Choix du détendeur

Critères de choix énergétiques Choix du type de détendeur Dimensionnement du détendeur Détendeur électronique. (Source : Danfoss).

En bref !

Critères de choix énergétiques Les critères de choix énergétiques des détendeurs sont : la gestion intelligente de la surchauffe; la capacité à travailler à des pressions d'entrée faibles pour favoriser le choix d'une stratégie de température de condensation basse.

Choix du type de détendeur Les détendeurs thermostatiques sont souvent retenus pour leurs coûts réduits et leur capacité à gérer relativement bien la surchauffe au niveau de l'évaporateur. Quant au détendeur électronique, il commence à être régulièrement retenu pour ses aptitudes à : gérer la surchauffe correctement en "collant" à la valeur minimale de surchauffe stable et d'assurer ainsi un remplissage optimal de l'évaporateur quelle que soit la charge à l'évaporateur; s'intégrer dans des systèmes de régulation globaux (régulation flottante de la pression de condensation par exemple) et communs ; de mieux supporter les faibles différences de pression entre ses orifices lorsque l'on veut réduire au maximum la pression de condensation. Le choix d'un détendeur électronique est donc principalement énergétique. Certains constructeurs parlent de temps de retour de l'ordre de 2,5 ans sur le surinvestissement.

Dimensionnement du détendeur Un surdimensionnement du détendeur électronique permet de mieux accepter les pressions de condensation faibles réglées par la régulation flottante au niveau de la pression de condensation.

Critères de choix énergétiques

Le choix énergétique d'un détendeur est lié à sa capacité à gérer une surchauffe à la sortie de l'évaporateur le plus proche de la courbe de la valeur minimale de surchauffe stable tout en gérant le problème de différence pression minimale nécessaire à baisser la température de condensation (un des critères énergétiques principaux du cycle frigorifique). En d'autres termes, les critères de choix énergétiques des détendeurs sont :

• la gestion intelligente de la surchauffe;
• la capacité à travailler à des pressions d'entrée faibles pour favoriser le choix d'une stratégie de température de condensation basse.

Choix du détendeur

Auparavant, le détendeur thermostatique intégré au meuble frigorifique s'imposait. Mais à l'heure actuelle, de par les développements technologiques importants, surtout dans le domaine électronique et numérique, le choix entre différents types de détendeur est possible, à savoir entre un :

• détendeur thermostatique;
• détendeur électronique.

Détendeur thermostatique

Le choix d'un détendeur thermostatique est dicté, pour la plupart des cas, par un choix économique au niveau de l'investissement.

Avantages et inconvénients des détendeurs thermostatiques :

(+) ne nécessite que très peu de matériel, à savoir : le détendeur proprement dit intégrant la mesure de la température de condensation; le bulbe et son capillaire mesurant la température du fluide réfrigérant à la sortie de l'évaporateur. un coût d'investissement faible; une très bonne fiabilité; un réglage relativement simple; un coût de maintenance également plus faible; ... (-) ne travaille correctement qu'à des p faibles en réduisant le taux de remplissage de l'évaporateur; sa régulation n'est pas très fine par rapport à celle des détendeurs électroniques; précision limitée dans la mesure de la surchauffe.

Détendeur thermostatique.
(Source : Danfoss).

Détendeur électronique

Le détendeur électronique n'est à proprement parlé pas une toute nouvelle technologie. Pourtant, même à l'heure actuelle, dans beaucoup de projets, les concepteurs proposent encore trop souvent les détendeurs thermostatiques.

Le "nerf de la guerre" est naturellement son coût. Les constructeurs sont clairs à ce niveau. Mais bien qu'il y ait encore des différences de prix au désavantage des détendeurs électroniques, les constructeurs annoncent des temps de retour simple entre 1 et 2,6 ans pour le choix d'un détendeur électronique par rapport à un thermostatique lorsque l'on prend en compte sa capacité à optimiser le fonctionnement de l'évaporateur.

