Automatisation des installations firgorifiques commerciales

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1 Automatisation des installations firgorifiques commerciales REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING

2 Automatisation des installations firgorifiques commerciales Le but du présent manuel est de montrer quelques exemples d'utilisation des appareils de régulation Danfoss dans les installations frigorifiques commerciales. Le point de départ est une installation simple à commande manuelle. L'automatisation est étudiée point par point et, en même temps, le fonctionnement de chaque appareil est décrit succinctement. Si vous souhaitez obtenir du matériel d enseignement complémentaire, veuillez voir

3 Sommaire Installation frigorifique à commande manuelle... 2 Installation frigorifique avec détendeur thermostatique et condenseur à air... 3 Installation frigorifique avec évaporateur à ailettes... 4 Détendeur thermostatique... 5 Détendeur thermostatique avec distributeur de liquide... 5 Détendeurs... 6 Fonctionnement du détendeur thermostatique... 7 Détendeur thermostatique à charge MOP... 8 Pressostat combine haute et basse pression... 9 Pressostat bas pression et haute pression... 9 Pressostat haute pression Principe de fonctionnement...10 Thermostat...11 Déshydrateur...11 Voyant...11 Vanne automatique à eau...12 Evaporateur à ailettes...13 Installation frigorifique avec séparateur d huile et échangeur de chaleur...14 Séparateur d huile...15 Echangeur de chaleur...15 Installation frigorifique d une chambre froide...16 Electrovanne...17 Vanne d arrêt...17 Schéma développe de tension de commande pour l installation frigorifique fig Démarrage des moteurs...19 Installation frigorifique centrale pour chambres froides à températures au-dessus du point de congélation...20 Régulateur de pression d évaporation...21 Clapet de retenue...21 Schéma développe de tension de commande pour I installation frigorifique fig Installation pour vitrines de denrées congelées...23 Pressostat différentiel...24 Régulateur de démarrage...25 Régulateur de pression de condensation...25 Vanne à pression différentielle...26 Thermostat d'evaporation...26 Schéma développe d installation pour vitrines de denrées congelées fig Schéma de câblage de contacteurs...28 Installation de refroidissement de l air de ventilation...29 Page Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 1

4 Installation frigorifique à commande manuelle Fig. 1 Installation frigorifique à commande manuelle réalisée à partir des éléments habituels: Compresseur (1) Condenseur (2) Évaporateur (3) Pour maintenir la température t r de la chambre froide à un niveau désirs, il faut insérer dans ('installation des organes de régulation (4) et (5), car des besoins de froid étant variable, il en résulte des variations de charge de I'évaporateur et du condenseur. P.ex., si les organes de réglage sont fixes et si le compresseur fonctionne constamment, ('installation ne peut pas maintenir la même température ambiante I'été et ('hiver. Ceci peut facilement être représenté graphiquement comme sur la figure. Les courbes C représentent la capacité du compresseur laquelle augmente pour une température d'évaporation t o croissante. Les courbes E représentent la capacité de I'évaporateur laquelle augmente en cas dune différence croissants t r - t o entre la température ambiante t r et la température d'évaporation t o. Aux points d'intersection des courbes C et E, respectivement, pour I'exploitation en été et en hiver, il y a équilibre entre la capacité du compresseur, celle du condenseur et celle de I'évaporateur. Comme il ressort de la figure, la température ambiante descend de t r à t r ' dans le cas ou le besoin en froid décroît de Q o en été à Q o ' en hiver. Pour y faire face, il faut adapter entre elles la capacité du compresseur, celle du condenseur et celle de I'évaporateur, p.ex., en réglant la marche du compresseur et en réduisant le débit d'eau au condenseur et celui du fluide frigorigène liquide à I'évaporateur. Les traits pleins représentent I'exploitation d'été, et les lignes pointillées celle d'hiver. (P.ex., température de condensation l'hiver: +25 C, I'été: +35 C). 2 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

5 Installation frigorifique avec détendeur thermostatique et condenseur à air Fig. 2 Vanne de détente thermostatique Vanne de détente automatique Dans cette installation, le condenseur à eau a été remplace par un groupe de condensation. Les condenseurs refroidis par air sont habituellement utilisés lorsque l eau de réfrigération n est pas disponible ou que son utilisation est interdite. Remplacer la vanne manuelle située avant l évaporateur par une vanne de détente thermostatique (rep. 1) afin de garantir une alimentation continue de l évaporateur en fluide frigorigène, en quantité suffisante pour conserver une surchauffe constante au prorata de la charge. Ceci suppose bien entendu que la sélection du détendeur thermostatique sera en rapport avec I'évaporateur concerne. Dans les conditions maximums de charge, le détendeur thermostatique doit fournir précisément la quantité de réfrigérant que I'évaporateur est capable d'évaporer. En complément, le réglage de la surchauffe doit correspondre à I'évaporateur. La surchauffe est la différence de température du fluide frigorigène entre son point d'ébullition (vapeur saturée) et la sortie de l'evaporateur (vapeur surchauffée) à la pression considérée. La surchauffe dans un évaporateur est définie tel que t 1 - p s = C de surchauffe, où t 1 est la température mesurée à ('endroit où le bulbe du détendeur thermostatique est place, et p s la pression mesurée au même point (la pression relevée est convertie en C). Pour plus de détails sur la surchauffe, voir page 7. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 3

6 Installation frigorifique avec évaporateur à ailettes Fig. 3 Le thermostat (1) type KP 61 enclenche et déclenche les ventilateurs (2) en fonction de la température ambiante. Le détendeur thermostatique à égalisation de pression extérieure (3), type-te, règle I'injection dans I'évaporateur en fonction de la surchauffe du fluide frigorigène, indépendamment de la perle de charge dans I'évaporateur. Le distributeur de liquide (4) type 69G, repartit régulièrement le fluide frigorigène liquide dans chacune des sections de I'évaporateur. Le voyant (6), type SGN, sert à indiquer une teneur en humidité trop grande du fluide frigorigène et un manque de fluide frigorigène liquide au détendeur thermostatique. En cas dune teneur en humidité anormale, l'indicateur changes de teinte. Des bulles dans le voyant montrent, p.ex., que la charge est insuffisante, que le sous-refroidissement est insuffisant, ou indiquent une obturation partielle du déshydrateur. Le compresseur est mis en route et arrête par le pressostat combine haute et basse pression (5), type KP 15, en fonction de la pression d'aspiration. De plus, ce pressostat protége le compresseur contre une pression de condensation trop élevée en arrêtant celui-ci en cas de besoin (par exemple, lorsque le ventilateur est défectueux ou que le débit d air est bloqué (encrassement)). 4 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

