Qu'est-ce qu'un bloc compresseur-condenseur : structure et principe de fonctionnement

Pratiquement tous les systèmes de ventilation intègrent un bloc compresseur-condenseur, responsable du chauffage ou du refroidissement de l'air. Le BCC appartient à la classe des climatiseurs non autonomes.

Dans celui-ci, le réfrigérant à l'état liquide pass par une étape preparatoire, puiss entre dans l'échangeur de chaleur et s'évapore.

Dans cet article, nous vus expliquerons les prinicips de fonctioment de cet équipement, nous vus attarderons en détail sur les nuances de son choix et certaines spécificités d'installation.

Composants du bloc compresseur-condenseur

Le KKB est un monobloc dont les composants sont disposés de manière compacte. Il est utilisé en tandem avec des dispositifs de ventilation d'air neuf, avec des systèmes split de tout type, équipés d'unités intérieures ou de systèmes de refroidissement direct. Ils peuvent remplacer un refroidisseur lorsque l'installation de ce dernier est impossible en raison d'une charge excessive sur la toiture.

Les éléments principaux de cette partie importante du système de ventilation sont :

• compresseur ;
• un moteur ;
• un ventilateur centrifuge ou axial ;
• un échangeur de chaleur faisant office de condenseur ;
• un système d'alimentation électrique ;
• un système de commande.

De plus, le BCC est équipé de connecteurs qui améliorent ses performances et se composent d'un détendeur, d'un filtre spécial, d'une électrovanne, d'un voyant de liquide. Les modèles modernes de BCC fonctionnent avec des réfrigérants respectueux de la couche d'ozone. Ils peuvent contenir des fréons hautement écologiques R-22, R-407C, R-410a. Ils conviennent aussi bien à toutes les installations de ventilation qu'aux refroidisseurs à gaines.

Le bloc compresseur-condenseur est installé aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur. Généralement, les fabricants équipent l'unité d'une protection contre les variations de tension et de pression

Les éléments internes du BCC sont isolés et mis à la terre pour éviter les blessures par choc électrique. Les fabricants recouvrent les surfaces de tous les composants de l'appareil d'un revêtement anticorrosion. Cela permet de l'utiliser dans des conditions humides.

Avantages du bloc compresseur-condenseur

Si l'on compare le KKB avec un refroidisseur, on peut noter les avantages évidents du premier :

1. La production d'un kW de froid coûte moins cher, car il n'y a pas de fluide caloporteur intermédiaire.
2. Réglage pratique. Chaque CCB est connecté à une seule unité de ventilation, donc le contrôle s'effectue via des contrôleurs standards.
3. Installation simple. Aucun ventilateur supplémentaire, conduit d'air ou autre élément n'est nécessaire. Seul l'installation de l'échangeur de chaleur de l'évaporateur est requise.

Le CCB peut être un composant d'un grand système de ventilation ou un bloc séparé intégré dans l'appareil. Ils peuvent être fixes au sol ou muraux suspendus. Les blocs fixes sont placés près des bâtiments et sur le toit.

L'intégration du CCB dans le système de climatisation est la solution la moins chère et la plus accessible

Le compresseur du CCB dans sa version moderne est équipé d'une protection contre les instabilités du réseau électrique, l'humidité, les dommages mécaniques, les températures critiques élevées et basses. Tout cela perturbe le fonctionnement de l'unité. Le boîtier qui renferme le bloc est en acier galvanisé, donc il ne se corrode pas.

Pour accélérer le refroidissement de l'appareil, les fabricants complètent souvent l'échangeur de chaleur, le condenseur et les conduites avec des inserts en aluminium. L'échangeur de chaleur est également protégé des influences nocives — un alliage anticorrosion spécial est appliqué sur sa surface.

Pour permettre le contrôle de la pression à l'intérieur du CCB, tous les éléments en contact avec le fluide frigorigène sont équipés de nipples de visite.

Malgré ces avantages, il arrive souvent qu'après l'installation, le CCB tombe rapidement en panne ou ne se mette pas du tout en marche. Les spécialistes évoquent une seule cause : un mauvais choix du bloc compresseur-condenseur et de l'évaporateur.

Nuances du choix du BCC

Le plus souvent, on choisit l'unité compresseur-condenseur adaptée aux circonstances spécifiques en fonction de la puissance. Pour cela, il faut effectuer un calcul standard basé sur le débit de l'unité de ventilation en m³/h, la température, l'humidité de l'air extérieur en été, la température de l'air soufflé. Ce paramètre ainsi que l'humidité sont choisis pour une région spécifique conformément au SNiP.

