de commande de sécurité hydraulique
Dans les unités basse température, après la période de dégivrage, le dispositif de sécurité de contrôle de la pression d'huile se déclenche souvent en raison d'un excès de réfrigérant liquide. De nombreux systèmes sont conçus pour permettre la condensation du réfrigérant dans l'évaporateur et la conduite d'aspiration pendant le dégivrage, puis son écoulement dans le carter du compresseur au démarrage, provoquant une chute de pression d'huile et le déclenchement du dispositif de sécurité.
Il arrive que le déclenchement isolé ou à deux reprises du dispositif de sécurité de pression d'huile n'ait pas d'incidence majeure sur le compresseur. Cependant, des déclenchements répétés, en l'absence d'une lubrification adéquate, peuvent entraîner une panne. Souvent considéré comme un défaut mineur par l'opérateur, le déclenchement du dispositif de sécurité de pression d'huile signale en réalité un fonctionnement du compresseur pendant plus de deux minutes sans lubrification, nécessitant une intervention rapide.
3. Solutions au problème des fluides frigorigènes liquides
Un compresseur performant et bien conçu pour la réfrigération, la climatisation et les pompes à chaleur est essentiellement une pompe à vapeur qui ne peut traiter qu'une certaine quantité de fluide frigorigène liquide et d'huile frigorigène. Pour concevoir un compresseur capable de traiter des quantités plus importantes de fluide frigorigène liquide et d'huile frigorigène, il est nécessaire de prendre en compte à la fois la taille, le poids, la puissance frigorifique, le rendement, le niveau sonore et le coût. Outre les facteurs de conception, la quantité de fluide frigorigène liquide qu'un compresseur peut traiter est fixe, et sa capacité dépend des facteurs suivants : volume du carter, charge d'huile frigorigène, type de système et de commandes, et conditions normales de fonctionnement.
Lorsque la charge de réfrigérant augmente, le risque de défaillance du compresseur s'accroît. Les causes de ces dommages sont généralement imputables aux points suivants :
(1) Charge de réfrigérant excessive.
(2) L'évaporateur est givré.
(3) Le filtre de l'évaporateur est sale et obstrué.
(4) Le ventilateur de l'évaporateur ou le moteur du ventilateur tombe en panne.
(5) Sélection capillaire incorrecte.
(6) Le choix ou le réglage du détendeur est incorrect.
(7) Migration du réfrigérant.
1. Migration du fluide frigorigène liquide
La migration du fluide frigorigène désigne l'accumulation de fluide frigorigène liquide dans le carter du compresseur lorsque celui-ci est arrêté. Tant que la température à l'intérieur du compresseur est inférieure à celle de l'évaporateur, la différence de pression entre le compresseur et l'évaporateur entraînera la migration du fluide frigorigène vers une zone plus froide. Ce phénomène est plus fréquent en hiver. Cependant, pour les climatiseurs et les pompes à chaleur, lorsque le groupe de condensation est éloigné du compresseur, la migration peut se produire même par températures élevées.
Une fois le système arrêté, s'il n'est pas remis en marche dans les quelques heures qui suivent, même en l'absence de différence de pression, un phénomène de migration peut se produire en raison de l'attraction du réfrigérant présent dans le carter par le réfrigérant.
Si l'excès de réfrigérant liquide migre dans le carter du compresseur, un violent coup de liquide se produira au démarrage du compresseur, entraînant diverses défaillances du compresseur, telles que la rupture de la plaque de soupape, l'endommagement du piston, la défaillance des roulements et l'érosion des roulements (le réfrigérant chasse l'huile des roulements).
2. Débordement de réfrigérant liquide
En cas de défaillance du détendeur, du ventilateur de l'évaporateur (qui peut être obstrué par le filtre à air), le fluide frigorigène liquide déborde de l'évaporateur et pénètre dans le compresseur par le tuyau d'aspiration sous forme liquide et non plus gazeuse. Pendant le fonctionnement de l'appareil, ce débordement de liquide dilue l'huile frigorigène, ce qui provoque l'usure des pièces mobiles du compresseur et une chute de pression d'huile. Le dispositif de sécurité de pression d'huile se déclenche alors, entraînant une fuite d'huile dans le carter. Si la machine est arrêtée, le phénomène de migration du fluide frigorigène est rapide et provoque un coup de bélier au redémarrage.
3. Frappe liquide
Lors d'un coup de bélier, un claquement métallique provenant de l'intérieur du compresseur est audible, souvent accompagné de fortes vibrations. Ce coup de bélier peut provoquer la rupture de soupapes, endommager le joint de culasse, casser des bielles ou le vilebrequin, et endommager d'autres types de compresseurs. Il se produit lorsque le fluide frigorigène liquide migre dans le carter et redémarre. Sur certains appareils, en raison de la configuration de la tuyauterie ou de l'emplacement des composants, le fluide frigorigène liquide s'accumule dans le tuyau d'aspiration ou l'évaporateur lors de l'arrêt et pénètre dans le compresseur à l'état liquide pur et à une vitesse particulièrement élevée lors de la remise en marche. La vitesse et l'inertie du coup de bélier sont suffisantes pour neutraliser tout système de protection intégré du compresseur.
4. Fonctionnement du dispositif de commande de sécurité hydraulique
Dans les unités basse température, après la période de dégivrage, le dispositif de sécurité de contrôle de la pression d'huile se déclenche souvent en raison d'un excès de réfrigérant liquide. De nombreux systèmes sont conçus pour permettre la condensation du réfrigérant dans l'évaporateur et la conduite d'aspiration pendant le dégivrage, puis son écoulement dans le carter du compresseur au démarrage, provoquant une chute de pression d'huile et le déclenchement du dispositif de sécurité.
Il arrive que le déclenchement isolé ou à deux reprises du dispositif de sécurité de pression d'huile n'ait pas d'incidence majeure sur le compresseur. Cependant, des déclenchements répétés, en l'absence d'une lubrification adéquate, peuvent entraîner une panne. Souvent considéré comme un défaut mineur par l'opérateur, le déclenchement du dispositif de sécurité de pression d'huile signale en réalité un fonctionnement du compresseur pendant plus de deux minutes sans lubrification, nécessitant une intervention rapide.
3. Solutions au problème des fluides frigorigènes liquides
Un compresseur performant et bien conçu pour la réfrigération, la climatisation et les pompes à chaleur est essentiellement une pompe à vapeur qui ne peut traiter qu'une certaine quantité de fluide frigorigène liquide et d'huile frigorigène. Pour concevoir un compresseur capable de traiter des quantités plus importantes de fluide frigorigène liquide et d'huile frigorigène, il est nécessaire de prendre en compte à la fois la taille, le poids, la puissance frigorifique, le rendement, le niveau sonore et le coût. Outre les facteurs de conception, la quantité de fluide frigorigène liquide qu'un compresseur peut traiter est fixe, et sa capacité dépend des facteurs suivants : volume du carter, charge d'huile frigorigène, type de système et de commandes, et conditions normales de fonctionnement.
Lorsque la charge de réfrigérant augmente, le risque de défaillance du compresseur s'accroît. Les causes de ces dommages sont généralement imputables aux points suivants :
(1) Charge de réfrigérant excessive.
(2) L'évaporateur est givré.
(3) Le filtre de l'évaporateur est sale et obstrué.
(4) Le ventilateur de l'évaporateur ou le moteur du ventilateur tombe en panne.
(5) Sélection capillaire incorrecte.
(6) Le choix ou le réglage du détendeur est incorrect.
(7) Migration du réfrigérant.
Date de publication : 31 mai 2022