7 Détendeur thermostatique Fig. 4 T 2 Le détendeur thermostatique du type T2, dont le bulbe est place immédiatement en aval de I'évaporateur, s'ouvre à une augmentation de la surchauffe. La pression au-dessus de la membrane (1) croit pour une température de bulbe croissante, et la pression au-dessous de la membrane croit pour une température d'évaporation croissante. La différence de pression, qui correspond à la surchauffe du fluide frigorigène, crée une force qui cherchera à ouvrir le détendeur, cette force étant contrariée par celle du ressort antagoniste (2). Si la différence de pression, c.-àd. la surchauffe, devient supérieure à la force du ressort, le détendeur s'ouvre. La cartouche avec orifice (3) et cône de détendeur (4) est interchangeable. Huit tailles différentes sont disponibles pour répondre aux exigences en matière de puissance. Détendeur thermostatique avec distributeur de liquide Fig. 5 TE G Le distributeur type 69G assure une répartition régulière du fluide frigorigène dans les sections parallèles de I'évaporateur. Le distributeur peut être monte soit directement sur le détendeur thermostatique - comme sur la figure - soit sur la conduite immédiatement après le détendeur. Un distributeur doit toujours être monte de sorte que le courant liquide qui passe par I'orifice des tubes de distribution soit distribue verticalement car alors, la pesanteur influence moins la répartition du fluide. Tous les tubes de distribution doivent avoir exactement la même longueur. Pour les évaporateurs avec une grande perte de charge, les détendeurs thermostatiques à égalisation externe de pression doivent toujours être utilises. Les évaporateurs avec distributeur de liquide auront toujours une grande perle de charge; par conséquent, toujours utiliser une égalisation de pression externe. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 5

8 Détendeurs Fig. 6 A B A gauche: Croquis de principe d un évaporateur aliments par un détendeur thermostatique à égalisation de pression interne. Le degré d ouverture du détendeur est réglé par: La, pression p b du bulbe et du capillaire agissant sur la surface de la membrane déterminée par la température du bulbe La pression p o de la tubulure de sortie du détendeur agissant au-dessous de la membrane, déterminée par la température d évaporation. La pression p s du ressort agissant sous la membrane, réglable manuellement. Dans I exemple représenté, la perle de charge dans I évaporateur p est mesurée en C de pression de fluide frigorigène 15 ( 20) = 5 C. En supposant que le ressort du détendeur est règle manuellement pour une pression p s correspondant à 4 C, on obtient - pour réaliser I équilibre entre les forces agissant au-dessus et au-dessous de la membrane: p b = p o + P s ~ = 11 C. Le fluide frigorigène doit dont être surchauffe de 11 ( 20) = 9 C avant que le détendeur ne commence à s ouvrir. A droite: Le même serpentin évaporateur mes aliments cette fois-ci par un détendeur thermostatique à égalisation de pression externe raccordée à la conduite d aspiration en aval du bulbe. En ce cas, le degré d ouverture du détendeur est réglé par: La pression p b du bulbe et du capillaire agissant sur la surface de la membrane, déterminée par la température du bulbe. La pression p o - p à la sortie de l évaporateur agissant sous la membrane, déterminée par la température d évaporation et par la perle de charge dans I évaporateur. La pression p s du ressort agissant au-dessous de la membrane, à réglage manuel. Si I on suppose-comme ci-dessus - que la perle de charge p dans I évaporateur correspond à 5 C et que la pression p s du ressort dans le détendeur correspond à 4 C de pression de fluide frigorigène, on obtient alors: p b = p o p + P s ~ = 16 C. Le fluide frigorigène doit dont maintenant être surchauffé de 16 ( 20) = 4 C avant que le détendeur ne commence à s ouvrir. Le pourcentage de charge de I évaporateur et, dont, sa capacité augmenteront car des plus faibles partis de la surface de I évaporateur est utilisé pour la surchauffe. Conclusion: Pour les évaporateurs ayant une grande perle de charge, il faut toujours utiliser des détendeurs thermostatiques à égalisation de pression externe. Les évaporateurs à distributeur de liquide auront toujours une grande perte de charge; par conséquent, utilisez toujours une égalisation de pression externe. 6 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

9 Fonctionnement du détendeur thermostatique Fig. 7 Le détendeur thermostatique est commande par la différence entre la température de bulbe tb et la température d évaporation to. La vanne s ouvre lorsque le différentiel de température, t b t o = t augmente, c est-à-dire que le taux d ouverture de la vanne augmente avec la surchauffe du fluide frigorigène. (Cf. fig. 6). La courbe en trait plein p o et la courbe pointillée p b représentent les courbes de pression de vapeur, respectivement, du fluide frigorigène et du médium de charge. La courbe en trait mixte p o + p s représente la courbe de pression de vapeur p o du fluide frigorigène, déplacée parallèlement à une pression de ressort constante p s p.ex., le réglage fait en usine. A une température d évaporation donnée t o s exerce, sous la membrane du détendeur, une pression p o + p s qui cherchera à fermer le détendeur. Au-dessus de la membrane s exerce la pression p b qui cherchera à ouvrir le détendeur. La figure montre I équilibre entre p o + p b et p b à respectivement, la température d évaporation to et la température de bulbe t b. La différence t b t o = t (surchauffe statique) reste pratiquement la même à I intérieur de toute la gamme de travail du détendeur de t o ' à t o ", c.-à-d. indépendamment de la température d évaporation utilisée à I intérieur de la gamme de travail, le détendeur thermostatique réglera I injection de liquide de sorte que la surchauffe du fluide frigorigène après I évaporateur soit maintenu à une valeur voulue déterminée par la pression de ressort p s. Si la différence entre la température du bulbe t b et la température d évaporation t o est inférieure à la surchauffe statique t, le détendeur est ferme (t b t o < t; p b < p o + p s ). Si la différence entre la température du bulbe t b et la température d évaporation t o est supérieure à la surchauffe statique t, le détendeur est ouvert (t b t o > t; p b > p o + p s ). Si la différence entre la température du bulbe t b et la température d évaporation t o est égale à la surchauffe t, le détendeur est sur le point de s ouvrir ou de ce fermer (t b t o = t; p b = P o + P s ). Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 7

