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    DETENDEUR

    I/ GENERALITES

    1) Définition

    Les systèmes de détentes ont pour rôle d’injecter à l’évaporateur la quantité de fluide
    frigorigène nécessaire pour absorber l’apport calorifique en provenance du milieu à
    refroidir.

    Basse pression Haute pression

    Compresseur

    Vapeur Vapeur

    Liquide Liquide

    Détendeur

    2) Rôle

    Abaisser la pression du liquide haute pression,


    Régler le débit de ce liquide pour permettre un bon équilibre entre l’alimentation de
    l’évaporateur et l’aspiration du compresseur,
    Contrôler l’évaporation complète du fluide dans l’évaporateur en contrôlant une
    « surchauffe ».
    DETENDEUR

    II) LE CAPILAIRE

    1) Fonctionnement

    C’est un restricteur non réglable dont la résistance à l’écoulement du FF représente la


    perte de charge voulue entre le condenseur et l’évaporateur.

    Le débit de FF d’un capillaire est fonction :


    → des caractéristiques du tube (rugosité, longueur),
    → de la différence de pression : pression condenseur- pression évaporateur,
    → de la nature du FF,
    → de l’état du FF.

    2) Technologie

    Le détendeur capillaire est un tube de cuivre de longueur variable et


    dont le diamètre intérieur est compris entre 0,8 et 2,4 [mm].

    La longueur du tube capillaire est déterminée expérimentalement ; le


    tube capillaire ne doit être ni trop long, ni trop court.

    Remarque :
    • A l’arrêt du compresseur, les pressions s’égalisent, ce qui facilite le démarrage
    suivant. Cette caractéristique permet d’employer des moteurs d’entraînement des
    compresseurs à faible couple de démarrage.
    • Il n’y a généralement pas de bouteille accumulatrice pour les installations
    frigorifiques utilisant un capillaire. Il s’ensuit que la charge en FF est en général
    limitée et assez précise.
    DETENDEUR

    3) Avantages / Inconvénients

    Avantages :
    • Très économique,
    • Aucune pièce en mouvement, donc pas d’usure,
    • Il permet de réaliser un circuit parfaitement étanche,
    • Charge de FF relativement faible.
    • Utilisable pour des machines réversibles

    Inconvénients :
    • Ne règle pas le débit en cas de variation de fonctionnement du système,
    • Ne contrôle pas la surchauffe,
    • le coefficient de performance est moins bon car à chaque démarrage le compresseur
    doit rétablir la différence de pression entre le condenseur et l’évaporateur.
    • de par son faible diamètre, il est susceptible de se boucher.
    • Il est fragile.

    4) Utilisation :

    Le capillaire convient pour des installations de faible puissance thermique et peu


    variable.

    Exemples :

    climatiseurs de fenêtre,
    climatiseurs d’allège ou en plafonnier,
    armoires de climatisation de puissance frigorifique modeste.
    réfrigérateur ménager
    DETENDEUR

    III) DETENDEUR THERMOSTATIQUE

    Son rôle est d'assurer l'admission automatique du fluide frigorigène à l'évaporateur afin
    d'obtenir un remplissage optimal de celui-ci en fonction des apports calorifiques
    externe.

    Technologie

    A l’entrée du détendeur, un filtre à mailles très serrées protège le pointeau contre


    d’éventuelles impuretés présentes dans le circuit.

    Le soufflet (ou bien la cavité au-dessus de la membrane), le tube capillaire et le bulbe


    constituent le train thermostatique.

    Afin d’assurer un remplissage correct de l’évaporateur et la protection du compresseur (


    vapeurs surchauffées), la valeur de la surchauffe communément admise est comprise
    entre 4 et 7°C,
    4 < s < 7 [°C].

    Le bulbe, situé à la sortie de l’évaporateur et solidaire de la tuyauterie, capte la


    température du FF.
    DETENDEUR

    1) Le détendeur thermostatique à égalisation de pression interne

    Cas d'utilisation : On utilisera les vannes d'évaporation thermostatique à égalisation de


    pression interne pour les installations de faible puissance:-perte de charge dans
    l'évaporateur négligeable (évaporateur à une seule nappe)

    Principe de fonctionnement :

    Comme la pression est directement liée à la température, le détendeur régulera en


    fonction de la surchauffe à la sortie de l'évaporateur.

