Généralités

Les convertisseurs de fréquences permettent d’adapter en continu la puissance frigorifique du compresseur à la demande de froid de l’installation en régulant la vitesse. La description qui suit explique la conception, le fonctionnement, les champs d’application et les particularités des

compresseurs à vis BITZER
en combinaison avec des convertisseurs de fréquences externes installés séparément pour la régulation de la vitesse, par ex. le Bitzer Varipack.

Tous les compresseurs à vis BITZER sont conçus pour un fonctionnement au-dessus ou au-dessous de la fréquence du réseau et peuvent donc fonctionner sur une plage de puissance particulièrement large.

Avantages du fonctionnement avec convertisseur de fréquences (CF) :

efficacité plus élevée de l'installation, surtout en cas d’utilisation en charge partielle
possibilité d’un contrôle plus exact de la température
température de départ exacte du fluide caloporteur pour les applications critiques de refroidissement du processus et les pompes à chaleur
températures d’évaporation efficaces plus élevées, ce qui réduit le dessèchement des aliments non emballés et des matières premières dans les enceintes réfrigérées ainsi que le givrage de l’évaporateur
réduction du nombre de démarrages du compresseur
réduction de la charge sur le moteur et le réseau électrique grâce au démarrage en douceur intégré : réduction du courant au démarrage par rapport au démarrage direct, démarreur en douceur, démarrage en bobinage partiel ou démarrage étoile-triangle
dans de nombreux cas : puissance frigorifique plus élevée grâce au fonctionnement au-dessus de la fréquence du réseau (permet d’utiliser un compresseur avec une petite capacité de refoulement à une fréquence de réseau de 50 ou 60 Hz et de réduire éventuellement les coûts par kW de puissance frigorifique)

La figure ci-dessous montre les faibles variations de température en cas de régulation par convertisseur de fréquences :

régulation par marche-arrêt, à gauche : fortes variations de température, température d’évaporation efficace moyenne relativement basse (fine ligne en pointillés)
régulation mécanique par étage, au centre : réduction des variations de température grâce à une régulation plus rapide, température d’évaporation efficace moyenne plus élevée et donc une efficacité plus élevée
régulation par convertisseur de fréquences, à droite : température ambiante ou température de départ du fluide caloporteur très constante (± 0,5 K possible) grâce à la régulation en continu, température d’évaporation efficace moyenne plus élevée, augmentant donc l’efficacité et réduisant, par exemple, la déshydratation des aliments non emballés et des matières premières

L’utilisation d’un convertisseur de fréquences permet d’augmenter la température d’évaporation moyenne, par exemple, de -7 à -4,5°C. Une température d’évaporation plus élevée de 1 K améliore l’efficacité de l’installation de jusqu’à 3%.

La régulation de puissance par convertisseur de fréquences (CF) en comparaison avec la régulation par marche-arrêt et la régulation mécanique par étage

Le rapport entre la puissance frigorifique et la charge est illustré dans le diagramme ci-dessous. L’utilisation d’un convertisseur de fréquences est surtout avantageuse en cas de fonctionnement en charge partielle.

Comparaison des caractéristiques de rendement de régulation de puissance des compresseurs à vis avec régulation par tiroir et celle de compresseurs avec régulation par convertisseur de fréquences (CF) : coefficient de performance COPr/EER (rapport puissance frigorifique/puissance relevée) en fonction de la charge. Courbe en pointillés : CSW avec régulation par tiroir, la série de compresseurs est optimisée pour COPr/EER à pleine charge. Courbe continue : CSVW avec régulation par CF, la série de compresseurs est optimisée pour COPr/EER à charge partielle (plage de régulation 6,2:1).Conditions de fonctionnement : R134a, tO : 5°C / tC : 38°C / Δtoh : 5 K. Avec la régulation par tiroir, l’optimum est toujours de 100%, en fonctionnement avec CF, l’optimum se situe dans la plage de charge partielle et peut être déplacé par une conception appropriée du compresseur et de la plage de régulation. Les objectifs contradictoires – d’un côté un COP/EER élevé à pleine charge, de l’autre côté une efficacité élevée à charge partielle – exigent un compromis dans la conception. — Comparaison des caractéristiques de rendement de régulation de puissance des compresseurs à vis avec régulation par tiroir et celle de compresseurs avec régulation par convertisseur de fréquences (CF) : coefficient de performance COP_r/EER (rapport puissance frigorifique/puissance relevée) en fonction de la charge.
Courbe en pointillés : CSW avec régulation par tiroir, la série de compresseurs est optimisée pour COP_r/EER à pleine charge.
Courbe continue : CSVW avec régulation par CF, la série de compresseurs est optimisée pour COP_r/EER à charge partielle (plage de régulation 6,2:1).
Conditions de fonctionnement : R134a, t_O : 5°C / t_C : 38°C / Δt_oh : 5 K.
Avec la régulation par tiroir, l’optimum est toujours de 100%, en fonctionnement avec CF, l’optimum se situe dans la plage de charge partielle et peut être déplacé par une conception appropriée du compresseur et de la plage de régulation. Les objectifs contradictoires – d’un côté un COP/EER élevé à pleine charge, de l’autre côté une efficacité élevée à charge partielle – exigent un compromis dans la conception.

Tenir également compte de la documentation technique suivante

SB-100 : Instructions de service Compresseurs à vis hermétiques accessibles HS.53 .. 74
SB-110 : Instructions de service Compresseurs à vis hermétiques accessibles HS.85 .. 95
SB-170 : Instructions de service Compresseurs à vis compacts hermétiques accessibles CS.65 .. 105
SB-500 : Instructions de service Compresseurs à vis ouverts OS.53 .. 74
SB-520 : Instructions de service Compresseurs à vis ouverts OS.85, OS.95, OS.105
CB-110 et CB-111 : Instructions de service Varipack – convertisseurs de fréquences Bitzer externes