Le premier paramètre est pris environ 6 degrés en dessous de la température optimale de la pièce. En plus de ces valeurs, il faudra utiliser un diagramme i-d. Ensuite, tous les paramètres trouvés sont substitués dans la formule : Qfroid=1,2xLx(Iext-Iint)/3600.

La photo montre un diagramme i-d psychrométrique de l'air humide. Grâce à lui, on peut, à partir de deux valeurs connues, déterminer les autres paramètres de l'air, y compris le débit de froid, sans calculs complexes.

Pour éviter complètement les calculs, on utilise parfois une méthode simplifiée. Il a été établi que pour chaque 10 m² et une hauteur de pièce de 3 m, il faut 1 kW de froid. Si la surface de la pièce est de 200 m², un bloc de 20 kW est nécessaire.

Les spécialistes conseillent de prêter attention à plusieurs nuances importantes pour le choix correct de l'unité. Pour garantir un fonctionnement efficace du KKB, il faut le calculer non pas pour le régime de température maximale de l'air extérieur, mais pour le minimum prévu par la plage de fonctionnement du KKB.

Si le calcul est effectué pour la température maximale de l'air extérieur, l'unité pourra fonctionner normalement lorsque la température extérieure sera égale à la valeur calculée ou supérieure à celle-ci. Lorsque cette valeur diminue, on observera un phénomène de vaporisation partielle du réfrigérant dans l'évaporateur. Le frigorigène liquide retournera vers l'aspiration du compresseur. Cela entraînera le grippage de ce dernier.

Pour un fonctionnement normal, la puissance du compresseur doit être inférieure à la puissance maximale de l'évaporateur. Le kit de raccordement n'est pas toujours vendu avec le groupe compresseur-condenseur. Il faut parfois le sélectionner soi-même, mais pour cela, il est nécessaire de connaître les caractéristiques techniques des éléments qui composent cet ensemble de liaison.

Recommandations pour le choix du filtre déshydrateur

Ce nœud est nécessaire pour absorber l'humidité et les impuretés indésirables de la canalisation du frigorigène. Son choix s'effectue à l'aide des tableaux des fabricants en fonctio de la marque du réfrigérant. De plus, il est important de connaître à l'avance le mode d'installation de cet élément - par soudure, à brides ou sur raccords. Les dimenses de raccordement en dépendront.

Cet élémnt de la tuyauteri est respnsable du maintien de la properté du circit frigorifique. Seul un filtre de bonne qualité peut bi remplir cete tâche.

Le chox du filtre est aussi influencé par l'indice de débit de liquide, ce qui affecte l'interval entre les remplacements. Il est aussi important de savoir comment le KKB fonctionnera - uniquement en froid ou également en chaud. Dans le premier cas, le frrigorigène circule dans une seule directin, dans le second, dans les deux.

Comment choisir un voyant de liquide ?

Cet élément est nécessaire pour controler le niveau de charge en frigorigène, l'état du filtres, la présenc d'humidié dans le circuit. Lors de son choix, on tien compte de la marque du frigorigène, de la température ambiante, du mode de montage du voiant, de la présence d'un indicatuer d'humidité et du niveau critiqu d'humidité.

Si le circuit contient du frigorigène R407C ou R410A, l'huile polyestère utilisée pour ses types peut former de l'acide et de l'alcool au contact de l'eau. Le changment de coulleur du voyant signalera ce phnomène, ce qui permettra d'éviter le grippage du compresseur dû à la décomposition de l'huile. Un voyan de coulleur verte indiqe que le circuit frigorifiqu est en bon état.

Un virage vers une teinte jaune indiqe qu'il faut surveiller le circuit frigorigène plus attentivement. Un voyant entièremnt jaune signal une quatité d'humidité inadmissibl dans le circuit. Après avoir prs des mesurs pour éliminer l'humidié, il faudra remplacer le filtre.

Choix du détendeur thermostatique

Le détendeur thermostatique (DT) régule l'arrivée du réfrigérant du bloc vers l'évaporateur pour le refroidissement. On le choisit en fonction du type de réfrigérant, de la puissance frigorifique nominale, de la température d'ébullition, de sous-refroidissement et de condensation. On prend également en compte le niveau de température du fluide de travail — maximum et minimum.

Le détendeur thermostatique (DT) est un élément important du circuit frigorifique. On distingue deux types de détendeurs thermostatiques — à égalisation externe et interne. Il a pour rôle de réguler l'alimentation en réfrigérant vers l'évaporateur. Il est également responsable de son expansion, ce qui entraîne une baisse de la pression et de la température.

