Techniques et Solutions : Technique d’installation 'Régulation de puissance'
2 Régulation de puissance
A) Compresseur variable
A-1 Régulation avec accouplement magnétique
Jusque dans les années 80, les véhicules automobiles étaient équipés dans le monde entier de compresseurs non réglés. La puissance frigorifique excédentaire - p.ex.pour des régimes de moteur élevés - n’était plus assujettieà un réglage (déréglée) en ce sens que l’accouplement magnétique arrêtait le compresseur. Celui-ci à son tourrecevait le signal d’une sonde de température monté sur l’évaporateur, afin d’éviter la formation de givre sur leslamelles de l’évaporateur.
L’inconvénient majeur pour le conducteur réside dans les à coups générés sur les moteurs faibles lors de la mise enmarche.
La figure 2 affiche sur le tableau de bord les tempéra-tures de sortie de l’air aux buses d’échappement ainsi quela puissance absorbée du compresseur d’un climatiseurd’automobile doté d’un compresseur variable comparée àune installation munie d’un compresseur réglé.
Des variations au niveau de la température d’échappe-ment entre 6 et 8 °C peuvent être enregistrées dans le premier cas ainsi qu’un besoin en énergie du compresseur entre 4,2 kW (au début) et 2,7 kW environ (juste avant la mise hors service). L’allure des deux paramètres est pratiquement constante lorsque l’on utilise un compresseur réglé en continu.
Fig.-2. Évolution de la température de sortie de l’air et besoins en énergie des compresseurs variables et à réglage en continu
Des mesures comparatives ont démontré que les besoins énergétiques des compresseurs variables sont plus élevés que ceux des compresseurs réglés. Ce phénomène est également observable dans le secteur des installations frigorifiques stationnaires, car dans ce cas égale-ment les opérations de mise en service / hors service sont accompagnées de pertes en énergie.
Il est rare que la puissance frigorifique totale du compresseur soit entièrement sollicitée, p.ex
- juste après la mise en marche, lorsque l’habitacle intérieur est chauffé pour une diminution si possible rapide de la température
- pour la circulation en ville ou en fonctionnement „stop and go“
Pendant la plus grande partie de la durée de marche d’un compresseur, l’offre en puissance frigorifique est trop importante - le compresseur est déconnecté. Des mesures effectuées sur des compresseurs de climatiseurs d’automobiles utilisés dans l’air chaud et moite de Tokyo ont révélées que les compresseurs travaillaient au cours d’une année pour 90 % en charge partielle et pour 10 % à pleine charge.
A-2 Régulation de la puissance par réchauffement
Il est possible en principe de régler la température de l’air pendant le fonctionnement simultané du climatiseur et du chauffage du véhicule.
Ce principe est utilisé pour les opérations de dés humidification. Lors de cette opération, l’air est dans un premier temps refroidi dans l’évaporateur. Étant donné que l’air froid n’absorbe pas autant d’eau que l’air chaud, une partie de l’humidité contenue dans l’air se condense sur les tubes de l’évaporateur ou les lamelles. L’air est ensuite chauffé dans l’échangeur de chaleur de chauffage à la température d’insufflation souhaitée.
Étant donné que l’installation climatique fonctionne continuellement et nécessite de l’énergie motrice, ce type de fonctionnement ne doit être utilisé que pour la dés humidification seulement, mais pas pour le réglage de puissance de l’installation climatique.
Dérivation à gaz chaud
La dérivation à gaz chaud (bypass) constitue assurément un mode d’action progressive de l’adaptation de la puissance. Lors de cette opération, une partie du fluide frigorigène comprimé est réduite (étranglée) au passage allant de la sortie du compresseur vers le côté aspiration. La réduction du courant massique de fluide frigorigène vers l’évaporateur entraîne par conséquent une réduction de la puissance frigorifique
Fig.3. Montage avec dérivation de gaz chaud
Si la pression d’évaporation diminue pour passer à une valeur réglée, le régulateur à dérivation commence à s’ouvrir et provoque ainsi une limitation de la pression d’évaporation vers le bas.
La température élevée des gaz chauds (le gaz chaud étranglé conduit à une grande surchauffe) et la puissance motrice pratiquement constante du compresseur (le compresseur doit refouler toute la quantité de fluide frigorigène) soulèvent des problèmes importants dans ce genre de régulation de puissance.
Étranglement de l’aspiration
Étant donné que la puissance frigorifique dépend forte-ment de la pression d’aspiration, la puissance frigorifique peut être réglée en influençant cette pression. Le montage d’une soupape de réglage entre l’évaporateur et le compresseur peut diminuer la pression d’aspiration jusqu’à la limite d’utilisation du compresseur. Il en résulte un coefficient de rendement plus mauvais et une densité réduite de la vapeur d’aspiration. Il faudra également tenir compte de l’augmentation de température des gaz chauds et d’une efficiente réduite de l’installation.