10 Détendeur thermostatique à charge MOP Fig. 8 Parfois, il peut être préférable d employer un détendeur thermostatique ayant une gamme de travail limitée, p.ex., dans les installations frigorifiques à un seul point d utilisation de froid où le refroidissement à partir d un état d égalisation de température entière ou partielle est exceptionnel. (Après réparation ou dégivrage). Pour les installations de cette nature, il est plus économique d utiliser un moteur de compresseur moins puissant dimensionne en fonction de la charge en fin de refroidissement. Cependant, un tel moteur sera en surcharge durant le refroidissement, ce qui entraînera une coupure (protection contre surcharge thermique). Afin d éliminer ce risque, un détendeur thermostatique à charge MOP (Maximum Operating Pressure) peut être utilise. Ce détendeur à pression limitée ne commencera à s ouvrir que pour une température d évaporation basse t MOP car la charge est adaptée à un coude de la courbe de pression de vapeur pb. Il en résulte que la surchauffe statique t est très grande à des températures d évaporation supérieures à t MOP, c.-à-d. qu en pratique le détendeur restera ferme jusqu à ce que la pression d aspiration du compresseur soit tombée au point de ne pas surcharger le moteur électrique. 8 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

11 Pressostat combine haute et basse pression Fig. 9 KP 15 Côté bas pression (LP): La tubulure LP(10) est raccordée côté aspiration du compresseur. A une pression décroissante côté bas pression, le contact entre les bornes A et C est coupe. Si I on tourne la tige LP(1) vers la droite (sens des aiguilles dune montre), I appareil est réglé pour se déclencher (couper le courant entre les bornes A et C) à une pression plus élevée. Quand on tourne la tige de différentiel (2) vers la droite (sens des aiguilles dune montre), I appareil est réglé pour ce ré enclencher (établir le courant entre les bornes A et C) à un différentiel plus faible. Pression d enclenchement = pression de déclenchement + différentiel. Fonction de signal BP entre les bornes A et B. Le pressostat combine haute et basse pression du type KP 15 est dote d'un système de contact inverseur unipolaire (12). Côte basse pression (HP): La tubulure HP(11) est raccordée côté refoulement du compresseur. En cas dune pression croissante côté refoulement, le courant entre les bornes A et C est coupe. Si I on tourne la tige HP (5) vers la droite (sens des aiguilles dune montre), f appareil est réglé pour se déclencher (couper le courant entre les bornes A et C) à une pression plus élevée. Le différentiel est réglé à une valeur fixe. Pression de déclenchement = pression d enclenchement + différentiel. Pressostat bas pression et haute pression Fig. 10 Le pressostat bas pression type KP 1 est doté d un système de contact inverseur unipolaire SPDT qui coupe le courant entre les bornes 1 et 4 à une pression décroissante dans l élément de soufflet (9), c.-à-d. à une pression d aspiration décroissante, la tubulure de raccordement (10) devant être reliée côte aspiration du compresseur. Quand on tourne la tige de réglage (1) vers la droite (sens des aiguilles s une montre), I appareil est réglé pour établir le courant entre les bornes 1 et 4 à une pression supérieure. Si la tige de différentiel (2) est tourne vers la droite (sens des aiguilles dune montre), I appareil est réglé pour couper le courant entre les bornes 1 et 4 avec un différentiel inférieur. Pression d enclenchement = pression de déclenchement + différentiel. Le pressostat haut pression type KP 5 est conçu comme le KP 1. Le soufflet, le ressort et I échelle sont, bien entendu, adaptes aux pressions de service élevées. Dans ce cas, le système de contact coupe le courant entre les bornes 2 et 1 à une pression, croissante dans l élément de soufflet (9), c.-à-d. à une pression de condensation croissante, la tubulure de raccordement devant être reliée côté refoulement du compresseur en amont de la vanne d arrêt. (Cf. fig. 2). Quand on tourne la tige de réglage (1) vers la droite (sens des aiguilles dune montre), I appareil est réglé pour couper le courant entre les bornes 2 et 1 à une pression plus élevée. Si la tige de différentiel (2) est tournée vers la droite (sens des aiguilles dune montre), I appareil est réglé pour établir le courant entre les bornes 2 et 1 avec un différentiel inférieur. Pression de déclenchement = pression d enclenchement + différentiel. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 9

