Réfrigérateur à compression de vapeur - Définition

Modélisation d'un système frigorifique

Tout système frigorifique sert à véhiculer des calories d’une zone à une autre. En effet, les calories absorbées par l’évaporateur sont ensuite évacuées par le condenseur. On a donc un transfert de calories (ou d’énergie) qui s’effectue de l’évaporateur vers le condenseur. On peut ainsi modéliser un système frigorifique ainsi :

Tout système frigorifique peut donc se définir comme : Pompe à chaleur

Cette modélisation n’est qu’une modélisation partielle du fonctionnement frigorifique. En effet, dans un système frigorifique il y a deux sources de calories :

• les calories absorbées à l’évaporateur ;
• les calories générées par le compresseur.

En effet, tous les compresseurs ont un rendement < 1 et par conséquent une partie non négligeable de l’énergie mécanique qui leur est fournie est restituée sous forme de chaleur et doit donc être évacuée sous peine de provoquer un serrage du compresseur par exemple.

Par conséquent un système frigorifique est toujours plus puissant côté condenseur que côté évaporateur.

Exemple : plaque signalétique d’une climatisation réversible.

• Pfroid = 3000 W
• Pchaud = 3200 W

Le condenseur

Il existe plusieurs types de condenseur. Tout d'abord rappelons l'utilité d'un condenseur dans un système frigorifique.

Le condenseur à pour but de condenser le réfrigérant. Le réfrigérant sortant du compresseur est en phase vapeur, sous haute pression et à haute température (environ 65 °C). Lorsqu'il traverse le condenseur, le réfrigérant évacue des calories, reste à la même pression et se condense (à environ 40 °C). Lorsque le réfrigérant quitte le condenseur, il est en phase liquide (à environ 35 °C).

Ces valeurs de températures peuvent varier et sont données à titre d'exemple.

Condenseur à air

Le réfrigérant circulant dans le serpentin du condenseur est refroidi par l'air. Le condenseur peut être de deux types :

1. statique : l'air circule, naturellement, par convection naturelle autour du condenseur. (Sur les réfrigérateurs ménagers, il s'agit du serpentin, souvent noir, qui se situe à l'arrière de l'appareil).
2. ventilé : l'air circule à travers le condenseur, de manière forcé, par l'action d'un ventilateur.(Dans ce cas on parle de ventilo-condenseur).

Condenseur à eau

Le réfrigérant est refroidi par l'eau par l'intermédiaire d'un échangeur. Les parties eau et réfrigérant sont strictement hermétique (le circuit réfrigérant devant être parfaitement déshydraté). On trouve généralement ces condenseur sur les groupes frigorifiques à eau glacée et sur les pompes à chaleur air/eau ou eau/eau).

Il existe plusieurs types de condenseur à eau :

1. les condenseurs de type Coaxial : l'échangeur coaxial est un concept dépassé. En effet, ce type d'échangeur présente un mauvais rendement ce qui nécessite de gros échangeurs. Cependant il n'est pas rare de voir encore des pompes à chaleur (par exemple) fonctionnant avec ce type d'échangeur. Il s'agit principalement de groupes frigorifiques fonctionnant au R22.

Ce type d'échangeur est réservé aux petites et moyennes puissances.

1. les condenseurs de type tubulaire / ou multitubulaire

Les échangeurs tubulaires sont des échangeurs que l'on retrouve principalement dans l'industrie. Ils sont réservés aux grosses puissances.

(En bleu), l'eau circule au milieu du réfrigérant.

(En jaune), le réfrigérant circule autour des tubes bleus et échange ses calories avec l'eau.

1. les condenseurs de type échangeur à plaques brasées

Ce dernier type concerne les machines récentes qui fonctionnent avec les nouveaux fluides (R407C et R410A). On peut le considérer comme le remplaçant des échangeurs de type coaxial. Il convient pour les petites et moyennes puissances.