Manuel du dépanneur 6

Depuis sa première édition en 1990 qui comportait 277 pages, ce manuel entièrement consacré au dépannage a nécessité des milliers d'heures de travail ! Vous allez rapidement vous rendre compte à quel point ce manuel est différent de ceux que vous connaissez déjà. En appliquant sur le chantier les techniques très simples qui y sont exposées, vous allez à coup sûr faire des progrès très significatifs en dépannage. Alors, si vous aimez cet ouvrage et si vous pensez qu'il peut rendre de réels services, parlez-en autour de vous et faites le acheter. Vous aurez ainsi l'assurance qu'il y aura encore d'autres éditions, encore plus complètes, et qu'une multitude de nouveaux problèmes seront abordés et décortiqués... Je vous en remercie par avance. Patrick Kotzaoglanian

Du même auteur : Manuel Frigobase, le froid et la clim expliqués au débutant.

MANKOT SARL 37 av Jean Jaurès 05000 GAP - France Tél. Fax MANUEL DEPANNEUR 6ED 2 '2 23 98 8 680189 Prix : 119.00 Euros

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Internet : www.mankot.fr Email : [email protected]

MANUEL PRATIQUE DE DEPANNAGE en Froid, Climatisation, Électricité, Hydraulique et Régulation

Patrick KOTZAOGLANIAN

manuel du dépanneur

EDITION

AVERTISSEMENT auteurs de ce manuel pratiquent les différentes techniques liées à la mise au point et au irrannage des installations de froid et de climatisation depuis de très nombreuses années. - .'biectif de ce manuel est d’apporter une réponse simple et compréhensible aux principales : .estions que se posent les dépanneurs qui souhaitent se former ou de se perfectionner. Ze n’est pas un ouvrage de technologie de plus (il y en a énormément de disponibles) et de r. : mbreux phénomènes ont été volontairement très simplifiés, dans un soucis d’efficacité reiagogique, de sorte à rester accessible au plus grand nombre. Vous allez rapidement vous rendre compte à que! point ce manuel est différent de ceux que vous connaissez déjà. En appliquant sur le chantier les techniques très simples qui y sont exposées, vous allez à coup sûr faire des progrès très significatifs en dépannage et acquérir une nouvelle maîtrise de votre métier.

La première édition de ce Manuel (1990) avait 277 pages. La seconde édition (1994) avait 417 pages. La troisième édition (1999) avait 626 pages. La quatrième édition (2004) avait 845 pages. La cinquième édition (2009) avait 1007 pages.

Cette sixième édition avec 1387pages a été entièrement réactualisée, modernisée et complétée avec pour objectif d ’en simplifier l'étude. Vos remarques et suggestions sont les bienvenues.

6 ème édition - Mars 2014

Pour nous joindre, voir nos coordonnées (Internet, Email et téléphone) au dos de la couverture du manuel.

AVERTISSEMENT

I

Un dépanneur qui cherche, ça se trouve.

Un dépanneur qui trouve, ça se cherche.

L'auteur final tient à remercier de leur collaboration et de leurs conseils au long de ces 24 dernières années : Claude Hermel - Michel Brisemure - Jo Roche - Serge François et les autres... Roland Veilleux pour ses connaisances en froid commercial, Gilbert Greusard qui a fourni un travail remarquable et d'une qualité impressionnante pour la partie hydraulique et le diagramme enthalpique. Loïc BRETECHER pour ses dessins humoristiques et tout particulièrement Fanfan pour son fantastique travail de mise en page.

©1990-2014 KOTZAOGLANIAN / MANKOT JN PEYRAUD COMMUNICATION - Gap - France - Mars 2014

La loi du 11 mars 1957 interdit toute reproduction, même partielle, faite sans le consentement de l'au­ teur. Toute reproduction ou représentation, par quelque procédé que ce soit, constituerait une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivant du code pénal. La loi du 3 juillet 1985 confirme la soumission des logiciels et de leur documentation à la loi de 1957 sur la propriété littéraire et artistique. La loi du 1 juillet 1992 relative au code de la propriété intellectuelle (Art. 335.2) puni la contrefaçon de la documentation d'un logiciel de 2 ans d'emprisonnement et de 150 0006 d'amende.

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AVERTISSEMENT

SOMMAIRE La relation pression-température

Explications détaillées...................................................................... Exo 1 (remplissage des bouteilles de fluide) ................................. Condenseur à air Fonctionnement normal, les différents A0 ..................................... Le sous-refroidissement, explications........................................... Le glissement de température Qu’est-ce que le glissement ? ......................................................... Le R407C, 0 de rosée, 0 de bulle et sous refroidissement. Problèmes liés au glissement de tem pérature.......... Sous-refroidissement anormal (fluides purs et avec glissement) Exo 2 (problème de montage du condenseur)................................. 10 questions sur les 4 chapitres précédents ..................... QUIZ n°l Fonctionnement normal (fluides purs et avec glissement) Évaporateur à détente directe La surchauffe, explications ............................................... Prise de connaissance, surchauffe et sous refroidissement Le R410A A égalisation interne, étude du fonctionnement .............. Le détendeur thermostatique Avec les fluides à fort glissement, analyse des pièges . . . Mesure de la surchauffe Analyse (fluides purs et avec glissement) ....................... Surchauffe anormale 11 questions sur les 5 chapitres précédents QUIZ n°2 Nouveau Influence de la surchauffe sur la puissance frigorifique........................................................................... 777... Influence de la température de l'air sur la puissance frigorifique...................................................................... Influence de la température de l'air sur la BP et sur le À0 total ........................................................................ Exo 3 (application du A0 total à l’évaporateur) ........................... Pourquoi une BP est-elle anormalement faible ? .................................................................................................. Influence des pressions HP et BP sur la puissance frigorifique.......................................................................... Exos d’application 4, 5 et 6 (BP et HP varient : que se passe-t-il ?) Influence de la HP sur l'intensité absorbée ...................................................................................................... 11 questions sur la puissance frigorifique ............ QUIZ n°3 Qu’est ce que la capacité d'un détendeur ? ............ Détendeurs thermostatiques Analyse des problèmes de pompage des détendeurs ................ Méthode de réglage détaillée..................................................... Exo 7 (montage d’un évaporateur) ............................................. Détendeur à égalisation interne, rappel du fonctionnement Inconvénient de l’égalisation interne avec un évapo à forte PdC Exo 8 (avantage de l’égalisation externe)................................... Exo 9 (Mise à vide d’un gros circuit par une VEM 1/4”) ........ Exo 10 (égalisation externe mal raccordée) ............................... Exo 11 (VEM 1/4” et mise à vide, suite et fin )........................... Pression différentielle maximale d’ouverture............................. Électrovanne 11 questions sur les détendeurs thermostatiques . . QUIZ n°4 Nouveau Charge du train thermostatique en liquide............ Détendeurs thermostatiques, suite Charge à adsorption...................................................................... Charge MOP, explications détaillées......................................... Analyse des problèmes de remise en service après un dégivrage Quel est l’intérêt de la charge MOP ? Problème de l’emplacement du bulbe du détendeur................. Exo 12 (position du bulbe verticale ou horizontale ?) ............ 11 questions sur le type et le montage des détendeurs QUIZ n°5 Nouveau Comparaison entre les divers paramètres fonctionnels Climatisation et froid commercial Exo 13 (froid commercial, températures diverses) . .. Nouveau Exo 14 (clim au R410A, températures diverses) . . . . Nouveau Exo 15 (clim au R407C, températures diverses) . . . . Nouveau Introduction aux 8 familles principales de pannes . . . Dépannages Analyse des symptômes ............................................. Panne du détendeur trop petit Synthèse des symptômes............................................. Méthodologie du diagnostic ....................................... Résumé......................................................................... Aspect pratique, différentes possibilités ....................