Cela influe sur le choix et le mode d'égalisation de la pression — interne ou externe. Il est nécessaire de savoir comment le DT sera monté. Habituellement, il est installé par brasage, par raccordement à bride ou sur des raccords.

Choix de l'électrovanne

Le choix de cet élément dépend de la marque de fréon, des valeurs maximales de température et de pression de service. Un paramètre important est la valeur de pointe du différentiel de pression d'ouverture. Il faut prêter attention aux dimensions de raccordement et à la performance.

Le coefficient Ku doit être pris en compte ; il tient compte de la variation du débit du fluide lorsque la différence de pression sur la vanne solénoïde est de 1 bar.

Variétés de blocs compresseur-condenseur

Le type de groupe compresseur-condenseur (GCC) est déterminé par le mode de refroidissement propre. Il peut être réalisé à l'aide d'air, d'eau ou d'un refroidisseur externe. Les unités du premier type sont dotées d'un ventilateur intégré qui génère un flux d'air.

Si la construction comprend un ventilateur axial, l'unité est installée à l'extérieur du bâtiment. En présence d'un ventilateur centrifuge, le montage de l'unité est effectué directement à l'intérieur.

La puissance d'un GCC refroidi par air peut être très élevée — jusqu'à 45 kW par heure. En usage domestique, une unité d'une puissance maximale de 8 kW est généralement suffisante.

Un groupe compresseur-condenseur dans lequel le condenseur est refroidi par eau est plus puissant. Il ne nécessite pas un grand volume d'air pour son fonctionnement, il est donc compact et conçu pour une installation intérieure. Son montage est possible à une distance importante.

Les GCC avec condenseur de type déporté sont moins utilisés, principalement en cas de manque de place dans le local. Dans ce cas, le bloc lui-même est installé à l'intérieur de la pièce. L'échangeur de chaleur est placé à l'extérieur.

Principe de fonctionnement du BCC

Le fonctionnement du groupe compresseur-condenseur repose sur la loi physique de l'absorption d'énergie thermique lors du changement d'état du réfrigérant de l'état liquide à un autre état physique. Lorsque le processus se déroule en sens inverse, l'énergie thermique précédemment accumulée est libérée et transmise au consommateur.

Lorsque le GCC fonctionne en refroidissement, à l'intérieur de l'échangeur de chaleur, le fréon s'évapore, puis se condense. En chauffage, c'est l'inverse.

On allume et éteint l'appaireil, et on règle la puissance du flux d'air via le système de commande. Des bus et capteurs spéciaux sont disponibles pour le connecter au CCB.

Alors que l'installation d'un système de chiller permet de définir individuellement le régime de température pour chaque pièce, avec l'utilisation du CCB, la température sera la même partout. Elle est définie sur le thermostat principal pour tout le bâtiment.

BCC à refroidissement par air

Le circuit frigorifique comporte 2 échangeurs de chaleur. L'un d'eux, l'échangeur du condenseur, se trouve dans le CCB lui-même. Le second, l'échangeur de l'évaporateur, est situé dans le refroidisseur d'air du climatiseur central. Outre ces composants, le circuit frigorifique comprend un compresseur enfermé dans le boîtier du CCB.

Ses éléments comprennent également un filtre déshydrateur, un détendeur thermostatique, un voyant. Ces trois derniers éléments se trouvent sur la conduite de liquide interblocs près de l'évaporateur.

Contrairement aux autres composants du circuit frigorifique, la section de passage du fréon dans le détendeur thermostatique est petite. Son réglage dépend de la température d'évaporation du fréon dans l'échangeur et de la valeur de la pression. Avant le DT, le fréon gazeux comprimé dans l'échangeur du condenseur a une pression excessive, poussée par le compresseur. Aprés le DT, dans l'échangeur de l'évaporateur, la pression diminue.

Dans le condenseur, le réfrigérant, après avoir perdu de la chaleur vers l'espace environnant, se condense. Après avoir cédé une partie de l'énergie thermique, le fréon reste sous pression élevée, mais seulement jusqu'au passage du détendeur thermostatique. Après cela, la pression chute brusquement et un refroidissement se produit.

Le plus souvent, le CCB est équipé d'un condenseur à refroidissement par air. Les conduites d'entrée et de sortie du bloc sont équipées de vannes d'arrêt pour empêcher l'entrée d'humidité ou de contaminants extérieurs.

Sous l'action du ventilateur centrifuge du climatiseur principal, la surface d'échange de l'évaporateur chauffe. Le réfrigérant, jusqu'alors liquide, acquiert une température élevée et passe à l'état gazeux. Ce faisant, il absorbe la chaleur de l'air soufflé, le refroidissant ainsi.

