Circuit frigorifique




Circuit frigorifique :

Le circuit frigorifique se situe à l'intérieur d'une machine frigorifique que peut être un groupe de condensation pour le froid alimentaire, un groupe de production d'eau glacée pour la climatisation, une pompe à chaleur air/air, ou une PAC air/eau, ... Il est constitutif de différents composants comme le compresseur, l'évaporateur, le condenseur, le détendeur, et se trouve rempli de fluide frigorigène. Ce dernier en changeant de phase (liquide, gazeux, ..) grâce à la force motrice du compresseur cède et capte de la chaleur. On parle alors de groupes frigorifiques ou climatiseurs, ou de pompe à chaleur. La pompe à chaleur fonctionne sur le même principe qu'un groupe frigorifique, seul son cycle est inversé

Le cycle frigorifique

Le cycle frigorifique fait passer un fluide frigorigène par plusieurs états gazeux/liquide en fonction des changements de pressions dus au compresseur et au détendeur. Ces changements de pressions donnent lieu à des changements de températures que l'on retrouve dans le condenseur (évacuation de la chaleur) et dans l'évaporateur (fourniture de l'énergie frigorifique). Ce cycle simple "compression/condensation/détente/évaporation" est appelé cycle frigorifique. Il est présent dans toute machine frigorifique telles les pompes à chaleur.

Le compresseur


Le compresseur d'une pompe à chaleur ou d'un climatiseur sert à comprimer le gaz (fluide frigorigène) qui permet dans un cycle compression/détente de produire un transfert de chaleur d'un coté à l'autre d'un circuit frigorifique.
En effet, lorsque l'on comprime un gaz, il chauffe, et à l'inverse lorsqu'il se détend, sa température s'abaisse.
Le compresseur d'une pompe à chaleur ou d'un climatiseur est alimenté en énergie électrique. Sa consommation par rapport au rendement de l'installation est le coefficient de performance ou COP.
On distingue 3 principaux type de compresseurs utilisés pour la production de froid ou de chaleur:
- Compresseurs à piston: on utilise un ou plusieurs pistons coulissants de manière étanche dans un cylindre pour comprimer le fluide frigorigène, admis dans le cylindre par l'intermédiaire d'un clapet ou d'une soupape, grâce à l'aspiration provoquée par le recul du piston.
- Compresseur à vis: Une vis sans fin tourne pour comprimer le gaz entre le cylindre et une pièce rotative qu'elle entraîne.
- Compresseur scroll: Un rotor sous forme de spirale comprime le gaz en continu en tournant autour d'une autre spirale fixe. Ce type de compresseur est le plus utilisé pour les climatiseurs split-system.

Le condenseur


Le condenseur d'un climatiseur ou d'une pompe à chaleur est la partie du circuit dans laquelle le fluide frigorigène va perdre sa chaleur au profit d'un fluide caloporteur ou de l'air dans le cas d'un circuit à détente directe.
A la sortie du condenseur, le fluide frigorigène s'est refroidi, conserve sa pression, mais change d'état. Comme son nom l'indique, le condenseur va faire passer le fluide frigorigène de l'état gazeux à l'état liquide (condensation).
Un condenseur se présente la plupart du temps sous forme d'un échangeur muni d'une multitude d'ailettes destinées à augmenter la surface d'échange thermique.

Le détendeur

Le détendeur d'un climatiseur ou d'une pompe à chaleur est la partie du circuit dans laquelle le fluide frigorigène va perdre sa pression.
Il produit un effet inverse de celui du compresseur.
Le détendeur est un élément passif du circuit frigorifique mais essentiel pour réaliser le cycle de compression/détente permettant de transférer les calories ou frigories de l'évaporateur au condenseur.

L'évaporateur


L'évaporateur d'un climatiseur ou d'une pompe à chaleur est la partie du circuit dans laquelle le fluide frigorigène va capter de la chaleur au profit d'un fluide caloporteur ou de l'air dans le cas d'un circuit à détente directe
En amont de l'évaporateur le détendeur du circuit frigorifique permet de décomprimer le fluide frigorigène. Au cours du passage dans l'évaporateur, le fluide frigorigène passe de l'état liquide à l'état gazeux (évaporation).
Ce changement d'état produit un brusque refroidissement du fluide qui va se réchauffer tout au long du passage dans l'évaporateur, captant la chaleur du milieu dans lequel il est (fluide caloporteur, air).
Comme le condenseur, l'évaporateur se présente la plupart du temps sous forme d'un échangeur muni d'une multitude d'ailettes destinées à augmenter la surface d'échange thermique.
Un fluide frigorigène est un fluide qui présente des particularités physiques permettant de l'exploiter dans un cycle de compression/détente pour transférer des calories.

Fluides frigorigènes

Les fluides frigorigènes sont choisis pour leurs températures de passage de l'état liquide à l'état gazeux, la quantité d'énergie nécessaire pour provoquer ce changement d'état et la différence de température provoquée par ce changement d'état.
On appelle souvent improprement les fluides frigorigènes sous le terme de fréon (marque déposée), comme on parle de Frigidaire pour un réfrigérateur.
Les fluides frigorigènes les plus employés actuellement sont les HFC (Hydro Fluoro Carbones).
Ils ne contiennent plus de chlore comme c’était le cas pour les CFC (Chloro-Fluoro-Carbone) qui sont maintenant interdits dans les nouvelles installations à cause de leur fort impact sur la réduction de la couche d'ozone (R11, R22).
Les fluides frigorigènes les plus courants actuellement dans les installations domestiques sont le R407C et le R410A. Le R407C fonctionne à des pressions moindres que le R410A mais est moins performant.

Fréon

Le fréon (marque commerciale) est un gaz hydrochlorofluorocarboné ou chlorofluorocarboné (HCFC, CFC) fabriqué par la société DuPont de Nemours.
C'est devenu un terme générique improprement utilisé pour désigner les fluides frigorigènes.

Eau glycolée

L'eau glycolée est une eau normale de réseau à laquelle on a ajouté un % de glycol, par exemple 20% afin que cette eau ne puisse geler, même si elle est stagnante, lorsqu'elle circule dans un réseau de chauffage passant par l'extérieur.
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