Réglage de régime
Tandis qu’il suffit, lors d’une utilisation frigorifique stationnaire à l’aide de compresseurs entraînés électriquement,de régler le régime au moyen de moteurs électriques à commutation de polarité (par degrés) ou de convertisseurs de fréquences (par action progressive), le régime des compresseurs de véhicules à entraînement par courroie ne peut être réglé qu’à l’aide d’organes de commande.
Fig. 4. Régale de régime avec mécanisme de transmission variable
La transmission représentée ici comprend un disque de réglage ajustable mécaniquement à déplacement central et un deuxième disque de réglage à ressorts. L’ajustage du diamètre actif de la courroie trapézoïdale est effectué au moyen d’un cylindre de levage actionné électrique-ment qui agit sur l’ajustement central au moyen d’un mécanisme à leviers. Les signaux pour le changement de régime peuvent être générés par des thermocapteurs ou des capteurs de pression et agissent sur le moteur de commande. L’avantage de ce mécanisme à vitesse variable ou moto variateur mécanique réside dans sa construction simple. Ils possèdent toutefois des inconvénients, tels que le mauvais rendement à charge partielle du système régulateur provoqué par le moteur de commande. De plus, le dimensionnement élevé et le supplément de poids limitent une utilisation à grande échelle de ce système.
A) Compresseur variable
A-1 Régulation avec accouplement magnétique
Jusque dans les années 80, les véhicules automobiles étaient équipés dans le monde entier de compresseurs non réglés. La puissance frigorifique excédentaire - p.ex.pour des régimes de moteur élevés - n’était plus assujettieà un réglage (déréglée) en ce sens que l’accouplement magnétique arrêtait le compresseur. Celui-ci à son tourrecevait le signal d’une sonde de température monté sur l’évaporateur, afin d’éviter la formation de givre sur leslamelles de l’évaporateur.
L’inconvénient majeur pour le conducteur réside dans les à coups générés sur les moteurs faibles lors de la mise enmarche.
La figure 2 affiche sur le tableau de bord les tempéra-tures de sortie de l’air aux buses d’échappement ainsi quela puissance absorbée du compresseur d’un climatiseurd’automobile doté d’un compresseur variable comparée àune installation munie d’un compresseur réglé.
Des variations au niveau de la température d’échappe-ment entre 6 et 8 °C peuvent être enregistrées dans le premier cas ainsi qu’un besoin en énergie du compresseur entre 4,2 kW (au début) et 2,7 kW environ (juste avant la mise hors service). L’allure des deux paramètres est pratiquement constante lorsque l’on utilise un compresseur réglé en continu.
Fig.-2. Évolution de la température de sortie de l’air et besoins en énergie des compresseurs variables et à réglage en continu
Des mesures comparatives ont démontré que les besoins énergétiques des compresseurs variables sont plus élevés que ceux des compresseurs réglés. Ce phénomène est également observable dans le secteur des installations frigorifiques stationnaires, car dans ce cas égale-ment les opérations de mise en service / hors service sont accompagnées de pertes en énergie.
Il est rare que la puissance frigorifique totale du compresseur soit entièrement sollicitée, p.ex
- juste après la mise en marche, lorsque l’habitacle intérieur est chauffé pour une diminution si possible rapide de la température
- pour la circulation en ville ou en fonctionnement „stop and go“
Pendant la plus grande partie de la durée de marche d’un compresseur, l’offre en puissance frigorifique est trop importante - le compresseur est déconnecté. Des mesures effectuées sur des compresseurs de climatiseurs d’automobiles utilisés dans l’air chaud et moite de Tokyo ont révélées que les compresseurs travaillaient au cours d’une année pour 90 % en charge partielle et pour 10 % à pleine charge.
A-2 Régulation de la puissance par réchauffement
Il est possible en principe de régler la température de l’air pendant le fonctionnement simultané du climatiseur et du chauffage du véhicule.
Ce principe est utilisé pour les opérations de dés humidification. Lors de cette opération, l’air est dans un premier temps refroidi dans l’évaporateur. Étant donné que l’air froid n’absorbe pas autant d’eau que l’air chaud, une partie de l’humidité contenue dans l’air se condense sur les tubes de l’évaporateur ou les lamelles. L’air est ensuite chauffé dans l’échangeur de chaleur de chauffage à la température d’insufflation souhaitée.
Étant donné que l’installation climatique fonctionne continuellement et nécessite de l’énergie motrice, ce type de fonctionnement ne doit être utilisé que pour la dés humidification seulement, mais pas pour le réglage de puissance de l’installation climatique.
Dérivation à gaz chaud
Il est rare que la puissance frigorifique totale du compresseur soit entièrement sollicitée, p.ex
- juste après la mise en marche, lorsque l’habitacle intérieur est chauffé pour une diminution si possible rapide de la température
- pour la circulation en ville ou en fonctionnement „stop and go“
Pendant la plus grande partie de la durée de marche d’un compresseur, l’offre en puissance frigorifique est trop importante - le compresseur est déconnecté. Des mesures effectuées sur des compresseurs de climatiseurs d’automobiles utilisés dans l’air chaud et moite de Tokyo ont révélées que les compresseurs travaillaient au cours d’une année pour 90 % en charge partielle et pour 10 % à pleine charge.