SOMMAIRE

•13 •17 •19

•22 •23 •24 •26

•29 •31 •33 •35 •36 •39 ■40 •42 ■44 •45 ■47 ■48 ■48 ■49 .50 ■53 .55 .56 •57 •59 •61 .63 ■64 ■65 ■67 ■69 ■70 •71 ■72 •74 .75 ■76 •77 .79 -84 ■85 •88 ■89 ■94 •95 .98 103 105 109 110 111 112

11 questions sur les 3 chapitres précédents .......... Nouveau Que dit la réglementation ? ..................................... Analyse de différentes méthodes............................. Exo 16 (épreuve d’étanchéité d’un circuit) .......... A quoi sert la bouteille liquide ? ............................. Problème de la charge en fluide Comment dimensionner la bouteille liquide ? . . . . La HP augmente-elle pendant la mise à vide ........ Comment savoir si la charge est satisfaisante ? . . . Panne du manque de charge Analyse des symptômes ......................................... Synthèse des symptômes......................................... Méthodologie du diagnostic ................................... Résumé ................................................................... Aspect pratique ....................................................... Problème du tlash gas dans la ligne liquide Analyse complète et détaillée du phénomène........ Exo 17 (flash gas avec l’évapo au-dessus du condenseur) Exo 18 (flash gas avec l’évapo en dessous du condenseur) Analyse des symptômes ......................................... Panne de la prédétente Synthèse des symptômes......................................... Méthodologie du diagnostic ................................... Résumé ................................................................... Aspect pratique ....................................................... 11 questions sur les 2 chapitres précédents .......... QUIZ n°7 Panne de l'évaporateur trop petit Analyse des symptômes ......................................... Synthèse des symptômes......................................... Méthodologie du diagnostic ................................... Résumé ................................................................... Aspect pratique ....................................................... 11 questions sur la panne de l’évapo trop petit . .. QUIZ n°8 Exo 19 (dépannage chambre froide R404A) ........ Synthèse des pannes BP Nouveau Exo 20 (dépannage petite clim R410A) ................ Nouveau Exo 21 (dépannage chambre froide R417A) ........ Nouveau Exo 22 (dépannage petite clim R427A) ................ Nouveau Exo 23 (dépannage petite clim R22) ..................... Nouveau Exo 24 (dépannage petite clim R407C) ................ Exo 25 (organigramme des pannes BP) ................ Nouveau Problème des bris de clapets Analyse complète et détaillée du problème .......... Exo 26 (clapet HP cassé) ....................................... Panne du compresseur trop petit Analyse des symptômes ......................................... Synthèse des symptômes......................................... Méthodologie du diagnostic ................................... Résumé ................................................................... Aspect pratique ....................................................... 11 questions sur la panne du compresseur trop petit QUIZ n°9 Analyse des symptômes ......................................... Panne de l'excès de charge Synthèse des symptômes......................................... Méthodologie du diagnostic ................................... Résumé ................................................................... Aspect pratique ....................................................... Interprétation du test des incondensables Comment les détecter, faire les tester et les retirer ? Panne des incondensables Analyse des symptômes ......................................... Synthèse des symptômes......................................... Méthodologie du diagnostic ................................... Résumé .................................................................... Aspect pratique ....................................................... Analyse des symptômes ......................................... Panne du condenseur trop petit Synthèse des symptômes......................................... Méthodologie du diagnostic ................................... Résumé .................................................................... Exo 27 (dépannage chambre froide R404A) ........ Synthèse des pannes HP

QUIZ n°6 Problème des fuites de fluide frigorigène Recherche des fuites de fluide frigorigène

.121 .122

.124 .128 .129 .131 .132 .133 .135 .138 .139 .140 .141 .145 .150 .151 .153 .158 .159 .160 .162 .165 .166 .170 .171 .172 .173 .192 .194 .194 .195 .195 .198 .198 .203 .205 .209 .214 .217 .218 .219 .220

.226 .227 .231 .232 .233 .234 .235 .239 .242 .243 .244 .245 .247 .251 .252 ..253 Nouveau .254

4-

SOMMAIRE

Exo 28 (dépannage petite clim R410A) .................... Nouveau Exo 29 (dépannage chambre froide R417A) ............ Nouveau Exo 30 (dépannage petite clim R427A) .................... Nouveau Condenseur trop petit : Aspect pratique .................... 11 questions sur les pannes HP ................................. QUIZ n°10 Nouveau Exo 31 (organigramme détaillé) ................................. Synthèse des pannes BP et HP Nouveau Exo 32 (dépannage chambre froide 134a) ................ Nouveau Exo 33 (dépannage petite clim R410A) .................... Nouveau Exo 34 (dépannage chambre froide R417A) ............ Nouveau Exo 35 (dépannage petite clim R427A) .................... Nouveau Exo 36 (dépannage chambre froide R404A) ............ Exo 37 (dépannage petite clim R407C) .................... Nouveau Analyse complète et détaillée du problème .............. Problème des migrations de fluide frigo. Exo 38 (utilisation de tableaux de tendances)............ Exercice de sybnthèse Nouveau 11 questions sur les migrations de fluide frigorigène QUIZ n °ll Nouveau Analyse détaillée des différentes techniques utilisées . Arrêt des compresseurs frigorifiques Exo 39 (protection m inim um)..................................... Exo 40 (tirage au vide automatique)........................... Exo 41 (tirage au vide unique) ................................... Exo 42 (tirage au vide unique - option 1) .................. Exo 43 (tirage au vide unique - option 2 ) .................. Exo 44 (relais de sécurité)........................................... Exo 45 (réarmement après coupure de courant)........ 11 questions sur l’arrêt des compresseurs ................ QUIZ n°12 Nouveau Analyse complète et solutions aux problèmes posés . Problème des retours d'huile Exo 46 (trouver 12 erreurs de m ontage).................... Jeu des 12 erreurs 11 questions sur les problèmes de retours d’huile .. . QUIZ n°13 Nouveau Conception des évapos m odernes............................... Raccordement des évaporateurs Fonctionnement et problèmes divers avec ce type de détendeur Le détendeur pressostatique Exo 47 (problème de la charge en fluide)............................. Exo 48 (utilisation sur des évaporateurs montés en parallèle) Analyse détaillée et problèmes divers................................... Le détendeur capillaire Exo 49 (faut-il utiliser une bouteille liquide ? ) ..................... Exo 50 (comment recopier un capillaire étalon ?) ................ 11 questions sur les détendeurs pressost. et capillaires QUIZ n°14 Nouveau Analyse détaillée du problème et des solutions à apporter “ Les courts cycles des compresseurs Exo 51 (permutation de p ilo te )................................................. Exo 52 (relais anti courts-cycles) ........................................... Exo 53 (amélioration des schémas)........................ ................ Mode d'emploi complet et détaillé, y compris analyse des pannes Régulateur de capacité Exo 54 (injection sur l'aspiration)........................................... Exo 55 (efficacité énergétique du système) ........................... Exo 56 (comment régler le régulateur ?) ............................... 11 questions sur les courts cycles et le rég. de capacité) Nouveau QUIZ n°15 11 questions sur le régulateur de capacité .................... QUIZ n°16 Nouveau Problème des HP trop faibles ......................................... Pourquoi réguler les condenseurs à air ? Exo 57 (dépannage)......................................................... Problème du démarrage des compresseurs par de faibles 0 extérieures............................................. Exo 58 (dépannage)......................................................... Analyse du problème et comment y remédier ? ............ Durée du démarrage par temps froid 11 questions sur la régulation des condenseurs à air . . . Nouveau QUIZ n°17 Utiliser une vanne pré-réglée ou une vanne réglable ? .. Régulation des cond. à air par vanne HP Analyse complète des erreurs à ne pas commettre et des pannes Régulation par vanne HP Exo 59 (dépannage, problème de dénivelé) ............................. Exo 60 (dépannage, problème de migration) ........................... Exo 61 (dépannage, réglage du ventilo-condenseur) ............... 11 questions sur la régulation par vanne HP .......... QUIZ n°18 Nouveau Utilisation de l’anémomètre, estimation des débits . Mesure d'un débit d'air Rappels sur la conduite à tenir lors d’un dépannage Conseils de dépannage

