Un compresseur de réfrigérateur est le centre du cycle de réfrigération. Il fonctionne comme une pompe pour contrôler la circulation du réfrigérant et ajoute une pression au réfrigérant pour le réchauffer. Le compresseur aspire également les vapeurs de l'évaporateur pour maintenir une pression et une température inférieures avant de les envoyer au condenseur.
Le cycle de réfrigération
Une compréhension approfondie du rôle d'un compresseur frigorifique ne peut exister sans une discussion du cycle de réfrigération, qui consiste essentiellement en la transformation d'un liquide en un gaz et inversement. (Si les détails ne vous intéressent pas, ignorez simplement cette étape.) Un circuit de réfrigération comporte cinq étapes principales: évaporation, compression, condensation, réception et détente. 1) Évaporation: le réfrigérant liquide entre dans l’évaporateur. Il absorbe la chaleur quand il s'évapore, ce qui produit un refroidissement. Le réfrigérant de l'évaporateur est envoyé dans un réservoir sous forme de gaz surchauffé faible ou saturé. La pression dans le réservoir augmente jusqu'à égaler la pression dans l'évaporateur. Le flux de réfrigérant s'arrête et la température dans le réservoir et l'évaporateur monte à la température ambiante. 2) Compression: Pour maintenir les pressions et températures plus basses nécessaires, un compresseur est nécessaire pour éliminer la vapeur. Le circuit de réfrigération étant fermé, l'équilibre est maintenu. Cela signifie que si le compresseur élimine les vapeurs plus rapidement qu'il ne peut être formé, la pression chutera et la température dans l'évaporateur. Alternativement, si la charge sur l'évaporateur augmente et que le réfrigérant s'évapore plus rapidement, la température et la pression dans l'évaporateur augmenteront. L'énergie nécessaire à un compresseur est appelée entrée de compression et est transférée à la vapeur de réfrigération. 3) Condensation: après avoir quitté le compresseur, le réfrigérant passe dans le condenseur, ce qui dégage de la chaleur qui est transférée dans l'air ou dans l'eau à une température plus basse. La quantité de chaleur dégagée est la chaleur absorbée par le réfrigérant dans l'évaporateur, plus la chaleur créée par l'entrée de compression. Le sous-produit de ceci est que la vapeur se transforme en un liquide, qui est ensuite envoyé au récepteur. 4) Réception: la pression dans le récepteur est supérieure à la pression dans l'évaporateur en raison de la compression et doit donc être abaissée pour correspondre à la pression d'évaporation. Ceci est réalisé grâce à l'utilisation d'un détendeur. 5) Expansion: Avant que le liquide n'entre dans le détendeur, la température sera juste en dessous du point d'ébullition. La réduction soudaine de la pression dans le détendeur provoque l'ébullition et l'évaporation du liquide. Cette évaporation a lieu dans l'évaporateur et le circuit est complet. Le fonctionnement d'une installation de réfrigération implique de nombreuses températures différentes, mais en principe, il n'y a que deux pressions: la pression d'évaporation et la pression de condensation.
Les types
Les principaux types de compresseurs de réfrigération sont alternatifs, à vis, à spirales et centrifuges. Ils sont utilisés dans les applications de réfrigération, de pompes à chaleur et de climatisation, telles que la transformation des aliments, les patinoires et les arénas et la fabrication de produits pharmaceutiques.
Compresseurs à vis rotatifs
Les compresseurs à vis rotatifs ont des broches à vis qui compriment le gaz lorsqu’il entre de l’évaporateur. Le compresseur à vis se caractérise par un fonctionnement en douceur et une maintenance minimale; généralement, ces compresseurs ne nécessitent que des changements d'huile, du filtre à huile et du séparateur air / huile. Des contrôleurs à microprocesseur sont également disponibles pour les compresseurs rotatifs standard, ce qui permet au rotatif de rester chargé 100% du temps. Il existe deux types de compresseurs à vis rotatifs: simple et double.
Compresseurs à pistons
Un compresseur alternatif utilise un mécanisme de déchargement actionné par un piston avec des broches à ressort pour lever la plaque de la soupape d'aspiration de son siège, permettant à l'unité d'être utilisée à n'importe quel rapport de pression. Cette action est similaire à un moteur à combustion interne dans une voiture. Ce type de compresseur est efficace en fonctionnement à pleine charge et à charge partielle. D'autres avantages incluent des commandes simples et la possibilité de contrôler la vitesse grâce à l'utilisation de courroies. Le compresseur alternatif est utilisé dans les applications à faible puissance.
Compresseurs Scroll
Les compresseurs Scroll fonctionnent en déplaçant un élément spiralé à l'intérieur d'une autre spirale fixe pour produire des poches de gaz qui, lorsqu'elles deviennent plus petites, augmentent la pression du gaz. Lors de la compression, plusieurs poches sont compressées à la fois. En maintenant un nombre pair de poches de gaz équilibrées sur les côtés opposés, les forces de compression à l'intérieur du spiral équilibrent et réduisent les vibrations à l'intérieur du compresseur. Ce type de compresseur utilise la conception en spirale au lieu d’un cylindre fixe, d’un piston ou d’un mécanisme de compression unilatéral, ce qui élimine l’espace perdu dans la chambre de compression et élimine la nécessité de comprimer le gaz à plusieurs reprises pendant le cycle (recompression). Cela réduit l'utilisation d'énergie.
Compresseurs Centrifuges
Les compresseurs centrifuges compriment le gaz réfrigérant grâce à la force centrifuge créée par les rotors tournant à grande vitesse. Cette énergie est ensuite envoyée à un diffuseur qui en convertit une partie en pression accrue. Pour ce faire, il dilate la région du volume d’écoulement afin de ralentir la vitesse d’écoulement du fluide de travail. Les diffuseurs peuvent utiliser des profils aérodynamiques, également connus sous le nom d'aubes, pour améliorer cela. Les compresseurs centrifuges conviennent à la compression de gros volumes de gaz à des pressions modérées.
