Principes des machines frigorifiques (suite)
La plupart du temps, on négligera ces pertes, car elles n’influent pas sur l’enthalpie (échange de chaleur). Il existe des détendeurs thermostatiques à égalisation externe de pression qui compensent ces pertes de charge (installation de forte puissance). Nous pouvons trouver le cycle pratique d’une installation avec simplement quelques mesures :
- basse pression
- haute pression
- température liquide (sortie condenseur)
- température d’aspiration (entrée compresseur)
Une fois ce diagramme obtenu, on peut calculer les chaleurs échangées et le rendement de l’installation (COP). Le COP sera d’autant plus petit que la température d’évaporation sera faible. Plus basse sera la température, plus chers seront les kilowatts. Donc pour un même compresseur, on aura plusieurs puissances frigorifiques, chacune correspondant à des régimes donnés de température. Le rendement théorique d’une installation frigorifique (cycle parfait de Carnot), se détermine par l’équation :
Q(chaleur échangée condenseur) + Q(chaleur échangée évaporateur) + W(travail fourni par le compresseur) = 0
Ce résultat se traduira par COP = Q / W qui est aussi égal à COP = T2 / (T1 – T2) avec :
- T1 = température absolue de condensation
- T2 = température absolue d’évaporation
En réalité, les calculs sont beaucoup plus complexes que ça, car d’autres paramètres rentrent en compte, comme la nature du gaz, la pression d’évaporation, etc. Voici par exemple les COP réels pour une température de condensation de 45 °C.
| T° évaporation (°C) |
COP |
| R22 |
R134a |
R404a |
R407c |
R410a |
| 10 |
4.92 |
4.85 |
4.43 |
4.6 |
4.55 |
| 0 |
3.27 |
3.16 |
2.93 |
3.01 |
3.06 |
| -10 |
2.23 |
2.05 |
1.94 |
1.94 |
2.07 |
| -20 |
1.47 |
1.31 |
1.27 |
1.29 |
1.39 |
| -30 |
0.95 |
0.78 |
0.8 |
0.79 |
0.91 |
| -40 |
0.57 |
0.44 |
0.48 |
N/A |
0.56 |
Pour un compresseur de 200 W, une température de condensation de 45 °C et du R22, on aura une production de froid de :
- 200 x 4.92 = 984 W pour une température d’évaporation de 10 °C
- 200 x 0.57 = 114 W pour une température d’évaporation de -40 °C
On utilise donc les fluides selon leur plage de performance :
- le R134a : entre -15 °C et > à 10 °C
- le R404A : entre -15 °C et -45 °C
- le R407C : entre 0 °C et 10 °C
- le R410A : tous les domaines de température
- le R22 : les meilleurs coefficients de performance sur toute la plage de température
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