SOMMAIRE

.254 .255 .255 .261 .272 .273 .276 .276 .277 .277 .281 .281 .285 .295 .296 .297 .298 .299 .301 .301 .303 .304 .306 .307 .309 .324 .329 .330 .334 .336 .339 .340 .341 .350 .351 .353 .357 .359 .360 .364 .369 .371 .369 .379 .380 .381 .383 .384 .385 .389 .391 .392 .394 .397 .399 .402 .405 .406 .408

La technique du toucher Régulateurs de démarrage

QUIZ n°19 La vanne 4 voies d'inversion de cycle

QUIZ n°20 Le climatiseur réversible

Les moteurs monophasés QUIZ n°21

QUIZ n°22 QUIZ n°23 Dépannage électrique

QUIZ n°24

Les moteurs triphasés

Problèmes électriques divers QUIZ n°25 Problèmes du démarrage des moteurs Démarrage direct et en Part Winding

6-

Exos 62 et 63 (diagnostic de panne sur petite clim) Nouveau Exos 64 et 65 (diagnostic de panne sur petite clim) Nouveau Exos 66 et 67 (diagnostic de panne sur petite clim) Nouveau Exos 68 et 69 (diagnostic de panne sur petite clim) Nouveau Pour évaluer une température ou un A9 ................ Une solution à la remise en route après un dégivrage ? .. , Exo 70 (fonctionnement du régulateur) ............................... Exo 71 (incompatibilité entre régulateur et détendeur MOP) Exo 72 (comment régler un régulateur de démarrage ?) 11 questions sur les régulateurs de démarrage .............. Nouveau Exo 73 (diagnostic de panne sur petite clim) ................ Nouveau Fonctionnement détaillé, montage et risques de pannes . Exo 74 (tiroir bloqué en position intermédiaire)............ Exo 75 (comment remplacer une V4V ? ) ....................... Exo 76 (bouteille anti coups de liquide)......................... Exo 77 (Dépannage, la vanne ne bascule pas) .............. Exo 78 (AP maxi d’une V 4 V )......................................... 11 questions (vannes 4 voies d’inversion de cycle) . . . . Nouveau Fonctionnement ‘été’ et ‘hiver’ ....................................... Compresseur Scroll et compresseur à p a le tte ................ Fonctionnement du déshydrateur bi-directionnel.......... Exo 79 (PAC avec 2 capillaires)..................................... Exos 80 et 81 (Dépannage sur PAC réversible) ............ Nouveau Exos 82 et 83 (Dépannages sur PAC réversible) .......... Nouveau Étude complète et d étaillée............................................. 11 questions (clims réversibles et moteurs monos) . . . . Nouveau Exo 84 (repérage des enroulements)............................... Exo 85 (repérages de défauts sur le moteur).................. Exo 86 (repérage des différents types de condensateurs) Exo 87 (choix du calibre de l’ohm m ètre)....................... Exo 88 (repérage des relais de tension) ......................... Exo 89 (Les différents montages avec relais de tension) Exo 90 (repérage des moteurs monos multi-vitesses) . . . 11 questions sur les moteurs monophasés ..................... Nouveau 11 questions sur les moteurs monophasés (suite) ........ Nouveau Initiation aux techniques de dépannage ra p id e .............. Exo 91 (dépannage au voltm ètre)................................... Exos 92 et 93 (problèmes d’auto-maintien) .................. Exo 94 (comment sonner des fusibles ?) ....................... Exo 95 (entraînement au dépannage au voltmètre)........ Exo 96 (entraînement au dépannage au voltmètre)........ Exo 97 (dépannage à l’ohmmètre) ................................. Exo 98 (dépannage à l’ohmmètre, les pièges ................ Exo 99 (problème des récepteurs en parallèle).............. 11 questions sur le dépannage électrique ....................... Nouveau Exo 100 (entraînement à la lecture de potentiels).......... Nouveau Exo 101 (entraînement au dépannage au voltmètre) . . . . Nouveau Étude complète de ce type de moteurs ........................... Exo 102 (montage en triangle) ............................................... Exo 103 (montage en é to ile)..................................................... Exo 104 (tensions et intensités en triangle) ............................. Exo 105 (Choix du couplage en fonction de la tension d’alim.) Sous-tension, surtension, couple moteur, thermiques, fusibles 11 questions (moteurs tri et problèmes électriques) . .. Nouveau Les chutes de tension en ligne....................................... Moteurs spéciaux à enroulements fractionnés ............ Exo 106 (repérage des enroulements d’un moteur PW) Exo 107 (schéma de puissance et de commande)........ Exo 108 (moteur PW de type 66/33% ).........................

SOMMAIRE

.411 .413 .415 .417 .419 .424 .427 .429 .431 .433 .434 .435 .439 .443 .444 .448 .450 .451 .453 .455 .458 .459 .462 .463 .467 .471 .472 .474 .475 .488 .490 .491 .495 .497 .498 .499 .505 .509 .513 .514 .515 .516 .517 .519 .522 .523 .525 .527 .529 .530 .531 .533 .535 .543 .544 .546 .547 .549 .551

Exo 109 (échange d’un moteur PW 66/33 par un PW 50/50) Exo 110 (dépannage après un échange standard de moteur) Exo 111 (analyses des moteurs PW bi-tension à 9 bornes) 11 questions (démarrage direct et en Part Winding) . . . Nouveau QUIZ n°26 Le Démarrage statorique Par résistances métalliques, transition ouverte ou fermée Nouveau Exo 112 (schéma d’un démarrage statorique à 3 temps) Nouveau Par résistances électrolytiques......................................... Nouveau Le Démarrage Étoile-Triangle Exo 113 (problème de couplage)..................................... Exo 114 (schémas de puissance et de com m ande)........ Nouveau Exo 115 (où placer judicieusement le relais thermique ?) Nouveau 11 questions sur les démarrages statoriques et YA . . . . Nouveau QUIZ n°27 Introduction à l’électronique Généralités sur la constitution de la m atière.................. Exo 116 (structure de l’atome de chlore) ....................... Exo 117 (l’alumine et l’acide fluorhydrique)................ Nouveau Exos 118 et 119 (les conducteurs et les iso lan ts).......... Les semi-conducteurs La diode, explications détaillées......................................... Exos 120 et 121 (la diode en sens inverse et en sens direct) Exo 122 (influence sur la tension) ..................................... Le courant alternatif redressé Généralités sur le redressement du courant......................... Exo 123 (redressement simple alternance)......................... Exo 124 (essai lampes par re la is............................... Nouveau Exo 125 (essai lampes par d io d e s............................. Nouveau Exo 126 (rôle du condensateur................................. Exo 127 (le pont de d io d e s....................................... Exo 128 (pont de diodes + condensateur ................ QUIZ n°28 11 questions sur les 3 chapitres précédents ............ Nouveau Quelques précisions sur l’électronique La LED, l’opto-transitor, thyristor, triac et le pP . . . Analyse du fonctionnement de ces ‘vannes de courant’ ........ Les hacheurs de courant monophasés Exo 129 (rôle de l’opto-triac en cas de court-circuit)............ Le variateur de fréquence Inverter Explications détaillées, fonctionnement électronique simplifié Fonctionnement du détendeur électronique Analyse détaillée du moteur pas-à-pas de ce type de détendeur Exo 130 (application sur un climatiseur Inverter) . . Exo 131 (rôle des sondes sur le climatiseur Inverter) Exo 132 (problème de l’huile dans le circuit).......... 11 questions sur les 4 chapitres précédents ............ QUIZ n°29 Nouveau Exo 133 (rôle des sondes sur l’unité intérieure) . .. Le Split Inverter froid seul Exo 134 (rôle des sondes sur l’unité extérieure) . . . Fonctionnement détaillé, câblage, communication entre unités Le multi-Split Inverter froid seul Exo 135 (fonctionnement en en été et en h iv e r).............. Le multi-Split Inverter réversible Exo 136 (fonctionnement en dégivrage)........................... 11 questions sur les splits Inverter ................................... Nouveau QUIZ n°30 Exo 137 (montage des compresseurs en parallèle).......... La technologie VRV 2 tubes Exo 138 (problème de l’huile dans le circuit).................. Exo 139 (2 compresseurs de puissance différente).......... Explication du fonctionnement en plein froid.................. La technologie VRV 3 tubes Exo 140 (fonctionnement plein chaud)............................. Exo 141 (fonctionnement majoritaire en froid) .............. Exo 142 (fonctionnement majoritaire en chaud).............. 11 questions sur la technologie VRV ............................... Nouveau QUIZ n°31 A enroulements séparés ou de type D ahlander................ Les moteurs triphasés à 2 vitesses Exos 143 et 144 (schémas puissance et de commande) . . Exo 145 (problème du passage de GV en P V ) ................ Exo 146 (repérage d’un moteur Dahlander) .................... Exo 147 (comment ‘sonner’ un moteur Dahlander ? ) . . . . Exo 147 (schéma de base avec un Dahlander) ................ Exo 147 (schéma complet avec un Dahlander)................ Exos 150 à 153 (lecture de schémas) ............................... Nouveau 11 questions sur les moteurs triphasés 2 v itesses............ QUIZ n°32 Nouveau Régulation de puissance électromécanique des compresseurs