12 Pressostat haute pression Principe de fonctionnement Fig. 11 Le pressostat haute pression type KP 5 est connecte du côté haute pression de l installation et arrête le compresseur lorsque la pression de condensation devient trop élevée. Le pressostat contient un contact inverseur unipolaire SPDT commande par la pression, dont la position dépend de la pression régnant dans le soufflet (9) (cf. les croquis de Principe A et B). A I aide de la tige de réglage (1), le ressort principal (7) peut être réglé pour exercer une contrepression convenable sur la pression dans le soufflet. La force résultante, dirigée vers le bas, entre ces deux forces de pression est transmise via un levier (21) au bras principal (3) qui, de I autre extrémité, est muni d un culbuteur (16). Ce culbuteur est maintenu en place dans le bras principal par une force de pression qui peut être réglée au moyen de la tige (2) en modifiant la force de traction du ressort différentiel (8). Les forces de la pression du soufflet, du ressort principal et du ressort différentiel sont ainsi transférées au culbuteur qui se renversera lorsque I équilibre des forces sera rompu en raison du changement de pression dans le soufflet, par ex. pression de condensation. Le bras principal (3) peut uniquement prendre deux positions. Dans l une d elles, il est soumis à chacune de ses extrémités à une force formant des moments de force opposes autour du point de rotation du bras principal. (Cf. le croquis de Principe A). Si la pression dans le soufflet décroît, le ressort principal soumettra le bras principal à une force croissante. A la fin, il, bascule quand le contremoment du ressort différentiel est vaincu. Maintenant, le culbuteur (16) change momentanément de position de sorte que la force de pression qui s exerce sur lui vienne se placer sur une ligne traversant le point de rotation du bras principal. Le contremoment du ressort différentiel devient ainsi nul (voir fig. B). Maintenant, la pression dans le soufflet doit augmenter pour neutraliser la force de pression du ressort principal car le moment de force autour du point de rotation doit également descendre à zéro avant que le système à déclic puisse revenir à sa position de départ. Pour une chute de pression dans le soufflet (voir fig. A), le bras principal se déplace instantanément à la position montrée à la fig. B, lorsque la pression du soufflet est réduite à la pression d arrêt moins le réglage de la pression différentielle. Réciproquement, le bras principal se déplace instantanément de la position fig. B à la position fig. A lorsque la pression dans le soufflet augmente jusqu à la pression d arrêt = pression d enclenchement + pression différentielle. Voir aussi les textes aux fig. 9 et 10 concernant les réglages du KP. Le système de contact est de conception spéciale de sorte qu à la vitesse initiale du système à déclic, le contact d enclenchement vienne toucher le contact fixe, tendis que le contact de d enclenchement est décolle du contact fixe lorsque le système de contact est à sa vitesse maximale. Ceci est obtenu à I aide d un petit marteau (19) et de ressorts de contact (20) précisément réglés. Les contacts (20) sont assurés avec une plus faible force que celle de leur séparation, ce qui élimine pratiquement le rebondissement des contacts. La force de maintien des contacts durant la séparation est exceptionnellement forte. Au même moment, le système donne une fonction de rupture instantanée de manière que la force de maintien soit assurée à 100% jusqu à la séparation. C est pour ces raisons que ce système est capable de fonctionner pour des courants élevés indépendants des vibrations du système. Compare à des produits traditionnels, ce système donne des résultats exceptionnels. 10 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

13 Thermostat Fig. 12 KP 61 Le thermostat type KP 61, pourvu d un système de contact inverseur unipolaire (12), établit le contact entre les bornes 1 et 4 à une température de bulbe croissante, c.-à-d. à une température ambiante croissante. Si I on tourne la tige de réglage (1) vers la droite (sens des aiguilles d une montre), les températures d enclenchement et de déclenchement de I appareil augmentent. Quand la tige de différentiel (2) est tournée vers la droite (sens des aiguilles d une montre), la différence entre la température d enclenchement et celle de déclenchement diminue. Déshydrateur Fig. 13 DML / DCL Le déshydrateur du type DML/DCL comporte une charge fritée dite cartouche solide (3). Celle-ci est pressée par le ressort (2) contre la natte de polyester (4) et la plaque perforée ondulée (5). La charge ou la cartouche des déshydrateurs se compose de matières qui retiennent efficacement I humidité, les acides nuisibles, les particules étrangères, les boues et les produits de désintégration de I huile. Voyant Fig. 14 SGI Le voyant type SGI / SGN est pourvu d un indicateur de teinte (1) qui vire du vert au jaune quand la teneur en humidité du fluide frigorigène dépasse la valeur critique. L indication de teinte est réversible, c.-à-d. que la teinte vire du jaune au vert après déshydratation de l installation, p.ex., au remplacement du déshydrateur. Le voyant liquide type SGI est destiné au CFC, le voyant type SGN est destiné aux HFC et HCFC (R 22). Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 11

14 Vanne automatique à eau Fig. 15 WVFX La vanne automatique à eau type WVFX s ouvre à une pression croissante dans l élément de soufflet (1), c.-à-d. à une pression de condensation croissante, le raccord de la cuve qui contient le soufflet devant être relie côte fluide frigorigène du condenseur. En tournant le volant (2) vers la gauche, le ressort est tendu davantage, c.- à-d. que la vanne s ouvrira à une pression de condensation plus élevée. En tournant le volant en sens inverse, la vanne s ouvrira à une pression de condensation plus basse. 12 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

15 Evaporateur à ailettes Fig. 16 L évaporateur à ailettes est à circulation d air forcée sur les serpentins évaporateurs à circuits parallèles. La circulation d air doit toujours respecter le principe du contre-courant pour que les serpentins soient charges régulièrement. Cela signifie que la circulation d air et celle de fluide frigorigène doivent toujours être disposées comme sur la figure de gauche. On obtient ainsi (cf. la figure de droite) la plus grande différence de température entre l air ti et la surface de I évaporateur tf côté sortie du fluide frigorigène de I évaporateur. Cela signifie que la surchauffe du fluide frigorigène t sera rapidement affectée par un changement de température de l air entrant (la charge) et enverra ainsi rapidement un signal à la vanne de détente thermostatique afin de modifier l injection de liquide. II est important que la charge sur les serpentins soit égale. En cas dune circulation d air vertical à travers I évaporateur, l air à I entrée chargera les premiers serpentins plus que les suivants. Les derniers serpentins étant moins charges, ceuxci détermineront donc le degré d ouverture du détendeur thermostatique. Si un peu de fluide frigorigène liquide des derniers serpentins passe par le point où le bulbe est place, le détendeur se fermera bien que les premiers serpentins exigent un apport de fluide frigorigène liquide en raison de leur plus grande charge, c.-à-d. une évaporation active. Le bulbe du détendeur thermostatique ne doit pas être expose à de fausses impulsions provenant, p.ex., de l air en circulation à travers I évaporateur. Le bulbe doit donc être monte sur la conduite d aspiration en dehors du circuit d air. Si cela n est pas possible, le bulbe doit être isolé. A noter qu il a été utilise un détendeur thermostatique à égalisation de pression extérieure. (cf. fig. 6B). Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 13

