Vue d’ensemble
Le compresseur augmente la pression et la température de la vapeur provenant de l’évaporateur, permettant le rejet de chaleur au condenseur et la circulation du fluide frigorigène. Ce thème contribue à la préparation au certificat A1 de l’UE dans le cadre du règlement (UE) 2024/573 et du règlement d’exécution (UE) 2024/2215.
Types de compresseurs
- À pistons : des pistons entraînés par un vilebrequin compriment la vapeur par impulsions.
- À spirales : une spirale reste fixe tandis qu’une autre décrit un mouvement orbital, produisant une compression régulière et silencieuse.
- À vis : des rotors hélicoïdaux engrenés compriment le gaz dans les espaces successifs entre les lobes, assurant un débit continu à forte puissance.
- Rotatif à palettes : un rotor excentré et des palettes coulissantes forment des chambres dont le volume diminue. Ce type convient aux températures d’évaporation élevées et aux faibles rapports de compression, notamment dans les petits systèmes de climatisation.
- Hermétique : une enveloppe soudée renferme le moteur et le compresseur ; les réparations internes sont difficilement réalisables. Dans les modèles classiques de compresseurs hermétiques à pistons, la vapeur aspirée refroidit le moteur à l’intérieur de l’enveloppe basse pression ; le gaz refoulé sort par une conduite distincte.
- Semi-hermétique : un carter boulonné permet de réparer le moteur, les paliers et les clapets ; le fluide frigorigène de retour refroidit généralement le moteur.
- Ouvert : un moteur externe entraîne le compresseur par un accouplement, avec une garniture d’étanchéité au passage de l’arbre. La chaleur reçue par la vapeur aspirée réduit sa masse volumique et la puissance frigorifique. Les grandes installations utilisent des compresseurs à vis ouverts ou semi-hermétiques ; les compresseurs centrifuges répondent également aux besoins de très forte puissance.
Gestion de l’huile
L’huile de lubrification réduit les frottements, assure l’étanchéité des jeux et évacue la chaleur. Utilisez une huile compatible avec le fluide frigorigène et approuvée par le fabricant ; les huiles POE sont courantes avec les HFC et les HFO.
- Voyant liquide : vérifiez le niveau d’huile prescrit en fonctionnement. Un niveau bas indique une perte d’huile ou un mauvais retour ; un remplissage excessif peut favoriser le moussage.
- Moussage de l’huile : le fluide frigorigène dissous se vaporise lors d’une baisse de pression, ce qui dégrade la lubrification et risque d’endommager les paliers.
- Résistance de carter : elle maintient l’huile chaude à l’arrêt afin de limiter la migration du fluide frigorigène et la dilution de l’huile. Respectez la durée de préchauffage prescrite avant le démarrage.
- Séparateur d’huile : il retire le brouillard d’huile de la conduite de refoulement et renvoie l’huile au carter. Un retour fiable évite le manque de lubrification des paliers et l’accumulation d’huile dans l’évaporateur, notamment lorsque les tuyauteries sont longues.
Protection du compresseur
- Pressostat haute pression : il arrête le compresseur lorsque la pression de refoulement est excessive. Recherchez un encrassement du condenseur, un débit d’air insuffisant, la présence de gaz non condensables ou une température ambiante élevée.
- Pressostat basse pression : il arrête le compresseur lorsque la pression d’aspiration est trop basse. Recherchez un manque de fluide frigorigène, un givrage de l’évaporateur, des restrictions de débit ou des défauts du dispositif de détente.
- Protection différentielle d’huile : elle surveille la différence entre la pression de refoulement de la pompe à huile et la pression du carter, par rapport au minimum prescrit par le fabricant.
- Protection thermique : elle coupe l’alimentation d’un moteur en surchauffe.
- Bouteille anti-coup de liquide : elle retient le liquide avant le compresseur, permettant une évaporation progressive et un retour d’huile contrôlé.
Recherchez la cause des déclenchements avant de redémarrer.
Défauts courants et diagnostic
- Coups de liquide : une surchauffe insuffisante, des démarrages en présence de liquide ou des détendeurs défectueux laissent entrer du liquide, qui endommage les clapets, les pistons et les bielles. Maintenez une charge et une surchauffe correctes.
- Température de refoulement élevée : une surchauffe excessive, un rapport de compression élevé ou un mauvais rejet de chaleur peuvent dégrader l’huile et endommager les moteurs.
- Cycles courts : les démarrages fréquents sollicitent les enroulements et les paliers et gaspillent de l’énergie. Vérifiez le dimensionnement, la charge, les commandes et le débit d’air.
- Clapets non étanches : le reflux et la redétente du gaz réduisent le rendement volumétrique, prolongent le temps de fonctionnement et peuvent augmenter l’intensité du courant.
- Intensité en fonctionnement : une faible intensité peut indiquer une charge insuffisante ; une intensité élevée peut indiquer une surcharge. Confirmez le diagnostic par des mesures de pression et de température.
- Défauts électriques : vérifiez la continuité et la résistance d’isolement des enroulements après les avoir isolés électriquement. Après un grillage du moteur, arrêtez l’installation et nettoyez le circuit commun avant de redémarrer ; l’acide et les débris menacent les autres compresseurs.
Régulation de puissance
- Variateurs de vitesse : ils adaptent la vitesse à la demande, réduisent le courant de démarrage et limitent les cycles de marche et d’arrêt. Les moteurs à courant continu sans balais dotés de rotors au néodyme peuvent fonctionner avec des détendeurs électroniques.
- Mise hors charge des cylindres : elle maintient certains clapets d’aspiration ouverts, réduisant la cylindrée effective pendant que le moteur tourne.
- Tiroirs de régulation des compresseurs à vis : ils font varier le volume de compression effectif pour régler la puissance en continu ou par paliers.
- Centrales de compresseurs : elles mettent en service plusieurs compresseurs par étages sur un même circuit, adaptant la puissance à la charge et conservant une partie de la puissance disponible si l’un d’eux tombe en panne.
- Dérivation de gaz chaud : elle renvoie le gaz de refoulement vers l’aspiration ; elle gaspille de l’énergie par rapport à une réduction effective de puissance.
Rendement et conditions de fonctionnement
Rapport de compression = pression absolue de refoulement ÷ pression absolue d’aspiration. Un rapport plus élevé augmente le travail de compression et la température de refoulement, et réduit le rendement volumétrique par la redétente du gaz contenu dans le volume mort.
Maintenez une pression d’aspiration relativement élevée, une faible pression de condensation et la surchauffe minimale compatible avec un fonctionnement sûr. Isolez les conduites d’aspiration contre les apports de chaleur et la condensation.
Les exemples de conditions nominales utilisent une surchauffe de 18 K, un sous-refroidissement de 6 K et une limite de surchauffe de 20 K pour le refroidissement du moteur. Appliquez les limites propres au fabricant et les corrections des performances nominales.
Conseil pour l’examen : distinguez les dommages dus au liquide liés à une faible surchauffe de l’échauffement excessif lié à une surchauffe élevée. Utilisez les pressions absolues pour calculer le rapport de compression.