.552 . .554 . .556 .557 .560 . .561 .563 . .565 . .567 .569 .572 .573 .575 .576 .577 .580 .582 .584 .585 .587 .588 .589 .589 .591 .592 .594 .595 .598 .599 .601 .607 .610 .611 .612 .613 .615 .617 .620 .623 .625 .627 .628 .629 .629 .632 .633 .635 .637 .641 .642 .643 .644 .645 .646 .647 .649 .650 .652 Nouveau .653

SOMMAIRE

Exos 154 et 155 (électrovanne montée sur une culasse) Exo 156 (électrovannes montées sur le carte r).............. nouveau 11 questions (régulation de puissance des compresseurs) nouveau QUIZ n°33 Le pressostat différentiel d’huile : Fonctionnement complet et détaillé ............................... nouveau Exo 157 (HMT de la pompe à huile) ............................. Exo 158 (câblage du contact pressostatique) ................ Exo 159 (différentes possibilités de câblage)................ Exo 160 (quel est le bon câblage ?) ............................... Exo 161 (les erreurs de montage à ne pas commettre) . . Exo 162 (les erreurs de raccordement)........................... Exo 163 (problème de tension d’alimentation).............. 11 questions sur les pressostats d’huile ......................... QUIZ n°34 nouveau Pourquoi le pressostat d’huile coupe-t-il ? Analyse complète des causes de dysfonctionnement . . . 11 questions sur les coupures au pressostat d’huile . . . . QUIZ n°35 nouveau La vanne à eau pressostatique Etude détaillée de l’appareil ........................................... Exos 164 et 165 (montage de la vanne) ......................... Exo 166 (piquage sur la vanne de départ liquide) ........ Exo 167 (problème de tirage au v id e)............................. 11 questions sur la vanne pressostatique ...................... QUIZ n°36 nouveau Condenseur régulée par une vanne pressostatique........ Panne du condenseur à eau trop petit Exo 168 (action directe et action inverse de la vanne) .. Exo 169 (comment faire le test des incondensables ?) . . Les condenseurs multitubulaires Étude détaillée, problème du prix de l’e a u ..................... Exo 170 (raccordement de l’eau) ................................... QUIZ n°37 11 questions sur les 2 chapitres précédents .................. nouveau Le Drv-cooler Étude détaillée du fonctionnement de l’appareil............ Exo 171 (problème de gel) ............................................. Exo 172 (comparaison avec le condenseur à a i r ) .......... QUIZ n°38 11 questions sur les Dry-cooler ..................................... nouveau L'air sec et l'air humide Présentation et explications............................................. Exo 173 (différence entre air sec et air satu ré).............. Quelques notions de psychrométrie Introduction au diagramme de l’air humide .................. Exo 174 (l’hygrométrie relative)..................................... Exo 175 (la température humide) ................................... Exo 176 (entraînement à la lecture sur le diagramme) .. 11 questions sur les notions de psychrométrie .............. QUIZ n°39 nouveau La tour de refroidissement (ouverte) Principe de fonctionnement............................................. Exo 177 (température de sortie d’eau) ........................... Exo 178 (emplacement du thermostat de régul.) .......... Exo 179 (réglage du thermostat de régulation .............. Exo 180 (problème du TH de l’e a u ................................. 11 questions sur les tours de refroidissem ent................ QUIZ n°40 nouveau Hydraulique : notion de charge Définition, circuits ouverts et circuits ferm és................ Exo 181 (pression en différents points d’un circuit ouvert) Exo 182 (problème d ’installation d’une Tour) ................ 11 questions sur la notion de charge ....................... QUIZ n°41 nouveau Analyse complète et détaillée................................... Hydraulique : notion de perte de charge Exo 183 + 184 (évaluation des PdC) ....................... Exo 185 (influence du dénivelé sur les P d C ) .......... Exo 186 (influence des accessoires sur les PdC) . .. Exo 187 (variations du débit avec la v itesse).......... Exo 188 (variations du débit avec le diamètre) . . . . Exo 189 (variations des PdC avec le débit) ............ 11 questions sur les pertes de charge ....................... QUIZ n°42 nouveau Pressions en jeu en hydraulique Circuits ouverts et circuits ferm és............................. Exo 190 (pressions pompe à l’arrêt puis pompe en marche) Exo 191 (circuit ouvert et très grand dénivelé)........ Exo 192 (circuit fermé et très grand dénivelé)........ Exo 193 (Que se passe-t-il si la pompe n’est pas en charge ?)

8-

SOMMAIRE

.654 .656 .660 .661 .662 .663 .665 .667 .670 .671 .673 .675 .676 .685 .687 .690 .693 .694 .698 .699 .700 .703 .708 ,710 .713 .714 .716 .717 .720 .721 .722 .724 .726 .729 . .731 .733 .735 .735 .737 .739 .742 .746 .747 .749 .750 .746 .757 .758 .759 .760 .761 .762 .764 .765 .766 .769 .772 .773 .775

La cavitation des pompes QUIZ n°43 Hauteur d'aspiration d'une pompe

QUIZ n°44 La tour indirecte Les vases d'expansion sous P. d’azote

QUIZ n°45 Technologie des pompes Dépannage : La pompe ne démarre pas QUIZ n°46 Pourquoi utiliser de l'eau glacée ? L'évaporateur à eau glacée

QUIZ n°47 Refroidisseurs de liquide Fonctionnement d'un groupe d'eau glacée QUIZ n°48 Comment contrôler un débit d'eau ? Comment évaluer un débit d'eau ?