Ensuite, le réfrigérant sous forme gazeuse retourne dans le compresseur, se comprime, se transforme en un état liquide et le processus de circulation reprend.

Groupe à refroidissement par eau

L'installation d'un CCB avec refroidissement par eau nécessite des calculs hydrauliques préalables et un montage professionnel. Le coût de ces blocs est plus élevé que celui des analogues à air. Cela s'explique par la nécessité de dépenses supplémentaires pour la construction d'une tour de refroidissement, le tracé du circuit vers celle-ci, l'achat de pompes.

Ces unités sont destinées à une installation à l'intérieur du bâtiment. Le refroidissement du condenseur s'effectue à l'aide d'un liquide en circulation dans un circuit fermé. À l'extérieur, on installe une tour de refroidissement (humide ou sèche) ou on utilise de l'eau courante.

Cet équipement climatique dispose d'un échangeur de chaleur supplémentaire. Il refroidit le fluide frigorigène et, en récupérant partiellement la chaleur, réchauffe l'eau en circulation, qui peut ensuite être réutilisée. Son utilisation dans le système de chauffage ou pour l'alimentation en eau chaude justifie un investissement un peu plus élevé pour l'achat d'un équipement de ce type.

Les groupes compresseur-condenseur à refroidissement par eau peuvent être installés dans les bâtiments élevés. Ces unités sont idéales pour les zones côtières, car l'installation intérieure les protège de l'environnement agressif qui y règne.

L'avantage des unités à refroidissement par eau est leur puissance plus élevée et la possibilité et la perspective d'augmenter la distance entre le bloc et la tour de refroidissement selon les besoins. Si l'on utilise de l'eau courante comme refroidisseur, le coût de la climatisation diminue considérablement.

Spécificités d'installation du BCC

L'installation d'un groupe compresseur-condenseur doit être précédée d'une préparation minutieuse. Tout d'abord, on vérifie la conformité des données de l'unité telles que le branchement des phases, la tension, la fréquence du courant avec les caractéristiques de la ligne d'alimentation électrique.

L'endroit où l'on prévoit d'installer le groupe compresseur-condenseur ne doit pas contenir de poussière, sinon celle-ci pourrait pénétrer dans l'échangeur de chaleur. Le flux d'air sortant du condenseur ne doit pas y retourner.

Le processus d'installation du système de ventilation commence par l'installation d'un groupe compresseur-condenseur au sol, d'un évaporateur, puis par le tracé de la conduite inter-unités. Le point le plus délicat est la pose du détendeur thermostatique (TXV), des filtres déshydrateurs, des réservoirs, des voyants, et d'autres éléments.

En cas d'installation au sol, l'unité doit être positionnée de manière à éviter toute pénétration d'eau de pluie et de neige. L'espace autour du bloc doit être dégagé, sans obstacle pour la circulation de l'air et l'entretien. Il est interdit de raccorder des conduits d'air qui amènent ou évacuent l'air de l'unité.

Le montage et les travaux d'installation des groupes compresseur-condenseur sont réalisés par des entreprises spécialisées dont les employés possèdent les qualifications et certifications appropriées. Pour raccorder le bloc, il faut disposer d'outils et d'équipements spéciaux. Il arrive également que le bloc doive être rechargé ou faire l'objet d'une recharge complète.

Fabricants réputés de BCC

La société italienne Aermec fabrique des groupes compresseur-condenseur à hautes performances. Sa gamme comprend des groupes compresseur-condenseur professionnels à refroidissement par air et des équipements pour usage domestique.

Les groupes compresseurs-condenseurs Aerotek, fabriqués par la société internationale du même nom basée en Suisse, sont très populaires. Les paramètres des équipements sont entièrement adaptés au consommateur français.

La société française Airwell est réputée pour la qualité de ses équipements. Les appareils Carrier, fournis sur le marché des équipements climatiques par la société américaine Carrier, sont également très populaires. La société japonaise Daikin, dont les équipements climatiques sont également très demandés, possède sa propre représentation dans notre pays.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Composants du groupe compresseur-condenseur :

Choix judicieux d'un groupe compresseur-condenseur :

Pour assurer une excellente ventilation d'un bureau, d'une maison ou d'un autre local, un groupe compresseur-condenseur constitue la meilleure solution. L'appareil lui-même a un poids et des dimensions réduits, mais cela ne réduit en rien ses fonctionnalités. Il est important de respecter les règles d'utilisation et de suivre les instructions, afin que l'appareil fonctionne pendant de nombreuses années.

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