Les compresseurs volumétriques
Les compresseurs volumétriques
Les compresseurs volumétriques représentent la majorité des compresseurs utilisés dans les systèmes frigorifiques ou climatiques.
Ils sont construis sur le principe de la loi des gaz parfaits à savoir :
Donc une réduction du volume entraîne une augmentation de la pression.
Les compresseurs volumétriques alternatifs
Appelés également compresseurs à piston, ils sont construit sur le principe bielle/vilebrequin. La rotation du vilebrequin entraîne la translation d'un piston dans un cylindre. Le vilebrequin ainsi que les bielles sont équipés de petits canaux pour permettre la lubrification de l'ensemble. Ils couvrent une très grande plage de puissance et d'utilisation. Ils sont utilisé avec tout type de fluide frigorigène.
Ils sont caractérisés par leur cylindrées ainsi que leur volume balayé.
Calcul du débit balayé
n = vitesse de rotation en tr/min
d = alésage en m
c = course en m
N = nombre de piston
La cylindrée du compresseur peut être déterminé par la formule suivante :
Ces compresseurs sont pourvus de dispositif obligeant la circulation du fluide dans un seul sens. Ce sont les clapets. l'élasticité de ces clapets mais surtout la différence de pression de part et d'autre des clapets entraîne un rendement volumétrique dépendant de la différence de pressions.
Attention :
Ce calcul est purement théorique et peut être très différent du rendement réel.
Principe de fonctionnement d'un compresseur à piston
Le processus de compression se passe en deux phases :
La phase d'aspiration
La phase de refoulement
Les points de bascule d'une phase à l'autre sont nommés les points morts.
Volume balayé
Volume aspiré
Type de compresseur à piston
Les compresseurs à piston sont de trois types :
hermétique
semi hermétique
ouvert
Les compresseurs hermétique.
Ils sont de conception simple, ne nécessitant aucun entretient particulier.
Ils sont réservés aux petites puissances.
Ils sont d'un coût peu élevé.
Les compresseurs semi hermétique ou hermétique accessible.
Leur conception permet le remplacement des pièces d'usure tel que les clapets ou pistons.
Ils couvrent la totalité des plages de puissance.
Les compresseurs ouverts.
Le compresseur est complètement dissocié du moteur d’entraînement. Cela permet de ne remplacer que le moteur en cas de problème.
Cela permet d'avoir un moteur autre qu'électrique (thermique par exemple).
Le rapport entre les poulies d'entraînement permet d'adapter la vitesse de rotation du compresseur.
Le réglage de l'accouplement peut être délicat.
Le presse étoupe, pièce assurant l'étanchéité de l'axe d'accouplement du compresseur est une grande source de fuite.
Remarque :
Dans le cas d'une utilisation avec de l’ammoniac, seul les compresseurs ouverts peuvent être utilisés.
Régulation de puissance des compresseurs à piston
La régulation de puissance d'un compresseur à piston peut être de deux sortes :
Par variation de vitesse du moteur. Cela nécessite l'utilisation d'un variateur de vitesse. Cette régulation peut être linéaire et progressive.
Par élimination d'un ou plusieurs pistons. Cette régulation est étagée et proportionnelle au nombre de cylindre.
Attention :
Afin d'assurer une parfaite lubrification du compresseur, une vitesse minimum doit être respectée.
Les compresseurs volumétrique à flux constant
Appelés également compresseur rotatifs, ils regroupent plusieurs technologie.
Le principe de fonctionnement est d'entraîner un débit constant de fluide entre 2 parois se rapprochant. L'optimisation du taux de compression étant calibrée en usine, ces compresseurs ont des plages de fonctionnement limités.
Les compresseurs à vis
Les compresseurs à vis sont utilisés pour des installations de froid commercial ou industriel de grande puissance ou de climatisation de grande puissance également.
Deux profil hélicoïdaux tournant à des vitesse différentes emprisonnent du fluide entre eux. L'espace entre les profils diminuant progressivement, la pression du fluide augmente.
Type de compresseur à vis
Les compresseurs à vis sont de trois types :
hermétique
semi hermétique
ouvert
Les compresseurs hermétique.
Ils sont de conception simple, ne nécessitant aucun entretient particulier.
Les compresseurs semi hermétique ou hermétique accessible.
Théoriquement, ils permettent le remplacement des pièces d'usure.
En pratique l'ensemble des opérations de remplacement de pièce doit être réalisé en usine.
Ces compresseurs sont "reconditionnables".
Les compresseurs ouverts.
Le compresseur est complètement dissocié du moteur d’entraînement. Cela permet de ne remplacer que le moteur en cas de problème.
Cela permet d'avoir un moteur autre qu'électrique (thermique par exemple).
Le rapport entre les poulies d'entraînement permet d'adapter la vitesse de rotation du compresseur.
Le réglage de l'accouplement peut être délicat.
Le presse étoupe, pièce assurant l'étanchéité de l'axe d'accouplement du compresseur est une grande source de fuite.
Remarque :
Dans le cas d'une utilisation avec de l’ammoniac, seul les compresseurs ouverts peuvent être utilisés.
Régulation de puissance des compresseurs à vis
La régulation de puissance d'un compresseur à vis peut être de deux sortes :
Par variation de vitesse du moteur. Cela nécessite l'utilisation d'un variateur de vitesse. Cette régulation peut être linéaire et progressive.
Par diminution de la course des vis. Cette régulation peut être linéaire si elle utilise un tiroir ou étagée.
Les compresseurs spiro orbitaux
Les compresseurs spiro-orbitaux ou compresseur scroll utilisent 2 spirales désaxées pour créer la diminution de volume.
Ils sont utilisés principalement dans les installations de petite puissance avec des taux de compression relativement faibles (froid positif, climatisation).
Leur rendement est très bon.
Type de compresseur scroll
Les compresseurs scroll sont uniquement de type hermétique.
Régulation de puissance des compresseurs scroll
La régulation de puissance d'un compresseur scroll se fait uniquement par variation de vitesse.
Elle est très fréquente en climatisation (système inverter).
Les compresseurs à piston rotatif
Les compresseurs à piston rotatif utilisent un piston désaxé pour créer la diminution de volume.
Ce type de compresseur est utilisé dans de petites installations.
Il a l'avantage d'être silencieux et performant.
Régulation de puissance des compresseurs à piston rotatif
La régulation de puissance d'un compresseur à piston rotatif se fait uniquement par variation de vitesse.
Elle est très fréquente en climatisation (système inverter).