QUIZ n°49 Pannes frigo des refroidisseurs de liquide

Circuits de distribution d'eau glacée

QUIZ n°50 Bouteille casse pression

QUIZ n°51 Split eau glacée au R407C

..777 11 questions (pressions dans un circuit et cavitation) . Nouveau [. .781 Mise en évidence du NPSH et pompe multicellulaires . . . . .782 Exo 194 (dénivelé m a x i)......................................................... . .783 Exo 195 (synthèse des problèmes et détermination du NPSH) . .787 11 questions sur la hauteur d’aspiration des pompes nouveau 1. .790 Généralités, comparaison avec le D ry-cooler.......... ..791 Exo 196 (montage complet et fonctionnement) ................ . .793 Étude complète et d étaillée................................................. . .796 Exo 197 (pourquoi la soupape a-t-elle craché ? ) .............. . .797 Exo 198 (pression de remplissage du circuit)..................... . .800 Exo 199 (pression de gonflage du vase trop fa ib le ).......... . .802 Exo 200 (problème de la pression de gonflage du vase) .. . .803 Exo 201 (pression de gonflage du vase trop élevée) ........ . .804 Exo 202 (détermination de la pression de gonflage du vase) . .806 Exo 203 (contrôle de la pression de gonflage du vase) . . . . .807 Exo 204 (dépannage, vase crevé) ....................................... . .809 11 questions sur les vase d ’expansion ..................... nouveau , .815 Exo 205 (calcul complet d ’un vase) ........................ . .816 Exo 206 (montage des circulateurs) .............. .. . .818 Étude des différentes hypothèses ............................. . .822 11 questions sur les pompes et les circulateurs . . . . nouveau I. .826 Comparaison entre eau glacée et détente directe . . . ..827 Généralités, emplacement de la pompe et des thermostats . . .829 Exos 207 et 208 (montage et câblage de la pom pe).......... . .833 Exos 209 et 210 (pompes jumelées et thermostat de régul.) . .835 11 questions sur les évapos multitubulaires à eau glacée . nouveau 1. .839 Comparaison avec un climatiseur air-air ........................ . .840 Exo 211 (dépannage de rappel)......................................... nouveau ,. .841 Contrôles rapides par ‘touchers’ successifs....................... ..846 11 questions sur les refroidisseurs de liq u id e .................. nouveau i. .850 Tout sur le flow switch. Exo 212 (histoire d ’une panne) . . .851 Exo 213 (flow switch et pressostat différentiel).............. . .859 Analyse des différentes méthodes ................................... . .862 Exo 2 14 (synthèse des différentes m éthodes).................. . .865 Exo 215 (problème de lecture de la H M T 0).................... . .869 11 questions sur les chapitres précédents ......................... nouveau i. .872 Exo 216 (fonctionnement normal) ................................... . .873 Exos 217 et 218 (dépannage d’un groupe d’eau glacée) . nouveau i. .875 Exos 219 et 220 (dépannage d’un groupe d’eau glacée) . nouveau ,. .877 Exos 221 et 222 (dépannage d’un groupe d’eau glacée) . Exos 223 et 224 (dépannage d’un groupe d’eau glacée) . nouveau ,. .881 Exos 225 et 226 (maintenance et dépannage).................. nouveau f .883 . .887 Exo 227 (schéma hydraulique et vanne à 3 v o ie s).......... . .891 Exo 228 (montage en boucle d’injection)......................... . .893 Exo 229 (emplacement d’une vanne de boucle)............... . .895 Exo 230 (raccordement d’une bouteille casse pression) .. . .897 11 questions (circuits de distribution d’eau glacée) ........ nouveau i. .900 Compléments d’inform ation............................................. . .901 Exo 231 (utilisation d’un tube casse pression) ................ . .904 Exo 232 (utilisation d’un tube de by-pass)....................... . .906 Exo 233 (bouteille utilisée en stockage d’eau glacée) . . . . .907 Exo 234 (bouteille utilisée sur circuits multiples) .......... . .910 Exo 235 (bouteille montée horizontalement) .................. . .911 Exo 236 (bouteille avec boucle d’injection)..................... . .913 11 questions sur les bouteilles casse-pression ................ nouveau ,. .915 Contrôles avant la mise en service ................................... . .917 Exo 237 (pressions dans le circuit hydraulique).............. . .923 Exo 238 (comment régler le pressostat ‘manque d’eau’ ?) . .925

SOMMAIRE

QUIZ n°52 Split eau glacée au R407C

Débit d’eau trop faible

QUIZ n°53 Exemples de calcul des pertes de charge

Contrôle du débit par le AP de l’évapo. QUIZ n°54 Pompe et réseau : une affaire de mariage

Pompe en série ou en parallèle

QUIZ n°55 Vannes de régulation 3 voies

QUIZ n°56 Montage des V3V

QUIZ n°57 Sélection des vannes 3 voies de régulation

QUIZ n°58 Montages NO des V3V et free-cooling

10-

Exo 239 (courts-cycles par le pressostat 'manque d’eau’) . .926 Exo 240 (mise en service complète de la machine) ........ . .929 11 questions (mise en service d’un split eau glacée) . . . . . .933 Analyse des problèmes de manque de débit d’e a u .......... . .934 Exos 241 et 242 (conséquences du manque de débit) . . . ..935 Exo 243 (dépannage après coupures en antigel) ............ . .938 Synoptique des pannes ..................................................... . .940 La HMT est égale à zéro ................................................. . .943 La HMT est inférieure à zéro ........................................... . .945 La HMT est très faible ..................................................... . .947 La HMT est proche de la HMTO....................................... . .951 La pression à l’aspiration de la pompe est négative........ . .953 Exo 244 (vanne fermée en amont du vase d’expansion) . .953 Exo 245 (vanne fermée en aval du vase d ’expansion) . . , . .954 Exo 246 (fermeture des 2 vannes ci-dessus) ................ . .955 Exo 247 (vase d’expansion au refoulement de la pompe) . .956 11 questions sur les problèmes de débit d’eau ................ nouveau , .957 Résistance hydraulique et sélection des pompes.............. . .959 Exo 248 (PdC d ’un circuit sim p le)................................. ..961 Exo 249 (sélection de la pom pe)..................................... ..962 Exo 250 (HMT de la pompe) .......................................... . .963 Exo 251 (répercussions sur le circuit de vannes fermées) . .964 Exo 252 (PdC d’un circuit avec plusieurs batteries en parallèle) . .967 Présentation de la technique et évaporateurs à plaques brasées ..968 11 questions sur le calcul des pertes de charge ............ Nouveau i. .970 Comment adapter une pompe à un réseau hydraulique ? . .971 Exo 253 (surdébit et conséquences en déshumidification) . . .973 Exo 254 (vanne d ’équilibrage pour réduire le débit) ........ . .975 Exo 255 (problème du montage en parallèle de 2 pompes) . .978 Exo 256 (solution du problème précédent)........................ . .979 Exo 257 (utilisation de circulateurs jumelés) .................... . .980 Exo 258 (courbe de 2 pompes en parallèle) ....................... . .981 Exo 259 (courbe de 2 pompes en série) ............................. . .985 11 questions sur les chapitres précédents ................ Nouveau |. .988 Généralités................................................................. . .989 Exo 260 (régulation du compresseur)....................... . .993 Exo 261 (régulation de la vanne) ............................. . .995 Exo 262 (problème d’équilibrage) ........................... ..997 Exo 263 (problème de pompe) ................................. ..999 11 questions sur les pompes en série ou en parallèle Nouveau ,1001 Étude des différents montages classiques................ .1003 Exo 264 (les 4 montages principaux) ................................... .1004 Exo 265 (erreur de montage sur de l’eau glacée)................ ,1008 Exo 266 (correction de Terreur de montage) ....................._ .1009 Exo 267 (rôle de la vanne d’équilibrage) ..........................., .1010 Exo 268 (montage en mélange et déshumidification)............ .1011 Exos 269 + 270 (problèmes de déshumidification) ............ .1013 11 questions sur le montage des vannes 3 v o ie s.......... Nouveau ,1016 Exo 271 (la notion d’autorité)....................................... .1017 Exo 272 (HMT de la pompe selon la V3V) ................ .1019 Exo 273 (sélection d’une V 3V )..................................... .1021 Exo 274 (relation entre Kvs de la vanne et autorité) .. .1024 Exo 275 (synthèse sur les circuits d’eau glacée) ........ .1026 Exo 276 (synthèse sur les circuits de pompe à chaleur) .1027 11 questions sur la sélection des vannes à 3 voies . . . . Nouveau ,1032 Etude de quelques montages spéciaux ......................... .1033 Exo 277 (montage en décharge inversée N O ).............. .1034 Exo 278 + 279 (montage en mélange N O ).................. .1036 Exo 280 (free-cooling en régime é t é ) ........................... .1037