    Forces de fermeture:f2: force de poussée du ressort (réglable par vis)f'2:


    force exercée par la pression d'évaporation sur la membraneF2 = f2 + f'2

    Forces d'ouverture:F1: action de la pression du fluide du bulbe sur la


    membraneF1 = Pb x S

    si F1 > F2 ouverture du détendeur

    si F1 = F2 équilibresi F1 < F2 fermeture du détendeur

    Remarque:En régime permanent F2 est constante et égale à F1: le


    détendeur est en équilibre
    DETENDEUR

    2) Détendeur thermostatique à égalisation de pression externe

    Cas d'utilisation : On utilisera les vannes d'évaporation thermostatique à égalisation de


    pression externe pour les installations de forte puissance:-perte de charge non
    négligeable de l'évaporateur (évaporateur à plusieurs nappes)

    Principe de fonctionnement :

    La pression en sortie d'évaporateur est inférieure à la pression d'évaporation. Le


    détendeur permet de tenir compte de la perte de charge de l'évaporateur.

    Force de fermeture:
    f2: force de poussée du ressortf'2: force exercée par la pression de sortie
    d'évaporateur sur la membrane

    F2 = f '2 + f'2

    Force d'ouverture:
    F1: force exercée par la pression du bulbe sur la membrane

    si F1 > F2 le détendeur s'ouvre


    si F2 > F1 le détendeur se ferme
    si F1 = F2 équilibre
    DETENDEUR

    3) Détendeur avec limiteur de pression MOP (Maximum Operating Pressure) :

    Il est généralement utilisé lorsque le compresseur risque une surcharge à la mise en


    route de l'installation. Il est souvent utilisé pour les chambres froides à très basses
    températures.
    Cette charge s'obtient en réduisant la masse de fluide dans les bulbes.
    En dessous du point MOP, le détendeur MOP régule comme un détendeur traditionnel.
    Au dessus de la pression MOP, la surchauffe n'est plus contrôlée, le détendeur MOP se
    ferme. Il reste fermé jusqu'à ce que la pression d'évaporation redescende sous la
    pression MOP. Une fois cette condition satisfaite, il régulera à nouveau comme un
    détendeur traditionnel.

    4) A savoir

    a) Surchauffe anormale :
    Surchauffe importante > 8°C
    La dernière molécule de gaz s'évapore trop tôt. C'est le cas d'un manque de charge.
    Le détendeur est fermé, il ne laisse passer que peu de liquide, d'où la puissance
    frigorifique est faible. Le Dq sur l'air est faible. La BP est faible. On assiste à un
    givrage à la sortie du détendeur.

    b) Surchauffe trop faible < 5°C


    Ce régime de fonctionnement est particulièrement dangereux car le compresseur prend
    des "coups de liquide" et risque d'être sérieusement endommagé. Cela peut-être le cas
    d'un mauvais réglage du détendeur.
    Le détendeur est grand ouvert, il laisse passer du liquide. La puissance frigorifique est
    bonne, le Dq sur l'air est bon mais le compresseur risque les coups de liquide.

    c) Influence de la surchauffe sur la puissance frigorifique :


    Plus il y a du liquide dans l'évaporateur, plus la puissance frigorifique sera importante,
    attendu qu'il n'y a pas de liquide dans la zone de surchauffe. Cela revient à dire que la
    surchauffe doit être la plus faible possible sans toutefois risquer de coups de liquide au
    compresseur. Regler sa surchauffe entre 5°C et 8°C est un bon compromis entre bonne
    puissance frigorifique et risque minimum de coup de liquide.

    d) Influence de la température de l'air :


    Plus la température de chambre froide baisse et plus il faut une longueur importante de
    tube pour maintenir la surchauffe, on a donc moins de liquide dans l'évaporateur et le
    détendeur s'est fermé. La BP a chutée et la puissance frigorifique aussi. Le Dqtotal de
    l'évaporateur reste constant ainsi que %HR.
    DETENDEUR

    e) Pompage du détendeur :
    Le détendeur est réglé initialement pour assurer une surchauffe de 7°C.
    On ouvre le détendeur d'un tour, il se met à pomper. La surchauffe varie de 2 à 14°C.
    On ouvre le détendeur d'un tour, la surchauffe varie maintenant de 0°C à 12°C, en
    posant la main sur la conduite d'aspiration on sent distinctement les coups de liquide
    périodiques au compresseur.
    En fait, à chaque tour de vis, on a augmenté la puissance du détendeur. Quand le
    détendeur pompe, c'est l'indice que sa capacité est plus importante que la puissance
    frigorifique de l'évaporateur.

    f) Montage du détendeur thermostatique :