16 Installation frigorifique avec séparateur d huile et échangeur de chaleur Fig. 17 Dans une installation frigorifique, I huile doit en principe rester dans le compresseur. Si elle est véhiculée dans l installation, elle fera plus de mal que de bien car la capacité de l'évaporateur et celle du condenseur seront alors diminuées. Par ailleurs, cela peut provoquer un graissage défectueux du compresseur si I huile dans le carter tombe à un niveau trop bas. Le meilleur moyen de remédier à ces inconvénients est de monter un séparateur d huile efficace (1), type OUB. En outre, un échangeur de chaleur (2), type HE, offre les avantages suivants: La surchauffe des gaz d aspiration protège mieux le compresseur contre les coups de liquide et s oppose à la formation de condensations ou de givre sur la surface des conduites d aspiration non isolées. Le sous-refroidissement du fluide frigorigène liquide s oppose à la formation de vapeurs qui réduirait la capacité du détendeur thermostatique. L économie d exploitation peut souvent être améliorée car les sources de perle de rendement telles que: gouttes de liquide non évaporées dans les gaz aspires et sous-refroidissement défectueux du fluide frigorigène liquide sont éliminées totalement ou partiellement. 14 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

17 Séparateur d huile Fig. 18 OUB Les gaz de refoulement chauds sont amenés au séparateur d huile, type OUB, par la tubulure de raccordement inférieure (1); puis, fils passent autour du réservoir d huile (2) à travers le filtre (3) où 1 huile est séparée. Ensuite, les vapeurs pauvres en huile quittent le séparateur par la tubulure de raccordement supérieure (4). L huile séparée est recueillie dans le réservoir d huile (2) lequel est maintenu chaud par les gaz de refoulement. Ainsi, I huile séparée est maintenue en température, c.-à-d. avec une teneur en fluide frigorigène aussi faible que possible. Une vanne à flotteur (5) réglé le retour de l huile au compresseur. Echangeur de chaleur Fig. 19 HE L échangeur de chaleur type HE est conçu pour assurer la plus grande transmission de chaleur possible pour la plus petite perle de charge possible. L enceinte extérieure spiroïdale (4) conduit le fluide frigorigène liquide chaud à contre-courant des vapeurs de fluide frigorigène froid passant dans l enceinte interne (3) à sections d ailettes décalées, incorporées. Le type HE en laiton et cuivre a de très faibles dimensions par rapport à sa capacité de transmission de chaleur. L enceinte extérieure spiroïdale (4) force le fluide frigorigène liquide chaud à se repartir sur touts la surface de transmission de chaleur et empêche la condensation sur la chemise extérieure. Les sections à ailettes décalées, incorporées, de l enceinte intérieure (3) provoquent une circulation turbulente des vapeurs de fluide frigorigène. Le passage de chaleur de l etat vapeurs est donc très efficace et, en même temps, la perle de charge est maintenue à un niveau raisonnable. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 15

18 Installation frigorifique d une chambre froide Fig. 20 Installation frigorifique complète dune chambre froide dune certaine importance 'à températures au-dessus du point de congélation. Affin d assurer une fermeture efficace de la conduite de liquide pendant les périodes d arrêt du compresseur, l electrovanne type EVR (1), ont été insérées dans le circuit car il est possible que la température du bulbe de détendeur augmente plus rapidement que la température d évaporation, ce qui ferait ouvrir le détendeur thermostatique. En laissant l electrovanne se fermer des l arrêt du compresseur, on protége I évaporateur contre une surcharge lors des périodes d arrêt. La conduite de liquide est équipée de vannes de sectionnement manuelles de type GBC (2) ou BML qui permettent de remplacer facilement le filtre déshydrateur. Les pressions côtés haute et basse pression du compresseur sont lues sur les manomètres représentes sur la figure, lesquels peuvent être mis hors circuit par les vannes à passage en T (3), type BMT. 16 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

19 Electrovanne Fig. 21 EVR L électrovanne type EVR est une vanne d arrêt électromagnétique à servocommande. Par des trous d égalisation (2), la pression agissant sur la surface de la membrane (1) s égalise avec la pression d entrée agissant sur la face inférieure de la vanne. La mise sous tension de la bobine (3) fait ouvrir I orifice pilote (4) dont la section de passage est supérieure à celle de l ensemble des trous d égalisation. La pression régnant au-dessous de la membrane est diminuée par suite de I évacuation par I orifice pilote côté sorti de la vanne, et la membrane se soulève étant donne que la pression d entrée agissant sur la face inférieure est plus grande. Si la bobine est mise hors tension, I orifice pilote se ferme et la membrane est comprimée contre le siège de la vanne car la pression régnant au-dessus de la membrane augmente maintenant grâce aux trous d égalisation. Vanne d arrêt Fig. 22 BM Les vannes d arrêt type BM sont pourvues de trois membranes (1) constituant un joint en acier inoxydable. Un sabot de pression (2) empêche un contact direct avec la tige (3). Le ressort (4), avec ses membranes préalablement tendues, peut maintenir la vanne ouverte pour des pressions de service descendant à p e = 1 bar. Le contre-siège du couvercle (5) évite la pénétration de l humidité. Les vannes sont disponibles en versions passage droit et 1 / 4 en T. Le débit à travers l orifice latéral de la version en T peut être coupé, ce qui entraîne l ouverture permanente des orifices d extrémité. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 17