SOMMAIRE

Quelques problèmes électro-hydrauliques

QUIZ n°59 Quelques problèmes liés au glycol Fonctionnement des amplificateurs Les régulateurs analogiques

QUIZ n°60 Les capteurs utilisés en froid et clim Introduction à la régulation numérique

QUIZ n°61 Problème de la récupération d’énergie

QUIZ n°62 Les échangeurs de chaleur

QUIZ n°63 La régulation Proportionnelle

QUIZ n°64 Quelques montages particuliers

QUIZ n°65 La régul. Proportionnelle Intégrale (PI)

Exo 281 (free-cooling en régime hiver) ....................... Exo 282 (amélioration n°l du montage en free-cooling) Exo 283 (amélioration n°2 du montage en free-cooling) Le flow switch clignote, permutation automatique de pompes, etc Exo 284 (comment temporiser le flow switch ?) .................. Exo 285 (permutation automatiques de 2 pompes)................ Exo 286 + 287 (problèmes liés à la permutation auto)............ Exo 288 (asservissement pompe condenseur au compresseur) Exo 289 (amélioration du schéma précédent)......................... Exo 290 (schéma complet d’une production d’eau glacée) . . 11 questions sur les 2 chapitres précédents .......... Nouveau Principales différences entre l’eau et l’eau glycolée Exo 291 (influence d’un ajout de glycol sur le débit de la pompe) Exos 292 à 298 (# montages avec des transistors et ampli-op) Conception, fonctionnement et schémas internes simplifiés Exo 299 (le pont de Wheatstone) ......................................... Exo 300 + 301 (schémas de régulateurs P en DA et en RA). Exo 302 (schéma d’un régulateur ToR) ............................... Exo 303 (schéma d’un régulateur Mixte P et ToR).............. Exo 304 (schéma d'un régulateur différentiel).......... Nouveau 11 questions sur les 3 chapitres précédents .............. Nouveau Sondes passives et actives. De 0, P, HR, soleil et vent. Entrées et sorties digitales et analogiques................................... Exo 305 (fonctionnement d’un convertisseur analogique/digital) Exo 306 (convertisseurs A/D et D /A )....................................... 11 questions sur les capteurs et la régul numérique Nouveau Etude d’une installation tout air n e u f .................... Exo 307 (CTA tout air neuf et caisson de m élange)........ Exo 308 + 309 (système 2 batteries eau glycolée) .......... Exo 310 (rendement de récupération du système) .......... Exo 311 + 312 (optimisation complète du montage) . . . . Exo 313 + 314 (humidification et montage hydraulique) . Exo 315 (régulation du système de récupération optimisé) Exo 316 (problème des courts-cycles en régulation) . . . . Exo 317 (régulation de l’ensemble de l’installation) . . . . 11 questions sur la récupération d’énergie ............ Nouveau Exo 3 18 (efficacité des échangeurs à plaques) . . . . Exo 319 (problème du givrage dans l’échangeur) . Nouveau Exo 320 (l’échangeur vertical gravitaire).............. Nouveau Exo 321 (l’échangeur horizontal capillaire).......... 11 questions sur les chapitres précédents ......................... Nouveau Quelques précisions sur l’offset et la nature des boucles Exo 322 + 323 (bande proportionnelle, boucle longue et courte) Exo 324 (analyse complet d’une centrale de traitement d’air Comment régler un régulateur P en boucle courte ? .. 11 questions sur la régulation proportionnelle .......... Nouveau Exo 325 (régulation de deux V3V en parallèle)........ Nouveau Exo 326 (régulation d’une batterie électrique à étages) Nouveau Exo 327 (régulation binaire) ....................................... Nouveau Exo 328 + 329 (schéma binaire et CTA chaud-froid) . Nouveau Exo 330 + 331 (réglage de la CTA et humidification) Nouveau Exo 332 (CTA avec primaire et secondaire chaudes) . Exo 333 (réglages d’une CTA pour éviter le gel) . . . . Nouveau Exo 334 (graphe d’humidification et de déshumidif.) Exo 335 (régulateur avec limite haute ou basse) . . . . Nouveau Exo 336 (concilier déshu été et risques de gel hiver ?) Nouveau 11 questions sur la régul de # montages particuliers . Nouveau Exo 337 (problème de l’offset, comment l’éliminer ?) Exo 338 + 339 (temps d’intégration trop court ou trop long)

SOMMAIRE

.1038 .1039 .1041 .1042 .1043 .1048 .1049 .1052 .1053 .1055 .1059 .1060 .1061 .1065 .1073 .1074 .1077 .1078 .1079 .1081 .1083 .1084 .1090 .1092 .1094 .1097 .1099 .1101 .1102

.1104 .1107 .1110 .1111

.1115 .1117 .1120 .1121

.1123 .1125 .1128 .1130 .1131 .1133 .1137 .1142 .1146 .1147 .1150 .1151 .1153 .1155 .1160 .1161 .1162 .1163 .1165 .1167 .1169 .1171

Exo 340 (Liens entre xP et Tn, comment régler un régulateur PI ?\ Rôle de l’action Dérivée sur la réponse à une perturbation .. Exo 341 (problème des retards)................................................. 11 questions sur la régulation PI et PID .......................... rnmmmm QUIZ n°66 Réglementation sur les fluides frigorigènes Les différentes évolutions ................................................. Contrôle des compétences et des connaissances des professionnels Tour d’horizon des changements apportés par les H F C .......... Problèmes avec par les nouveaux fluides 11 questions (réglementation et nouveaux fluides) . . . . Nouveau QUIZ n°67 Les différents fluides de drop-in et de rétrofit .............. Conversion à un nouveau fluide frigo Analyse des différentes méthodes de récupération........ Récupération des fluides frigorigènes Exo 342 (groupe de transfert)......................................... Exo 343 (purge du groupe de transfert) ........................ 11 questions sur la récupération des fluides frigos . . . . nouveau QUIZ n°68 Méthode du triple vide, tube plongeur cassé, etc.............. Problèmes frigorifiques divers Exo 344 (charge en gaz d’un circuit et la bouteille givre) Analyse détaillée de ce problème souvent nég lig é........ L'hygrométrie en froid commercial Exo 345 (sélection du coupe évaporateur / compresseur) 11 questions sur le froid commercial ............................. nouveau QUIZ n°69 Les différentes techniques en froid positif et négatif . . . Froid commercial : le dégivrage Exo 346 (utilisation d’un pressostat BP de régulation).......... Exo 347 (dégivrage par gaz chauds)....................................... Exos 348 + 349 (par gaz chauds et par inversion de cycle) 11 questions sur les techniques de dégivrage........ QUIZ n°70 nouveau Froid commercial : questions diverses Thermostats, compresseurs BP, MP et HP, vanne à P. constante Fonctionnement du système ....................................... La HP flottante nouveau 11 questions sur le froid commercial ......................... QUIZ n°71 nouveau Le diagramme enthalpique Exo 350 (repérage des zones du diagramm e)............ nouveau Exo 351 (tracé d’un diagramme sim plifié)................ nouveau Exo 352 (tracé d’un cycle complet) ........................... nouveau Exo 353 (bilan des puissances mises en jeu) ............ nouveau Exo 354 (conséquences d’une augmentation de la HP) Exo 355 (conséquences d’une diminution de la BP) . nouveau Exo 356 (conséquences des PdC à l’aspiration)........ nouveau 11 questions sur le diagramme enthalpique .............. QUIZ n°72 nouveau Exo 357 (rajout d’un sous-refroidisseur évaporatif) .. nouveau Le C02 utilisé comme fluide frigorigène Présentation et problèmes posés pour son utilisation . nouveau Analyse détaillée du fonctionnement ......................... Le C02 utilisé en régime subcritique nouveau Exo 358 (étude d’une cascade HFC-C02) ................ nouveau Exo 359 (fonctionnement en simple étage)................ Le C02 utilisé en régime transcritique nouveau Exo 360 (comment améliorer le fonctionnement ?) . . nouveau 11 questions sur le C02 (nom de code R744) .......... QUIZ n°73 La régulation PID

