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Circuit frigorifique, composants et fonctionnement

Circuit frigorifique, composants, compresseur, condenseur, détendeur, évaporateur
Image circuit frigorifique: Copyright Formation Froid - Tous droits réservés.

Circuit frigorifique

Principe du circuit frigorifique

L'objectif du circuit frigorifique est de refroidir un local, que ce soit pour le confort des personnes avec la climatisation ou pour refroidir des denrées avec la réfrigération. Le circuit frigorifique est composé de quatre composants de bases. A partir de là, d'autres composants peuvent-être ajoutés, pour la régulation ou la sécurité du système. Dans cet article, nous allons passer en revue et voir le rôle de chacun de ces composants.

Composants de base du circuit frigorifique

Les composants de base, sont le compresseur, le condenseur, le détendeur et l'évaporateur. A ceux-ci, il est primordial d'intégrer les liaisons frigorifiques ainsi que le fluide frigorigène.

Le compresseur:

Le compresseur est une des pièces maitresses du circuit. Il permet de faire circuler le fluide frigorigène en le comprimant. Le compresseur aspire des vapeurs basse pression (BP) et refoule des vapeurs haute pression (HP). On peut comparer le compresseur à une pompe.

 

Remarque: Quelle est la différence entre une pompe est un compresseur? La pompe travaille avec des liquides et un compresseur avec des gaz.

 

Il existe plusieurs types de compresseur, du petit compresseur domestique comme sur un réfrigérateur de type hermétique, au plus gros modèle pour les applications industrielles.

Les compresseurs se distinguent aussi par leurs techniques de compression. On retrouve sur le marché des compresseurs à piston, à palettes, scroll, à vis et enfin les turbocompresseurs.

 

Pour la climatisation ou les pompes à chaleurs, en général, il s'agit de compresseurs scroll.

L’évaporateur:

L'évaporateur est lui aussi primordial puisque son rôle est de capter la chaleur du local à refroidir. Il capte cette chaleur en évaporant le fluide frigorigène qu'il contient. Le fluide arrive à l'évaporateur sous forme de mélange liquide vapeur, à basse pression et à basse température, entre 5 et 10°C de moins que l'air ou le liquide à refroidir.

De cette manière, la chaleur est transférée du médium à refroidir vers le fluide qui le capte en s'évaporant. 

A la sortie de l'évaporateur, le fluide est totalement sous forme de vapeur avant d'être aspirer par le compresseur.

Le condenseur:

La chaleur captée par l'évaporateur puis aspirée par le compresseur est ensuite envoyée vers le condenseur. 

Son rôle est d'évacuer la chaleur du circuit. Pour cela, le condenseur reçoit du fluide sous forme de vapeur HP à une température élevée, environ 50 à 70°C sur les circuits classiques.

La chaleur est transférée du fluide vers le médium de refroidissement généralement de l'air ou de l'eau. En se refroidissant, le fluide va atteindre sa température de condensation (environ 10 à 15°C plus chaud que le médium). En se condensant, le fluide cède sa chaleur au fur et à mesure qu'il passe de l'état vapeur à liquide.

A la sortie du condenseur, le fluide est totalement à l'état de liquide et toujours HP. 

Le détendeur:

Dernier composant clef du circuit, le détendeur. C'est lui qui permet au fluide de passer de l'état liquide HP à l'état mélange BP. Cet abaissement de pression, créé une chute de température permettant au fluide d'être plus froid que le médium dans l'évaporateur.

 

Plusieurs types de détendeur existent, du plus simple de type capillaire comme dans un réfrigérateur au plus sophistiqué comme dans une climatisation avec un détendeur électronique.


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Composants annexes du circuit frigorifique

Il existe une multitude de composants annexes au circuit frigorifique. Nous allons détailler ici les principaux composants présents sur un climatiseur.

Le filtre déshydrateur:

Son rôle est de filtrer le fluide frigorigène de toutes ses impuretés comme les copeaux de cuivre, la limaille, les boues et notamment l'humidité du circuit en cas de mauvaises manipulations. Il se place sur la ligne liquide entre le condenseur et le détendeur.

 

Le voyant liquide:

Il permet de vérifier le passage du fluide et son état qui est normalement 100% liquide. Certains voyants sont aussi hygroscopiques, c'est à dire qu'ils indiquent la présence ou non d'humidité dans le circuit. De ce fait, le voyant liquide, se place directement à la sortie du déshydrateur afin de contrôler son fonctionnement.

La bouteille réservoir de liquide:

Lorsqu’un circuit frigorifique possède un détendeur régulant le débit de fluide frigorigène (thermostatique et électronique notamment) comme par exemple sur un climatiseur, il est essentiel de pouvoir stocker le fluide non utilisé, c'est le rôle de la bouteille réservoir de liquide.

Elle se place directement à la sortie du condenseur, juste avant le déshydrateur. Elle permet aussi de stocker le fluide en cas d'intervention sur le circuit.

 

Les pressostats:

Ils jouent un rôle essentiel dans la régulation du circuit frigorifique. Un pressostat haute pression (HP) et un basse pression (BP) sont notamment utilisés. Le pressostat HP, assure un rôle de sécurité en coupant le compresseur en cas de monté anormale de la pression pouvant devenir dangereuse. On parle de pressostat HP de sécurité, il est possible également d'avoir un pressostat HP de régulation pour réguler les ventilateurs du condenseur. Coté BP, le pressostat permettra d'empêcher la pression BP de descendre en dessous de la pression atmosphérique. Si cela arrivé, en cas d'imperfection de l'étanchéité, de l'air entrerait dans le circuit. L'air est nuisible pour le fluide frigorigène.

La vanne de service

Les vannes de service d'un climatiseur, ont pour objectif de pouvoir stocker le fluide frigorigène dans l'unité extérieure du climatiseur. Cette opération est utile pour les phases d'installation, de maintenance ou de démantèlement de l'appareil. Il s'agit de vannes deux positions, ouverte ou fermée. Dans la réfrigération, ces vannes peuvent avoir trois positions.

 

En plus de leur rôle de vanne, elles permettent le raccordement des flexibles du manifold pour tirer au vide le circuit, ajouter ou enlever du fluide frigorigène, contrôler les pressions de fonctionnement.

La vanne d'inversion de cycle

Comme son nom l'indique, la vanne d'inversion de cycle permet de rendre réversible le circuit. Il y a donc un fonctionnement en mode chaud ou en mode froid. L'inversion de cycle permet aussi le dégivrage de l'unité extérieure en hiver.

 

Il s'agit d'une vanne 4 voies reliée à l'aspiration et au refoulement du compresseur ainsi qu'au deux échangeurs, l'évaporateur et le condenseur, selon le mode l'un est à l'unité extérieure tandis que l'autre à l'unité intérieure.

 

Ce composant est donc normalement présent sur les climatiseurs réversibles et pompes à chaleur.

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