20 Schéma développe de tension de commande pour l installation frigorifique fig. 20 Fig. 23 Ce schéma se lit du haut en bas et de gauche à droite. Les circuits ont été traces de manière à éviter le croisement des fils. Les composants consommateurs d énergie tels que bobines de relais de disjoncteurs, bobines d électrovannes, moteurs de régulation, etc. sont places en bas du schéma. Les relais thermiques (F) des disjoncteurs sont montres près des contacts, entre les bornes 95 et 96. Les organes de commande manuelle (S) sont également montres. Les contacts auxiliaires (K) des relais entre les bornes 13 et 14 sont montres à la partie supérieure du schéma. Les repères 13, 14, 95, 96, etc. sont ceux repris par la documentation Danfoss sur les contacteurs et disjoncteurs. Les bobines de relais K1 actionnent les contacts auxiliaires entre les bornes 13 et 14. Ces contacts sont représentes en position à bobine de relais hors tension. Pour chaque bobine de relais, sous le conducteur neutre, un marquage indique le circuit des contacts auxiliaires raccordes et leur position à bobine hors tension (NO = Normally Open (ouverture), NC = Normally Closed.(Fermeture)). Lecture du schéma développe: Lorsque à température croissante dans la chambre froide le thermostat type KP 61 se ferme (quand les contacts S1 et S2 sont fermes) entre les bornes 2 et 3, les relais K1 et K2 des disjoncteurs type CIT 10 sont actionnes mettant en marche les ventilateurs de I évaporateur. Simultanément, les contacts auxiliaires correspondants des circuits 2 et T3 se ferment. Le relais K3 du disjoncteur type CIT 16 du compresseur est alimente si le pressostat combine haute/basse pression type KP 15 s est ferme entre les bornes 2 et 3 et si le contact S3 est ferme. Le compresseur démarre et, en même temps, le contact auxiliaire du circuit 5 se ferme et fait passer la tension jusqu à la bobine s1 de I électrovanne type EVR sur la conduite de fluide. L électrovanne s ouvre et le fluide frigorigène est injecte dans I évaporateur. L injection est régulée par le détendeur thermostatique type TE. 18 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

21 Démarrage des moteurs Fig. 24 Les contacteurs de démarrage Danfoss allant jusqu à 420 A sont faits à partir de modules. lis consistent en un module de base (contacteur de type CI) sur lequel peuvent être adaptes 4 blocs de contacts auxiliaires (type CB) pouvant être accroches suivant I utilité. Enfin, un module de relais thermique (type TI). Le diagramme de gauche montre un contacteur de démarrage avec des commande marche/arrêt. La commande de marche (type CB-S) ferme les bornes numérotées Le diagramme de droite montre un contacteur de démarrage avec une commande d arrêt contrôlée par I intermédiaire d un thermostat, pressostat ou autre. Les discontacteurs sont munis d un déclencheur thermique à 3 bilames à chauffage indirect qui, par I intermédiaire d un mécanisme, déclenché franchement le système de contact entre les bornes 95 et 96 en cas de surcharge. Pour toute asymétrie importante de la tension entre les trois phases du moteur, un thermique différentiel incorpore est excite et assure un déclenchement rapide, ce qui n est pas le cas pour une surcharge symétrique normale. Le thermique est à compensation de température partielle étant donne que l on désirs obtenir, jusqu à 35 C, la compensation d une élévation éventuelle de la température ambiante qui n est pas due à une surcharge. Les discontacteurs peuvent être livres en plusieurs modèles. Dans les exemples montres ici, ils sont pourvus d un verrouillage manuel du thermique, c.-à-d. que les discontacteurs doivent être ré enclenches manuellement après un déclenchement thermique. Les composés sont à base de thermoplastique (CI) et de thermoplastique/bakélite (TI) ; tous les contacteurs principaux et auxiliaires sont fabriqués dans un alliage d argent particulier. Toutes les parties métalliques sont en outre protégées contre la rouille de manière efficace. Danfoss propose également des démarreurs progressifs de type MCII et des disjoncteurs de type CTI. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 19

22 Installation frigorifique centrale pour chambres froides à températures au-dessus du point de congélation Fig. 25 Puisque la température et I humidité relative jouent un rôle essentiel dans la durée de conservation de nombreuses denrées alimentaires, il est souvent demande de pouvoir conserver les différentes catégories de produits dans les meilleures conditions. Ceci nécessite donc des chambres à températures et humidité différentes, c.-à-d. que non seulement la température ambiante mais aussi la température d évaporation doivent être contrôlées. Dans I exemple de la figure, on pourrait supposer les températures suivantes: Chambres à légumes Champres à victuailles et salades Température ambiente +8 C +5 C Température d'évaporation +3 C 5 C Chambres à viande 0 C 10 C Les deux régulateurs de pression d évaporation (1), type KVP, étranglent la conduite d aspiration après les évaporateurs des chambres à +8 et à +5 C de sorte que les températures d évaporation soient maintenues respectivement à +3 et à 5 C. Le pressostat combine haute et basse pression (2), type KP 15, enclenche et déclenche le compresseur en fonction de la pression d aspiration convenable la plus basse de sorte que la température d évaporation de la chambre à 0 C soit maintenue à 10 C. Le clapet de retenue (3), type NRV empêche, à l arrêt du compresseur, que le fluide frigorigène des évaporateurs des chambres à +8 et +5 C ne vienne à se condenser dans I évaporateur le plus froid de la chambre à 0 C. Le clapet de retenue (4), type NRV, protége contre toute condensation du fluide frigorigène dans le séparateur d huile et le carter du compresseur si, lors des arrêts de l installation, ces composants deviennent plus froids que te condenseur. La température ambiante dans les trois chambres froides est contrôlée par des thermostats KP-62 qui commandent l ouverture et la fermeture des électrovannes EVR. 20 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

23 Régulateur de pression d évaporation Fig. 26 KVP Le régulateur de pression d évaporation de type KVP s ouvre lorsque la pression du côté de l entrée du régulateur augmente, c est-à-dire lorsque la pression augmente dans l évaporateur (accroissement de la charge). Si l on tourne la tige de réglage (1) vers la droite (sens des aiguilles d une montre), le ressort (5) est tendu et la pression d ouverture augmente, c.-à-d. que la température d évaporation s élève. Le régulateur est muni d un soufflet (10) ayant le même diamètre que le clapet de la vanne (2). On obtient ainsi que les variations de pression côte sortie du régulateur n influent pas sur le réglage automatique du degré d ouverture car la pression agissant sur la surface du clapet est compensée par la pression agissant sur le soufflet. De plus, le régulateur est dote d un dispositif amortisseur (11) de sorte que des pulsations de pression dans I installation n influencent pas le fonctionnement du régulateur. Pour faciliter I ajustage du régulateur, celui-ci est équipe s une prise manométrique spéciale (9) qui permet le montage et le démontage d un manomètre sans mise à vide préalable de la conduite d aspiration et de I évaporateur. Clapet de retenue Fig. 27 NRV Le clapet de retenue type NRV peut être fourni avec passage droit ou en équerre et avec raccordement flare ou à braser. Son fonctionnement est uniquement asservi à la perle de charge dans le clapet de retenue et tour à fait indépendant de la position de montage. NRV version passage en équerre La plaque du clapet de retenue est montée sur un piston de freinage (1) qui est maintenu contre le siège par un ressort faible (2). Quand le clapet de retenue s ouvre, le volume derrière le piston de freinage est diminue. Par un trou d égalisation (rainure) (3), le fluide frigorigène peut s échapper lentement côte sortie du clapet de sorte que le mouvement du piston est freine. Cette disposition rend les clapets de retenue particulièrement indiques pour être utilises sur les conduites où des pulsations de pression peuvent se présenter. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 21