A-2 Régulation de la puissance par réchauffement
Il est possible en principe de régler la température de l’air pendant le fonctionnement simultané du climatiseur et du chauffage du véhicule.
Ce principe est utilisé pour les opérations de dés humidification. Lors de cette opération, l’air est dans un premier temps refroidi dans l’évaporateur. Étant donné que l’air froid n’absorbe pas autant d’eau que l’air chaud, une partie de l’humidité contenue dans l’air se condense sur les tubes de l’évaporateur ou les lamelles. L’air est ensuite chauffé dans l’échangeur de chaleur de chauffage à la température d’insufflation souhaitée.
Étant donné que l’installation climatique fonctionne continuellement et nécessite de l’énergie motrice, ce type de fonctionnement ne doit être utilisé que pour la dés humidification seulement, mais pas pour le réglage de puissance de l’installation climatique.
Dérivation à gaz chaud
La dérivation à gaz chaud (bypass) constitue assurément un mode d’action progressive de l’adaptation de la puissance. Lors de cette opération, une partie du fluide frigorigène comprimé est réduite (étranglée) au passage allant de la sortie du compresseur vers le côté aspiration. La réduction du courant massique de fluide frigorigène vers l’évaporateur entraîne par conséquent une réduction de la puissance frigorifique
Fig.3. Montage avec dérivation de gaz chaud
Si la pression d’évaporation diminue pour passer à une valeur réglée, le régulateur à dérivation commence à s’ouvrir et provoque ainsi une limitation de la pression d’évaporation vers le bas.
La température élevée des gaz chauds (le gaz chaud étranglé conduit à une grande surchauffe) et la puissance motrice pratiquement constante du compresseur (le compresseur doit refouler toute la quantité de fluide frigorigène) soulèvent des problèmes importants dans ce genre de régulation de puissance.
La température élevée des gaz chauds (le gaz chaud étranglé conduit à une grande surchauffe) et la puissance motrice pratiquement constante du compresseur (le compresseur doit refouler toute la quantité de fluide frigorigène) soulèvent des problèmes importants dans ce genre de régulation de puissance.
Étranglement de l’aspiration
Étant donné que la puissance frigorifique dépend forte-ment de la pression d’aspiration, la puissance frigorifique peut être réglée en influençant cette pression. Le montage d’une soupape de réglage entre l’évaporateur et le compresseur peut diminuer la pression d’aspiration jusqu’à la limite d’utilisation du compresseur. Il en résulte un coefficient de rendement plus mauvais et une densité réduite de la vapeur d’aspiration. Il faudra également tenir compte de l’augmentation de température des gaz chauds et d’une efficiente réduite de l’installation.
Étant donné que la puissance frigorifique dépend forte-ment de la pression d’aspiration, la puissance frigorifique peut être réglée en influençant cette pression. Le montage d’une soupape de réglage entre l’évaporateur et le compresseur peut diminuer la pression d’aspiration jusqu’à la limite d’utilisation du compresseur. Il en résulte un coefficient de rendement plus mauvais et une densité réduite de la vapeur d’aspiration. Il faudra également tenir compte de l’augmentation de température des gaz chauds et d’une efficiente réduite de l’installation.
Réglage de régime
Tandis qu’il suffit, lors d’une utilisation frigorifique stationnaire à l’aide de compresseurs entraînés électriquement,de régler le régime au moyen de moteurs électriques à commutation de polarité (par degrés) ou de convertisseurs de fréquences (par action progressive), le régime des compresseurs de véhicules à entraînement par courroie ne peut être réglé qu’à l’aide d’organes de commande.
Tandis qu’il suffit, lors d’une utilisation frigorifique stationnaire à l’aide de compresseurs entraînés électriquement,de régler le régime au moyen de moteurs électriques à commutation de polarité (par degrés) ou de convertisseurs de fréquences (par action progressive), le régime des compresseurs de véhicules à entraînement par courroie ne peut être réglé qu’à l’aide d’organes de commande.
Fig. 4. Régale de régime avec mécanisme de transmission variable
La transmission représentée ici comprend un disque de réglage ajustable mécaniquement à déplacement central et un deuxième disque de réglage à ressorts. L’ajustage du diamètre actif de la courroie trapézoïdale est effectué au moyen d’un cylindre de levage actionné électrique-ment qui agit sur l’ajustement central au moyen d’un mécanisme à leviers. Les signaux pour le changement de régime peuvent être générés par des thermocapteurs ou des capteurs de pression et agissent sur le moteur de commande. L’avantage de ce mécanisme à vitesse variable ou moto variateur mécanique réside dans sa construction simple. Ils possèdent toutefois des inconvénients, tels que le mauvais rendement à charge partielle du système régulateur provoqué par le moteur de commande. De plus, le dimensionnement élevé et le supplément de poids limitent une utilisation à grande échelle de ce système.
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