Sélection du compresseur et des accessoires
Sélection du compresseur et classement des puissances
Pour la conception de l’installation avec compresseurs en parallèle, il faut déterminer la puissance nécessaire exacte :
- puissance nécessaire en cas de charge maximale (conditions de conception)
- puissance nécessaire en cas de charge minimale (fonctionnement pendant la nuit, fonctionnement en dehors des heures d’ouvertures par ex. pour les supermarchés, demande de froid réduite et faible température de condensation en cas de faibles températures extérieures, ...)
- Nombre d’évaporateurs utilisés en parallèle
Comme chaque évaporateur peut avoir un impact différent sur la charge totale, les différentes charges doivent être évaluées selon leur contribution à la charge totale pendant une durée de fonctionnement déterminée. Une régulation intelligente permet cependant la distribution des charges de telle façon que la demande de froid ne change pas considérablement.
La meilleure précision de régulation est atteinte si le groupe de compresseurs peut couvrir la demande de froid par une variation presque continue de la puissance frigorifique entre le minimum et le maximum. Une plage de régulation trop petite et des changements de charge ou de puissance importants résultent dans l’instabilité de l’ensemble du système. Les compresseurs avec une vitesse variable ou une régulation de puissance mécanique précise (par ex. CRII) sont parfaitement adaptés pour atteindre une régulation de processus stable si la plage de régulation d’au moins un compresseur peut combler les lacunes de puissance résultant de la mise en circuit et hors circuit d’autres compresseurs.
VsC : compresseurs avec une vitesse variable
FsC : compresseurs avec une vitesse fixe
CF : précision de régulation en %
Pour plus d’informations sur la sélection optimale de compresseurs et la régulation de puissance, voir « Recommandations de l’ASERCOM pour la conception de centrales de compresseurs multiples utilisant des variateurs de fréquence » (chapitre 2).
Installations frigorifiques à plusieurs étages
Pour les installations frigorifiques modernes, une régulation de la puissance est indispensable, surtout dans le cas des fluides frigorigènes dont la densité d’aspiration et la puissance frigorifique volumétrique sont élevées. Les objectifs sont les suivants :
- Couverture des charges minimales mêmes faibles, de préférence sans commutation marche-arrêt
- Une précision de régulation élevée (CF) avec un minimum de changements de puissance par étage
- Réduction des coûts, par exemple en augmentant la capacité avec un nombre inférieur de compresseurs
- Faible diversité des compresseurs utilisés
- Sécurité de fonctionnement
Les exigences contradictoires entraînent parfois des étages de charge avec beaucoup de cycles marche-arrêt et des conditions de fonctionnement instables (variables) en raison d’une faible précision de régulation. Cela peut se traduire par un rendement réduit, un fonctionnement en noyé, un circuit de régulation variable, des conditions de fonctionnement défavorables pour les compresseurs, une mauvaise régulation de la température et une mauvaise qualité du produit.
Pour compléter l’exemple ci-dessus d’une installation frigorifique monoétagée, il peut être utile de calculer la précision de régulation d’une installation frigorifique à plusieurs étages (réfrigération à moyennes et basses températures) selon la méthode suivante. Elle tient compte de la tendance de l’industrie à utiliser de moins en moins de compresseurs par groupe d’aspiration ou étage de température et permet de combiner les exigences contradictoires suivantes : précision de régulation élevée, couverture des états de charge minimaux et évaluation de l’installation complète. Cela peut être atteint par l’évaluation séparée de l’étage de réfrigération à basse température (LT) et la charge minimale de l’étage de réfrigération à moyenne température (MT).
QVsC max : puissance frigorifique du compresseur à vitesse variable à la vitesse maximale
Q VsC min : puissance frigorifique du compresseur à vitesse variable fonctionnant à vitesse minimale
FxC : puissance frigorifique minimale du compresseur à vitesse fixe (le cas échéant, en tenant compte de la régulation de puissance)
nom : puissance nominale dans les conditions de conception
min : puissance minimale dans les conditions de conception
Dans une première étape (formule 1 et 3), les facteurs de régulation pour les étages de réfrigération à moyennes (MT) et à basses températures (LT) sont calculés comme décrit dans la directive ASERCOM.
La formule 2 calcule en outre la capacité de couvrir la charge minimale de l’étage de réfrigération à moyenne température. À cette fin, on suppose des conditions standard sans charge de réfrigération à basses températures (c.-à-d. seulement la réfrigération à moyenne température est prise en compte, le compresseur de réfrigération à basses températures est exclu du calcul).
Dans la dernière étape (formule 4), la valeur CFsystème est calculée comme la somme des valeurs CF individuelles.
L’évaluation finale distingue 5 catégories de précision de régulation CF :
Précision de régulation CF | Évaluation |
|---|---|
CF ≥ 3 | excellent |
3 > CF ≥ 2,5 | bon |
2,5 > CF ≥ 1,95 | acceptable |
1,95 > CF ≥ 1,55 | défavorable |
CF < 1,55 | inacceptable |
Ce calcul de la valeur CF est également applicable si aucun des compresseurs n’est équipé d’une régulation de puissance. Dans ce cas, le terme correspondant a la valeur zéro ce qui réduit considérablement la précision de régulation totale CFsystème.
Compresseur tandem
Le compresseur tandem est la version plus simple d’une installation avec deux compresseurs en parallèle. La chambre du gaz aspiré à gros volume commune permet généralement une répartition d’huile uniforme. Pour une gestion optimale de l’huile et une longue durée de service, il est tout de même recommandé d’utiliser une commande avec une inversion automatique des priorités par cycles qui assure également une durée de marche minimale suffisante des deux compresseurs. Un fonctionnement de courte durée renforce l’éjection d’huile et réduit la durée de service.
Une adaptation précise de la puissance est possible par la mise en circuit et hors circuit des deux compresseurs en combinaison avec des régulateurs de puissance (déconnexion des cylindres – CRII). La régulation de vitesse d’un (seul) coté du compresseur est une alternative. Aussi dans ce cas-ci, une inversion des priorités par cycles est recommandée, mais le convertisseur de fréquences devrait être assigné en alternance au compresseur de base par inversion électrique.
Refroidissement additionnel
Dans les centrales frigorifiques, les compresseurs sont souvent installés séparément des condenseurs. En fonction des conditions spécifiques, un refroidissement additionnel peut être nécessaire (voir limites d’application) - soit
- à air (ventilateur additionnel)
- et/ou avec une injection de fluide frigorigène (RI) à régulation électronique
- ou à eau (têtes de culasse refroidies par eau pour les compresseurs 4JE .. 4FE , 6JE .. 6FE).
Lors de la mise à l’arrêt du compresseur, le refroidissement additionnel doit également être arrêté. Dans le cas d’un ventilateur, il suffit de coupler le contacteur du compresseur avec celui du ventilateur. Lorsqu'un module de compresseur électronique CM-RC est utilisé, le ventilateur additionnel est commandé en fonction de la température du gaz de refoulement, selon les besoins. Une vanne magnétique doit être installée en amont de la tête de culasse refroidie par eau. Elle ferme le flux d’eau à l’arrêt du compresseur. Un refroidissement additionnel activé en permanence augmente le risque de condensation du fluide frigorigène dans la tête de culasse et réduit l’effet du réchauffeur d’huile. Cela peut causer un fort enrichissement de fluide frigorigène dans l’huile.