24 Schéma développe de tension de commande pour I installation frigorifique fig. 25 Fig. 28 Le thermostat type KP 62 place dans le compartiment à 8 C commande I électrovanne E1 type EVR sur la conduite de fluide. Les deux autres thermostats type KP 62 sont places dans le compartiment à +5 C et le compartiment à 0 C et commandent les disjoncteurs K1 et K3 type CIT 10 des ventilateurs d évaporateurs et les électrovannes E2 et E3 type EVR sur les conduites de fluide. Le thermostat combine haute pression/basse pression type KP 15 commande le disjoncteur K4 type CIT du moteur du compresseur. Sous réserve que pour ce fonctionnement les interrupteurs manuels S1, S2, S3 et S4 soient fermés. Ainsi, le moteur du compresseur est commande indirectement par les thermostats de compartiments et pourra, par exemple, fonctionner encore un certain temps après l ouverture de tous les thermostats. En outre, étant donné que les thermostats s ouvrent rarement en même temps, cette forme de régulation comporte une certaine évaporation supplémentaire qui peut avoir I avantage de prévenir les coups de fluide dans le compresseur et I inconvénient de retarder l arrêt du refroidissement. Quand un thermostat coupe dans un compartiment, une légère évaporation se poursuit et le degré de charge du compresseur en question diminue. Quand le thermostat s enclenche dans le compartiment, le degré de charge réduit a pour résultat que le fluide frigorigène l on évapore pénètre plus difficilement dans la conduite d aspiration pendant I ébullition subite qui caractérise le début du fonctionnement de I évaporateur. 22 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

25 Installation pour vitrines de denrées congelées Fig. 29 Etant donne que cette installation doit fonctionner presque constamment à de basses températures d évaporation, seulement avec un ou deux dégivrages automatiques par vingt-quatre heures, il est recommande de dimensionner le moteur électrique du compresseur en fonction des conditions de marche normales: charge relativement faible à basses pressions d aspiration. Toutefois un moteur faible serait surcharge et risquerait de griller après chaque dégivrage. II a donc été équipe d un régulateur de démarrage type KVL (1) qui ne s ouvre qu au moment où la pression d aspiration en amont du compresseur se trouve à un niveau qui ne surcharge pas le moteur du compresseur. Un système de régulation KVR (2) + NRD (3) est utilise pour maintenir une pression de condensation constante et suffisamment élevée dans la bouteille accumulatrice et le condenseur à air par des températures ambiantes extérieures très basses. Pendant la période d hiver, la température extérieure chute et, avec elle, la pression de condensation du condenseur à air. La vanne KVR régule, dépendante de la pression interne, et commence son étranglement des que la pression chute audessous de la valeur du point de réglage. II en résulte que le condenseur se remplit partiellement de liquide, réduisant sa surface de condensation. De cette manière, la pression de condensation est rétablie. Cette régulation pendant I hiver nécessite également de maintenir la bouteille accumulatrice à une pression suffisamment élevée; la vanne KVR est combinée avec une vanne à pression différentielle type NRD installée sur une ligne en by-pass. La vanne NRD commence à s ouvrir à une pression différentielle de 1,4 bar. Lorsque la pression de condensation chute, la vanne KVR commence à se fermer. Ceci augmente la chute de pression totale à travers le condenseur + KVR. Lorsque cette chute de pression atteint 1,4 bar, la vanne NRD commence à s ouvrir, assurant ainsi le maintien de la pression à la bouteille accumulatrice. Par méthode empirique, on gent considérer que la pression dans la bouteille est égale à la pression réglée à la vanne KVR moins 1 bar. Pendant, la période d été, lorsque la vanne KVR est entièrement ouverte, la chute de pression totale à travers le condenseur et la vanne KVR est inférieure à 1,4 bar. Cependant, la vanne NRD reste fermée. La charge de réfrigérant est collectée dans la bouteille pendant le fonctionnement été. Ainsi, I installation doit être équipée avec une bouteille suffisamment dimensionnée. La vanne KVR peut également être utilisée comme une vanne de décharge entre le côté haute pression et le côté basse pression pour une protection du côté haute pression contre une élévation trop haute de cette pression (fonction de sécurité). Le compresseur lubrifié sous pression, équipé d une pompe à huile, est protégé contre le manque d huile par un pressostat différentiel de type MP 55 (4). La commande stoppe le compresseur si la pression différentielle entre la pression d huile et la pression d aspiration dans le carter moteur devient trop basse. Un thermostat 077B est installe dans la vitrine, son bulbe place dans I espace réfrigéré. Si la température dépasse la valeur réglée, un signal lumineux peut être enclenche. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 23

