Vue d’ensemble
Le condenseur évacue la chaleur absorbée dans l’évaporateur ainsi que la chaleur ajoutée par la compression. Il reçoit de la vapeur surchauffée à haute pression par la conduite de refoulement du compresseur et fournit du liquide à haute pression au dispositif de détente. Le fonctionnement du condenseur fait partie du programme du certificat A1 défini par le règlement d’exécution (UE) 2024/2215.
Types de condenseurs
- Les condenseurs à air utilisent des ventilateurs pour aspirer ou souffler de l’air à travers des batteries à ailettes. Les tubes en cuivre munis d’ailettes en aluminium sont courants. Les modèles destinés aux zones côtières peuvent comporter des ailettes et des tubes en cuivre pour résister à la corrosion saline.
- Les condenseurs à eau comprennent les modèles multitubulaires à calandre, à serpentin dans une calandre, coaxiaux et à plaques. Dans les modèles multitubulaires à calandre, l’eau circule généralement à l’intérieur des tubes et le fluide frigorigène à l’extérieur. Les échangeurs à plaques compacts utilisent des plaques ondulées et des passages étroits pour favoriser le transfert thermique ; ils sont également utilisés dans les systèmes en cascade.
- Les condenseurs marins peuvent comporter des tubes en cupro-nickel et des couvercles d’extrémité en bronze pour résister à la corrosion par l’eau de mer.
- Les condenseurs évaporatifs associent une pulvérisation d’eau sur les serpentins de fluide frigorigène à un flux d’air. Une tour de refroidissement séparée refroidit, quant à elle, l’eau qui revient d’un condenseur à eau afin de la réutiliser.
Le processus de condensation
- Désurchauffe : la vapeur refoulée refroidit jusqu’à sa température de saturation.
- Condensation : la vapeur se transforme en liquide et cède sa chaleur latente à une pression approximativement constante. Les fluides frigorigènes purs se condensent à température constante ; les mélanges zéotropiques présentent un glissement de température.
- Sous-refroidissement : le liquide refroidit en dessous de sa température de saturation, ce qui contribue à éviter la formation de gaz instantané avant le détendeur.
Le sous-refroidissement est égal à la température de saturation correspondant à la pression mesurée du liquide, moins la température réelle du liquide. Pour les mélanges, utilisez la valeur au point de bulle. Par exemple, 40 °C − 33 °C donne 7 K. Les valeurs habituelles sont de 5–8 K, parfois de 5–10 K ; respectez la valeur cible du fabricant.
L’écart de température d’approche, tel qu’il est utilisé dans ces questions, est égal à la température de condensation moins la température d’entrée du fluide de refroidissement. La valeur de référence pour la conception des condenseurs à air est de 15 K ; il ne s’agit pas d’une limite de fonctionnement universelle. Un écart anormalement élevé peut indiquer un encrassement ou une capacité insuffisante du condenseur.
Une bouteille liquide située après le condenseur stocke l’excédent de liquide lors des variations de charge thermique et peut permettre un arrêt par tirage au vide dans les limites de sa capacité autorisée.
Régulation de la haute pression
De l’air ou de l’eau froide peut abaisser excessivement la pression de condensation, ce qui laisse une différence de pression insuffisante aux bornes du dispositif de détente.
- Régulation des condenseurs à air : la régulation de la vitesse des ventilateurs, leur fonctionnement par marche/arrêt ou l’engorgement contrôlé du condenseur réduit l’évacuation de chaleur. L’engorgement retient du liquide pour réduire la surface disponible pour la condensation ; les systèmes adaptés utilisent également des vannes de dérivation des gaz de refoulement.
- Régulation des condenseurs à eau : la réduction du débit massique d’eau de refroidissement empêche une eau très froide de faire trop baisser la haute pression.
- Régulation en fonction de la pression : elle mesure directement la grandeur régulée et est généralement plus précise. La régulation en fonction de la température utilise la relation pression–température du fluide frigorigène.
Pour optimiser l’efficacité, utilisez le fluide de refroidissement le plus froid disponible et assurez une circulation sans obstruction, tout en maintenant la pression minimale nécessaire à un fonctionnement fiable.
Gaz non condensables
L’air introduit par un tirage au vide insuffisant ou par des fuites dans les parties fonctionnant sous la pression atmosphérique ne se condense pas. Sa pression partielle augmente la haute pression totale et dégrade le transfert thermique.
Une pression supérieure à la pression de saturation attendue du fluide frigorigène peut indiquer une contamination. Comparez la pression et la température dans des conditions stables et à l’équilibre, en présence de liquide et de vapeur ; la seule température de la conduite liquide mesurée pendant le fonctionnement ne permet pas de la confirmer.
Utilisez un équipement adapté de récupération du fluide frigorigène ou de purge des circuits frigorifiques. Ne rejetez pas manuellement de gaz contenant du fluide frigorigène dans l’atmosphère. Le règlement (UE) 2024/573 interdit le rejet intentionnel de gaz à effet de serre fluorés lorsqu’il n’est pas techniquement nécessaire à l’utilisation prévue.
Maintenance et performances
- Circulation d’air : vérifiez la propreté des ailettes, la vitesse des ventilateurs, leur sens de rotation, leur bruit et la présence d’obstructions. Respectez les distances de dégagement par rapport aux murs et empêchez l’air chaud rejeté de revenir à l’entrée d’air.
- Nettoyage : consignez l’équipement en toute sécurité. Utilisez un nettoyant adapté ou de l’eau à basse pression sans endommager les ailettes.
- Circuits d’eau : vérifiez le débit, l’entartrage, la corrosion et le traitement de l’eau. Le tartre isole les surfaces. Le traitement de l’eau limite les dépôts minéraux, le développement biologique, notamment celui des légionelles, et la corrosion.
- Fuites : recherchez l’origine des traces d’huile à l’aide d’un moyen de détection des fuites adapté. Des dommages internes du côté eau peuvent permettre à l’eau de pénétrer dans le circuit de fluide frigorigène, provoquant la formation d’acides et des dégâts importants.
Effets d’un mauvais fonctionnement du condenseur
Une mauvaise évacuation de chaleur augmente la haute pression, la puissance absorbée par le compresseur et la température de refoulement, tout en réduisant la puissance frigorifique. Une panne de ventilateur peut provoquer un déclenchement rapide de la sécurité haute pression.
Une haute pression élevée associée à un sous-refroidissement excessif suggère une surcharge : le liquide occupe de l’espace dans le condenseur. Confirmez le diagnostic et récupérez l’excédent de fluide frigorigène pour corriger la charge.
Conseil pour l’examen : Inspectez les batteries, la circulation d’air et les ventilateurs avant de rechercher un problème de charge ou la présence de gaz non condensables. Le sous-refroidissement concerne le liquide qui sort du condenseur ; la surchauffe concerne la vapeur qui sort de l’évaporateur.