    Montage du bulbe :
    Le bulbe doit toujours être monté immédiatement en aval de l'évaporateur sur la partie
    horizontale de la conduite; pour l'installer, il faut tenir compte de la conduite
    d'aspiration dans une position comprise entre 4 et 8 heures.
    En effet, le signal du bulbe peut se trouver gêné par le retour de l'huile venant de
    l'évaporateur.
    Le bulbe se monte à contre courant. Ne jamais le monter trop près d'un piège à liquide.

    h) Montage de l'égalisation de pression :


    L'égalisation de pression doit toujours être montée en aval du bulbe.
    DETENDEUR

    i) Utilisation d'un distributeur de liquide :


    On utilise un distributeur de liquide lorsque l'évaporateur comprend plusieurs nappes.
    Cela implique également l'utilisation d'un détendeur thermostatique à égalisation de
    pression externe. La tête du distributeur devra être montée verticalement. Les
    capillaires du distributeur doivent être de diamètre et de longueur semblable. Au
    montage des capillaires, il faut éviter les poches de liquide. Pour obtenir une répartition
    satisfaisante du liquide, les chutes de pressions dans les différents capillaires et
    serpentins de l'évaporateur doivent être égaux.

    j) Réglage

    Matériel nécessaire :
    En plus d'un manomètre usuel, il faut disposer d'un thermomètre de préférence
    électronique dont on fixera la sonde au niveau du bulbe du détendeur.

    Réglage :
    Si le détendeur a été correctement sélectionné, son réglage d'usine maintien une
    surchauffe de 5°C. (la sélection dans les tables danfoss a donné Q nom détendeur = Fo).
    Si on a sous-dimensionné dans les valeurs acceptables par danfoss ( Q nominale
    détendeur < Fo <Q max détendeur = Q nominale x 1.2 ), il faudra légèrement ouvrir le
    détendeur.

    Pour que le réglage soit stable, la température du local à refroidir doit être proche de la
    température de coupure du thermostat.

    La technique consiste à mettre d'abord le détendeur à la limite du pompage, en


    conséquence:
    - si la surchauffe est stable, ouvrir le détendeur jusqu'à l'obtention du pompage
    - s'il pompe, le fermer.
    - Ne jamais manoeuvrer le détendeur de plus d'un demi tour à la fois. La limite du
    pompage peut se jouer au quart voir au 1/8 de tour près. Attendre au moins 15 minutes
    entre chaque modification du réglage.
    - Lorsque l'installation sera à la limite du pompage, il suffit de refermer le détendeur
    légèrement jusqu'à l'élimination du pompage.
    - Le détendeur sera ainsi réglé à la plus petite surchauffe qu'il est possible d'obtenir
    sur l'installation tout en assurant le remplissage optimum de l'évaporateur et cela sans
    aucun pompage. Durant le réglage, la HP doit être la plus stable possible car la capacité
    du détendeur en dépend.
    DETENDEUR

    k) Problème de réglage
    Impossibilité d'obtenir le pompage, le détendeur est sous dimensionné même ouvert à
    fond. - dû à la base du détendeur (cartouche d'orifice trop petite)
    - manque de charge
    - vaporisation partielle dans la conduite liquide
    Impossibilité d'éliminer le pompage, le détendeur est surdimensionné même fermé à
    fond - dû à la base du détendeur (cartouche d'orifice trop grand)
    - évaporateur trop petit

    l) Conclusion
    La pratique montre qu'après une modification de réglage thermostatique, il faut parfois
    plus de 20 minutes pour que l'installation se stabilise à nouveau.
    Le réglage du détendeur peut-être long, ne jamais le modifier sans raison. En outre, il
    conviendra de repérer le réglage initial.
    Pour ouvrir le détendeur sans toucher au réglage il suffit de chauffer son bulbe en le
    prenant dans la main.

    IV DETENDEUR ELECTRONIQUE

    1) Type Vanne magnétique

    Celle-ci assure la détente séquentielle dont le


    fonctionnement est chrono-proportionnel. Toutes les 6
    secondes la durée d'ouverture de cette vanne sera
    proportionnelle à la valeur de la surchauffe constatée.
    Si la surchauffe augmente, la durée d'ouverture
    augmente pendant ces 6 secondes. Si la surchauffe
    diminue, la durée d'ouverture de la vanne diminue
    durant les 6 secondes. Cette variation de durée
    d'ouverture permet de faire moduler la puissance de ce
    détendeur.

    2) Type pas-à-pas

    Il fonctionne sur le même principe que le détendeur thermostatique


    mais ce type de détendeur permet un réglage plus précis de
    l'évaporateur.
    Technologiquement, il dispose d'une vanne à pointeau, commandée par
    un moteur pas à pas à 2 500 positions.

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