26 Pressostat différentiel Fig. 30 MP 55 Le pressostat différentiel type MP 55 fait fonction de protection des compresseurs frigorifiques à lubrification sous pression: il assure l arrêt temporise du compresseur en cas de défaut de lubrifiant. L élément de pression d huile "OIL" (1) est branche sur la sortie de la pompe à huile et ( élément bas pression "LP" (2) sur le carter du compresseur. Si la différence entre la pression d huile et la pression du carter est inférieure à la valeur de consigne du pressostat, le relais temporisateur est alimente (le contact T 1 T 2 se ferme, voir schéma de câblage). Si la fermeture du contact T 1 - T 2 est prolongée par une défaillance de pression par rapport à la pression du carter du compresseur (pression d aspiration), le relais temporisateur coupe la tension de commande au disjoncteur du compresseur (le contact du relais temporisateur commute de A à B coupant la tension de commande entre L et M). Pour redémarrer le compresseur, appuyer sur le bouton de ré enclenchement (4). Toutefois, le redémarrage n est possible qu environ deux minutes après le déclenchement du relais temporisateur. Pour le contrôle de celui-ci, utiliser le bouton test (5). La pression différentielle minimale, c est-à-dire la pression d huile minimale à laquelle le pressostat différentiel en marche normale maintient hors tension le relais temporise (contact T 1 - T 2 ouvert), est réglée par la roue de réglage (3): vers la droite (sens horaire), augmentation de la différence ou, en d autres termes, augmentation de la pression minimale à laquelle le compresseur peut encore fonctionner. Le réglage de la différence de contact est fixe: 0,2 bar. Par conséquent, au tours de la mise en service, ( alimentation du relais temporisateur n est coupée que lorsque la pression d huile est de 0,2 bar supérieure à la pression différentielle minimale. Ceci signifie qu au démarrage du compresseur, la pompe à huile doit pouvoir augmenter la pression à un niveau de 0,2 bar supérieur à la pression d huile minimale réglée, avant I écoulement de la temporisation. Le contact T 1 - T 2 doit s ouvrir si peu de temps après le démarrage que le contact du relais temporise n arrive pas à commuter de A à B ou, en d autres termes, à couper entre L et M. Voir également le schéma développe, fig RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

27 Régulateur de démarrage Fig. 31 KVL Le régulateur de démarrage type KVL ouvre lorsque la pression chute du côté de la vanne, par ex. chute de pression en amont du compresseur. En tournant la tige de réglage (1) dans le sens des aiguilles dune montre, la tension du ressort (5) augmente et le régulateur commencera à régler à une pression plus élevée du côté sorti de la vanne. Régulateur de pression de condensation Fig. 32 KVR Le régulateur de pression de condensation type KVR s ouvre à pression d entrer croissante, c est-àdire à pression de condensation croissante. Pour augmenter la pression du ressort (5), tourner la tige (1) vers la droite (sens horaire), ce qui fait augmenter la pression d ouverture et, de ce fait, la pression de condensation. Comme c est la cas du régulateur de pression d évaporation type KVP déjà mentionne, tous les régulateurs sont Botes d un soufflet d égalisation de pression (10) pour absorber les variations de pression à I entrée du type KVL et du type KPC et à la sortie du type KVR. De même, les régulateurs sont tous équipés d un dispositif amortisseur (11) pour prévenir toute influence sur I action des régulateurs qui pourrait être exercée par les pulsations de pression dans l installation. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 25

28 Vanne à pression différentielle Fig. 33 NRD La vanne à pression différentielle type NRD commence à s ouvrir quand la chute de pression à son passage est de 1,4 bar et elle est grand ouverte quand la chute de pression est de 3 bar. Thermostat d'evaporation Fig B Le thermostat 077B possède un système de contact par élévation de la température. En tournant le bouton de réglage dans le sens des aiguilles d'une montre, on augmente le point de coupure de la température du thermostat, par exemple, la température à laquelle un signal lumineux peut être enclenché. 26 RG00A504 Danfoss A/S (RC-CMS / MWA),

29 Schéma développe d installation pour vitrines de denrées congelées fig. 29 Fig. 35 Une minuterie à contact p commande le contact inverseur t du circuit 2 qui établit ou coupe le passage de la tension de commande aux contacteurs K1 et K2 type Cl des corps chauffants électriques sous les évaporateurs et des ventilateurs de ces évaporateurs. Quand K2 est enclenche, K1 est déclenché ce qui signifie que les ventilateurs des évaporateurs sont arrêtes pendant le dégivrage. En même temps, le disjoncteur K3 type CIT du ventilateur du condensateur est déclenché par I intermédiaire du contact auxiliaire (contact d ouverture entre 21 ou 22) du circuit 4, et un voyant lumineux h1 est allume par I intermédiaire du contact auxiliaire (contact de fermeture entre 13 et 14) du circuit 6. Quand le disjoncteur K3 est déclenché, le contact auxiliaire (contact de fermeture entre 13 et 14) du circuit 5 a ouvert et le disjoncteur K4 type CIT du compresseur est déclenché. Ainsi le compresseur est également arrête. Le pressostat type KP 1 est branche pour s ouvrir à pression croissante. II arrête le dégivrage quand la pression d aspiration a atteint le niveau où I évaporateur est exempt de givre. Quand le contacteur K2 est déclenché, le disjoncteur K3 est enclenche et disjoncteur K4 est enclenche par I intermédiaire des contacts auxiliaires (contact d ouverture entre 21 et 22) du circuit 4 et (contact de fermeture entre 13 et 14) du circuit 5. Le ventilateur du condenseur et le compresseur démarrent. En même temps, le voyant lumineux h1 est éteint par le contact de fermeture entre 13 et 14 du circuit 6, le voyant lumineux h2 étant allume par le contact auxiliaire (contact de fermeture entre 13 et 14) du circuit 7. Les ventilateurs d évaporateurs sont démarres quelque temps après par la minuterie à contact p qui coupe K1. Ce retard permet au compresseur d éliminer, avant le démarrage des ventilateurs d évaporateurs, la chaleur accumulée dans les évaporateurs au cours du dégivrage. Le pressostat bas pression type KP 1(II) est branche pour commander l installation frigorifique en marche normale. En cas de pression de condensation trop élevée, le pressostat haute pression type KP 5 arrête le compresseur mais n arrête pas son ventilateur. Un thermostat type 077B allume un voyant lumineux d avertissement h3 si la température dans la vitrine est supérieure à 18 C. Les voyant lumineux sont branches sur une batterie d accumulateurs de 12 V, c est-à-dire que le voyant h3 fonctionne même à défaut de tension dans le réseau principal. Danfoss A/S (RC-CMS / MWA), RG00A504 27