.1173 .1177 .1179 .1182 .1183 .1184 .1183 .1199 .1200

.1205 .1219 .1221

.1224 .1225 .1227 .1231 .1235 .1237 .1239 .1241 .1245 .1247 .1252 .1253 .1259 .1262 .1263 .1267 .1270 .1272 .1273 .1275 .1277 .1279 .1280 .1284 .1287 .1290 .1293 .1295 nouveau .1298

12-

SOMMAIRE

La relation pression-température est à la base de nombreux phénomènes ayant pour siège aussi bien l'évaporateur et le condenseur qu’une simple bouteille du fluide frigorigène. Aussi n’est-il pas mutile de bien la comprendre en l’expliquant de façon simplifiée.

A) Ébullition de l’eau par tirage au vide : Nous savons tous que pour provoquer l’ébullition de l’eau il suffit de la chauffer et qu’à la pression atmosphérique, l’eau “ bout ” à 100°C. Nous savons également qu’il ne faut absolument pas laisser la moindre trace d’humidité à l’intérieur d’un circuit frigorifique sous peine de provoquer des acides destructeurs (c’est pourquoi nous tirons au vide ies installations et nous installons un filtre déshydrateur). Pourtant, quand nous “ tirons au vide ” un circuit frigorifique afin de le déshydrater, le circuit se trouve à la température ambiante et l’eau potentiellement contenue par ce circuit est également à la température ambiante, c’est à dire à une température bien inférieure à 100°C. Alors, que se passe-t-il lorsque nous tirons au vide ? L'expérience ci-dessous, facile à réaliser, nous prouve l’efficacité du tirage au vide pour provoquer '.'ébullition de l’eau. Prenons une bouteille contenant de l’eau, par exemple à 30°C. Raccordée à l’air libre, c’est à dire à la pression atmosphérique, on voit que l’eau reste immobile dans le fond de la bou­ teille et qu’elle ne ~ bout ” absolument pas. A présent, si l’on raccor­ de une puissante pompe à vide sur la bouteille et qu’on la démarre, que constate-t-on ? La pression lue au manomètre diminue alors rapidement et on constate que l’eau se met à bouillir, bien que sa température ne soit que de 30°C !

Comprenez bien que si l'on pose la main sur la bouteille on ne risque absolument pas de se brûler puisque l ’eau est à 30°C !

LA RELATION PRESSION-TEMPÉRATURE : EXPLICATIONS

FROID

LA RELATION PRESSION-TEMPERATURE EXPLICATIONS

FROID

Ce phénomène peut s’expliquer très simplement de la façon suivante : La surface de l’eau est soumise à l’action conjuguée de 2 forces qui agissent en sens inverse : ►La première est une Force interne au liquide (Fi), dirigée de bas en haut, et qui tend à faire sortir l’eau du récipient. ►La seconde est une Force externe (Fe) qui tend au contraire à maintenir l’eau à l’intérieur du récipient.

Tant que ces 2 forces antagonistes Fi et Fe restent égales, elles se neutralisent. La surface de l ’eau reste alors plane et horizontale et il ne peut rien se passer de visible dans le récipient.

Le tirage au vide provoque rébullition : Lorsque l ’on tire au vide le récipient, on ne modifie pas la force interne Fi de l ’eau. Par contre, on abaisse très fortement la pression au-dessus du liquide, ce qui diminue énormément la force externe Fe. Dès que Fe devient inférieure à Fi, l’eau ne peut plus être maintenue dans le récipient. Elle commence alors à en sortir sous forme de vapeurs : on dit que l’eau “ bout ”.

Le chauffage de l’eau provoque également l'ébullition : En chauffant l’eau du récipient, on augmente la force interne Fi du liquide (et on ne modifie pas la force externe Fe, c’est à dire la pression atmosphérique). Lorsque Fi devient supérieure à Fe, la force externe ne peut plus maintenir l’eau dans le récipient et l’ébullition commence.

Ainsi, pour faire bouillir un liquide, il suffit soit d ’augmenter sa pression interne (en réchauffant le liquide), soit de diminuer la pression externe au-dessus de sa surface libre (en tirant au vide le récipient).

LA RELATION PRESSION-TEMPÉRATURE EXPLICATIONS

A l’inverse, nous savons que plus l’altitude augmente, moins il y a d’air et plus la pression atmosphérique diminue. C’est pourquoi l’eau commence à bouillir par exemple à 90°C à 3000 m d’altitude puisque le manque d’air provoque une réduction de la force Fe.

FROID

C’est pourquoi, alors que l’eau bout à 100°C quand Fe est égale à la pression atmosphérique, sa température d’ébullition augmente par exemple à 120°C dans une cocotte minute dans laquelle la pression Fe est maintenue à 2 bar.

Si Comment faire bouillir de l’eau en l’aspergeant d ’eau froide : Cens l’expérience précédente, nous avons provoqué .‘ébullition de l’eau en tirant au vide le récipient de sorte i rompre l’équilibre entre Fe et Fi.

Quand on arrête le tirage au vide, la pression remonte légèrement...

lorsque l’eau “ bout ” abondamment, si on ferme la vanne rermettant d’isole: le bouteille, alors l’ébullition s’arrête rapidement (on peut ionc conclure que les 2 forces Fe et Fi se sont égalisées). l'arrêt de l’ébullition s’explique par le fait que les très nombreuses molécules de vapeur d’eau qui sortent du liquide pendant l’ébullition provoquent au for et à mesure une remontrée de la pression au-dessus du liquide puisque la ■m e d’isolement est fermée. lorsque la remontée de la pression est suffisante pour créer un nouvel équilibre Fe = Fi, le processus u'ébullition s’arrête tout naturellement. Mais, l ’ébullition étant arrêtée, si on fait couler de l ’eau froide sur la bouteille, elle recommence de plus belle ! Ce phénomène qui semble extrêmement paradoxal à première vue est pourtant facilement explicable. En fait, la faible masse de vapeur d’eau située en haut du récipient se refroidit beaucoup plus rapidement que l’importante masse d’eau à l’état liquide qui se trouve en dessous. En conséquence, la contraction de la vapeur d’eau est plus importante que celle de l’eau liquide et la force externe Fe (due à la vapeur d’eau) diminue plus rapidement que la force interne Fi (due à l’eau). Dès que Fe devient inférieure à Fi, l’équilibre est rompu et l’ébullition reprend tout natu­ rellement. Cette expérience facile à réaliser et qui a permis à l ’auteur de gagner de nombreux paris, est connue sous le nom de ballon de Franklin. LA RELATION PRESSION-TEMPÉRATURE : EXPLICATIONS

- 15 -

FROID

Q Différence de masse volumique entre un liquide et sa vapeur : Rappelons que la masse volumique d’un corps nous indique la masse d’une unité de volume de ce corps (par exemple, nous savons que 1 litre d’eau a une masse de 1 kilogramme). Dans le cas du 41 OA, 1 litre de liquide à 21°C a une masse d’environ 1,01 kg mais 1 litre de vapeurs à 21 °C (et à la même pression) a une masse de l’ordre de 0,087 kg soit 1,01 /0,087 = environ 12 fois moins. A 21°C, 12 litres de vapeurs de R410A ont donc la même masse que 1 litre de R410A liquide.

