Surchauffe

Un compresseur de fluide frigorigène peut transporter, en raison de sa construction, que des gaz ou de la vapeur.
Les liquides ne peuvent pas être comprimés et ne sauraient par conséquent figurer dans la chambre à compression du compresseur.
Si le niveau d’aspiration du compresseur est situé directement sur la ligne de rosée, une diminution de charge de l’évaporation peut entraîner une “aspiration“ humide. Il peut en résulter deux conséquences
néfastes pour le compresseur. Le fluide frigorifère liquide lave le film lubrifiant entre le piston et les parois du
cylindre; une lubrification insuffisante provoque une usureplus importante. Si du liquide frigorigène liquide parvenait dans le cylindre, celui-ci entraînerait, lors de la compression,un transport direct de l’énergie du piston à la culasse du cylindre. La plaque de soupape peut être endommagée par les à-coups de liquide.
Afin d’éviter toute aspiration de liquide, l’état d’aspiration du compresseur est décalé de la ligne de rosée vers la droite. On „surchauffe“ la vapeur du fluide frigorigène.
Sa température to2h est située au-dessus de la température to. La surchauffe est calculée de la manière suivante

en K

Δto2h Surchauffe à la sortie de l’évaporateur en K
to2h Température FF à la sortie de l’évaporateuren °C
to Température d’évaporation en °C

La lettre „h“ est utilisée pour la “surchauffe“.

Surchauffe du fluide frigorigène dans l’évaporateur

Surchauffe: Δto2h = to2h - to
                  Δto2h = -3 °C - (-10 °C) = 7 K
Outre la protection du compresseur contre les liquides, la surchauffe présente d’autres avantages. Étant donné que le pourcentage de liquide dans la vapeur d’aspiration entraîne une réduction du débit de transport du compresseur, ce pourcentage pourra être augmenté par des phases de chauffage précises. La surchauffe améliore notamment le recyclage de l’huile.

1. Comment obtenir une surchauffe?
       *Surchauffe dans l’évaporateur
La plupart des installations frigorifiques à évaporation sèche sont équipées d’organes de détente réglés de
façon thermostatique. Elles ont pour fonction, à tous les stades de fonctionnement de l’installation frigorifique de réaliser un réglage de la surchauffe après la phase d’évaporation dans l’évaporateur. Une partie de la surface de l’évaporateur (env. 20 %) permet de réaliser la surchauffe.
       *Surchauffe dans la conduite d’aspiration
Si de longues conduites d’aspiration parcourent des espaces présentant des températures élevées (tamb >
to2h) (par exemple des salles de machines), l’absorption thermique issue de l’environnement entraîne une surchauffe supplémentaire. La température du fluide frigorigène ne peut pas être plus élevée que la température de l’espace environnant. Une surchauffe dans la conduite d’aspiration ne constitue pas une protection sûre du compresseur face aux liquides.
       *Surchauffe dans le compresseur
La vapeur d’aspiration est utilisée pour le refroidissement du moteur du compresseur lors du “refroidissement de la vapeur d’aspiration“. Le fluide frigorigène est préalablement surchauffé avant d’être envoyé dans la chambre de compression. Le transfert thermique interne entre la partie des gaz chauds et la partie aspiration génère également une surchauffe.

2. Valeur de surchauffe usuelle
La valeur de surchauffe usuelle atteint environ 5 - 8 K
Le rendement maximal de l’installation est atteint lors de cette surchauffe. La soupape de détente thermostatique ne peut toutefois pas régler exactement cette valeur. La surchauffe oscille selon le type d’appareil et les conditions d’exploitation entre 4 et 12 K. L’augmentation de température de la conduite d’aspiration dans l’air ambiant entraîne une surchauffe supplémentaire.

3. Mesure de la surchauffe
Vous êtes appelé à mesurer la surchauffe sur une installation frigorifique utilisant du R 134a.
a) De quels appareils de mesure avez-vous besoin ?
b) Où mesurez-vous les valeurs requises ?
c) Vous lisez sur un manomètre monté directement sur l’évaporateur la valeur peo = 1,7 bar . Quelle est la
valeur de la pression d’évaporation po?
d) Quelle est la valeur de la temp. d’évaporation to?
e) Vous lisez à l’aide de la sonde thermique à la sortie de l’évaporateur la température to2h = +3 °C.
Quel est la valeur de la surchauffe de l’évaporateur Δto2h?
f) Tirez les conclusions sur la valeur de surchauffe calculée.
       *Solution
a) manomètre, thermomètre, (tableau récapitulatif des vapeurs)
b) la pression d’évaporation po et la température to2h mesurées à la sortie de l’évaporateur
c) po = peo + pamb = 1,7 bar + 1 bar = 2,7 bar
d) Pour po = 2,7 bar, le tableau des pressions de vapeur de R 134a (voir annexe) affiche une température
d’évaporation to de -2,2 °C.
e) Δto2h = to2h - to = 3 °C - (-2,2 °C) = 5,2 K
f) La valeur de surchauffe déterminée est située dans la plage usuelle comprise entre 4 - 12 K.