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Auteur(s)
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Georges VRINAT : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers et de l'Institut français du froid industriel - Membre de l'Association française du froid – Expert frigoriste
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Les échangeurs thermiques jouent un rôle essentiel dans les machines frigorifiques, où ils constituent les interfaces entre le fluide frigorigène et les milieux extérieurs. À ce titre, leur diversité de formes, de tailles et d"applications est tout à fait remarquable et leur poids économique est important.
Au cours de ces dernières années, comme cela a été le cas pour les compresseurs, leur évolution a été accélérée par :
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l'apparition de nouveaux frigorigènes présentant des spécificités particulières, tels les hydrofluoro-carbures HFC avec des glissements de température ou des pressions de saturation élevées et également le retour de l"anhydride carbonique ;
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les études approfondies par les laboratoires de recherche sur l'amélioration des échanges de chaleur, lors de l"ébullition et de la condensation des frigorigènes ;
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la mise au point par les fabricants d"échangeurs de nouveaux profils de tubes et d"ailettes complexes ;
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la nécessité du confinement des frigorigènes, et en corollaire, la réduction des charges ;
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la réduction des volumes et des coûts imposée par les marchés de la distribution et de la climatisation.
Aujourd"hui, on se trouve en présence de nouvelles techniques de définition des échangeurs qui font appel, le plus souvent à des logiciels de sélection qui épargnent, aux ingénieurs de projet, le souci de faire des calculs plus ou moins fastidieux.
Pour plus de détails, le lecteur se reportera au dossier « Échangeurs de chaleur » [B 2 340].
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Capacités sous pression
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4. Condenseurs
Dans toute machine frigorifique, le condenseur est l'appareil qui sert à évacuer la chaleur de désurchauffe, de condensation et de sous-refroidissement, dont on rappelle qu'elle est constituée par la somme de la chaleur extraite à l'évaporateur et du travail de compression. Dans une pompe à chaleur, cet appareil, qui joue le même rôle, devient l'émetteur de chaleur.
Dans les installations en cascade, qui, par définition, comportent deux circuits fonctionnant chacun avec un fluide particulier, l'évaporateur de l'installation à haute température (par exemple, R717 (ammoniac)) est le condenseur de l'installation à basse température (par exemple, R744 (CO 2)).
Les condenseurs se répartissent en trois catégories, suivant la nature de la source chaude [27] [28] :
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condenseurs à air ;
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condenseurs à eau ;
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condenseurs à évaporation d'eau.
Leur dimensionnement a une incidence directe sur la consommation énergétique du système. Chaque degré de variation de la température de condensation entraîne une variation concomitante de la puissance absorbée de 4 % environ.
4.1 Condenseurs à air
Les condenseurs à air utilisent le fluide le plus abondant, le plus médiocre sur le plan thermique, mais aussi le moins coûteux. Le principal facteur qui influe sur le comportement du condenseur est la température sèche de l'air. Sur un même site, elle est souvent variable : d'une saison à l'autre, entre le jour et la nuit, dans la journée, d'une heure à l'autre. On conçoit, dès lors, qu'il soit nécessaire de faire le choix d'une valeur de référence pour cette température, qui servira à déterminer la surface d'échange du condenseur et, ensuite, à connaître les valeurs maximale et minimale que prendra la température de condensation en fonction de la température extérieure.
Dans le cas d'une pompe à chaleur air/air ou eau/air, le problème se pose d'une manière différente, puisque la température de l'air entrant dans le condenseur est fixée.
On ne parle dans ce dossier que des condenseurs à ventilation forcée, que l'on trouve dans la plupart des installations commerciales ou industrielles. Il existe naturellement des condenseurs à air à convection naturelle, qui sont utilisés sur les appareils électroménagers, réfrigérateurs,...
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Condenseurs
ANNEXES
- 1 Données statistiques et économiques
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2 À lire également dans nos bases
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3 Sources bibliographiques
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4 Outils logiciels (liste non exhaustive)
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5 Événement
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6 Normes et standards
- 6.1 Normes internationales ISO
- 6.2 Normes européennes EN 6.2.1 Partie 1 : exigences de base, définitions, classification et critères de choix
- 6.3 Normes d'essais françaises NF
6.2.2 Partie 2 : conception, construction, essais, marquage et documentation
6.2.3 Partie 3 : installation in situ et protection des personnes
6.2.4 Partie 4 : fonctionnement, maintenance, réparation et récupération
- 7 Réglementation
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