12 litres de R410A

1 litre de R410A

c ^ û 1

J

1,01 kg de R410A LIQUIDE à 21°C

ûûüüûû ûûûüftû I 1,01 kg de R410A G AZEUX à 21 °C

En conséquence, lorsque du R410A liquide se vaporise à 21°C, les vapeurs produites occupent un volume 12 fois plus grand que celui occupé précédemment par le liquide qid leur a donné naissance. A titre informatif, notez que ce rapport serait d’environ 44 avec du R134a, de 25 avec du R407C, de 19 avec du R404A et de 31 avec du R22, ce dernier fluide étant aujourd’hui interdit. Cela signifie qu’une masse de liquide occupe toujours beaucoup moins de volume que la même masse de gaz à la même pression.

Cela explique pourquoi dans un circuit frigorifique le diamètre de la ligne liquide est toujours plus petit que le diamètre du tube de refoulement, bien que les pressions dans ces 2 tuyauteries soient sensiblement identiques.

D) Relation Pression-température : Les manomètres frigorifiques utilisés pendant de très nombreuses années indiquaient les relations pression-température pour les 3 fluides frigorigènes les plus courants à cette époque (R12, R22 et R502). L’interdiction progressive de ces fluides nous a amené au fur et à mesure à nous familiariser avec les nouveaux fluides utilisés à notre époque (R134a, R404A, R407C, R410A, etc.), même si certains sont contestés. Dans le but de renforcer notre compréhension des phénomènes intervenant dans les circuits frigorifiques, examinons la figure ci-contre et essayons d’imaginer ce qui va se passer à l’intérieur de ce récipient contenant du R410A liquide lorsque sa température va augmenter. LA RELATION PRESSION-TEMPÉRATURE : EXPLICATIONS

15,2 bar

En 1, le récipient contient du R410A à 16°C et un manomètre indique une pression dans la bouteille d’environ 12 bar.

18 bar

Si la température augmente, le liquide se dilate et son niveau monte dans la bouteille, ce qui entraîne une réduction du volume offert aux vapeurs.

16°C

24°C

Tout se passe donc comme si les vapeurs étaient comprimées, ce qui provoque une augmentation de la pression dans le récipient au for et à mesure de l’augmentation de la température.

30°C

Quand la température augmente, la pression dans la bouteille augmente également.

C'est pourquoi en 2, la température étant de 24°C, le manomètre indique 15,2 bar.

Si la température continue d’augmenter jusqu'à 30°C par exemple, le volume offert aux vapeurs diminue encore et la pression s'élève pour atteindre environ 18 bar dans notre exemple. En résumé, quand la température du liquide augmente, sa force interne Fi augmente et une petite quantité de liquide commence à se vaporiser. Les vapeurs ainsi produites auraient besoin d'un volume environ 12 fois plus important (avec du R410A) que le volume du liquide qui leur a donné naissance (voir page précédente). Mais comme le volume offert aux vapeurs se réduit à cause de la dilatation, la pression s'élève imsi que la force externe Fe jusqu'à rétablir l'équilibre Fi = Fe.

• \ Ainsi, un mélange de vapeurs avec le liquide qui leur a donné naissance (qu'on appelle vapeurs saturées ou saturantes), obéit à des relations très précises (qui dépendent du liquide) et qui lient la température du mélange à sa pression. EXERCICE 1 Soit deux bouteilles contenant chacune un mélange de liquide et de vapeurs de R410A à la même température de 16°C. Dans la première bouteille, la hauteur du liquide est 4 fois plus importante que dans la seconde bouteille. Sachant que la pression dans la première bouteille est de 12 bar, quelle sera la pression indiquée par un manomètre raccordé sur la seconde bouteille ? (Solution page suivante) LA RELATION PRESSION-TEMPÉRATURE : EXPLICATIONS

FROID

12 bar

FROID

Solution de ['exercice 1 : La force interne d’un liquide dépend uniquement de sa nature (R134A, R404A, R407C, R410A, etc.) et de sa température. Elle est complètement indépendante du niveau 12 bar 12 bar 12 bar de liquide. A la même température, l'équilibre s'établit donc à une pression qui ne dépend absolument pas de la quantité de liquide.

R410Aà 16°C R410A à 16°C R410Aà 16°C La force interne du liquide dépend uniquement de sa nature (R404A, R407C, R410A, etc.) et de sa température. Elle est complètement indépendante du niveau du liquide.

O

Une seule molécule de liquide en contact avec la vapeur suffit pour que la relation pression température puisse s'exercer.

En conséquence, le R410A étant également à 16°C dans la seconde bouteille, la pression lue au manomètre sera aussi de 12 bar.

Rappelons-nous que la pression est complètement indépendante du niveau du liquide et qu 'elle dépend uniquement de sa température. C'est cette propriété qui permet de graduer les manomètres frigorifiques en température, en plus de la pression.

Avec la prolifération des nouveaux fluides frigorigènes, prenez l'habitude de raisonner en température plutôt qu 'en pression. Vos raisonnements seront alors complètement indépendants du fluide frigorigène utilisé, vous limiterez les risques d'erreurs et vous gagnerez énormément de temps !

LA RELATION PRESSION-TEMPÉRATURE : EXERCICE

Observons le schéma ci dessous, représentant l'intérieur d'un condenseur à air, sur un circuit frigorifique fonctionnant tout à fait normalement.

La pression dépend du fluide frigorigène

R22 : 14 bar R404A : 16 bar R410A : 22 bar

La pression n’a pas varié

Point A : Les vapeurs de fluide frigorigène surchauffées à environ 60 à 70°C (selon le fluide) quittent le refoulement du compresseur et pénètrent dans le condenseur à une pression qui dépend également du fluide utilisé (par exemple 14 bar avec du R22 ou 16 bar avec le R404A ou 22 bar : . ec le R410A). Entre A et B : Les vapeurs se désurchauffent à pression constante (leur température diminue). Point B : La première gouttelette de fluide liquide condensé apparaît. La température est alors égalé à 38°C et la pression n’a pas varié : toujours environ 14 bar avec du R22 ou 16 bar avec du ou 22 bar avec du R41OA. Entre B et C : Les molécules de gaz à 38°C continuent à se condenser au contact de l’air plus frais : -i balaye le condenseur. Il y a donc de plus en plus de liquide, et de moins en moins de vapeurs. La pression et la température sont constantes, en suivant la relation pressiontempérature du fluide frigorigène utilisé (14 bar avec du R22, 16 bar avec du R404A ou 22 bar avec du R4I0A). -oint C : La dernière molécule de gaz se condense à 38°C : il y a alors 100% de liquide. La Température et la pression sont restées constantes à environ 38°C et toujours environ 14 bar avec _- R22. 16 bar avec du R404A ou 22 bar avec du R410A. Entre C et D : Tout le fluide frigorigène étant condensé, il y a 100% de liquide qui continue à se --:r : ;dir au contact de l'air qui ventile le condenseur. - :nt D : A la sortie du condenseur, il n'y a que du liquide. La pression n’a pas varié mais la :;mrerature de ce liquide a diminué par exemple jusqu'à environ 32°C.

CONDENSEUR À AIR : FONCTIONNEMENT NORMAL

FROID

CONDENSEUR A AIR : FONCTIONNEMENT NORMAL