(+) très grande fiabilité; optimise la surchauffe dans l'évaporateur; peut être interfacé avec un régulateur qui permet de centraliser la régulation de tous les composants du circuit frigorifique et optimiser le fonctionnement de l'ensemble de l'installation; travaille correctement à des p faibles lorsque l'on veut travailler à des pressions de condensation faibles (amélioration de la performance du compresseur); ... (-) coût élevé; ...

Comparaison des détendeurs électroniques et thermostatiques

Pas de doute que la technologie du détendeur électronique avance considérablement. L'avantage du détendeur électronique, associé avec une régulation électronique générale du meuble permet d'optimiser le passage du fluide frigorigène suivant la charge de l'évaporateur.

En fait c'est la régulation de la surchauffe à la sortie de l'évaporateur qui conditionne l'ouverture ou la fermeture du détendeur. Cette régulation "auto-adaptative" se base sur le principe que l'évaporateur de chaque meuble du magasin a une valeur minimale de surchauffe stable qui évolue en fonction de la charge Q₀ de l'évaporateur.

Plus la réponse du détendeur "colle" avec la courbe de valeur minimale de surchauffe stable, meilleure sera l'efficacité de l'évaporateur et du compresseur; ce qui est le cas des détendeurs électroniques.

Pour en savoir plus sur la comparaison entre les détendeurs thermostatiques et électroniques, cliquez ici

Selon un fabricant d'équipement de régulation, le choix d'un détendeur électronique permettrait de réduire de l'ordre de 12 % les consommations énergétiques des compresseurs.

Dimensionnement du détendeur

Suivant le type de réfrigérant, qu'ils soient thermostatiques ou électroniques, la règle de sélection des détendeurs appliquée par un fabricant de meubles frigorifiques se base sur : la puissance utile et la température d'évaporation en chambre d'essai pour une classe d'ambiance 3 (25°C, 60 % HR d'humidité relative); une pression de condensation correspondant à la température de 35°C; un sous-refroidissement de 10 K. Les données frigorifiques sont établies pour des meubles ayant des détendeurs réglés pour obtenir une surchauffe de l'ordre de 5 K.

En détente directe, considérant que le détendeur fait partie d'un circuit dont les équipements ont une influence directe les uns sur les autres, son dimensionnement doit tenir compte aussi de la pression et, par conséquent, de la température de condensation. Avec les nouvelles techniques électroniques de régulation en mode "flottant" (variation de vitesse du compresseur et des ventilateurs du condenseur), on essaye de maintenir la température de condensation à des valeurs proches de 20°C, ce qui permet d'améliorer de manière importante l'efficacité du cycle frigorifique.

Régulation complète du cycle frigorique et en particulier la régulation en pression "flottante" de condensation.

Une température ou pression faible au niveau de la ligne liquide (après le condenseur) peut entraîner un fonctionnement aléatoire dans le cas du choix d'un détendeur thermostatique. En effet, pour que le remplissage de l'évaporateur soit correct en fonction de la charge frigorifique, un détendeur thermostatique nécessite une pression différentielle entre son entrée et sa sortie minimum.

Le problème peut être résolu par le choix d'un détendeur électronique surdimensionné en terme de débit. En effet pour une même puissance frigorifique nécessaire pour alimenter l'évaporateur, un détendeur électronique surdimensionné pourra travailler à des pressions d'entrée faibles tout en maintenant un remplissage correct de l'évaporateur.

Un fabricant annonce un temps de retour de l'ordre de 2,6 ans pour le dimensionnement d'un détendeur électronique de capacité frigorifique nominale double de celle initialement choisie.

Exemple Un fabricant annonce un temps de retour de l'ordre de 2,6 ans pour le dimensionnement d'un détendeur électronique de capacité frigorifique nominale double de celle initialement choisie. On voit sur le diagramme ci-dessus que : Le modèle de base a d'abord été choisi pour donner une puissance frigorifique de l'ordre de 21 KW. Le modèle surdimensionné peut donner la même puissance frigorifique que le modèle de base, mais pour des pressions différentielles très basses (de l'ordre de 2 bars).