Il est inévitable que les systèmes de réfrigération fonctionnant avec des températures d'aspiration saturées inférieures à zéro finissent par subir une accumulation de givre sur les tubes et les ailettes de l'évaporateur. Le givre isole la chaleur à transférer de l'espace et le réfrigérant, ce qui entraîne une réduction de l'efficacité de l'évaporateur. Par conséquent, les fabricants d'équipements doivent utiliser certaines techniques pour éliminer périodiquement ce givre de la surface du serpentin. Les méthodes de dégivrage peuvent inclure, sans s'y limiter, le dégivrage à l'arrêt ou à l'air, le dégivrage électrique et au gaz (qui sera abordé dans la deuxième partie du numéro de mars). De plus, toute modification de ces schémas de dégivrage de base complique encore davantage la tâche du personnel d'entretien sur site. Correctement configurées, toutes les méthodes permettent d'obtenir le même résultat : faire fondre le givre accumulé. Un cycle de dégivrage mal configuré peut entraîner des dégivrages incomplets (et une réduction de l'efficacité de l'évaporateur) qui peuvent entraîner une température supérieure à celle souhaitée dans l'espace réfrigéré, des reflux de réfrigérant ou des problèmes d'encrassement de l'huile.
Par exemple, une vitrine à viande classique maintenant une température de produit de 0 °C peut avoir une température d'air de refoulement d'environ -2 °C et une température de saturation de l'évaporateur de -5 °C. Même s'il s'agit d'une application à température moyenne où la température du produit est supérieure à 0 °C, les tubes et les ailettes de l'évaporateur seront à une température inférieure à 0 °C, créant ainsi une accumulation de givre. Le dégivrage hors cycle est le plus courant sur les applications à température moyenne, mais il n'est pas rare de voir un dégivrage au gaz ou électrique dans ces applications.
dégivrage du réfrigérateur
Figure 1 Accumulation de givre
DÉGIVRAGE HORS CYCLE
Le dégivrage hors cycle est, comme son nom l'indique, un dégivrage par simple arrêt du cycle de réfrigération, empêchant ainsi le fluide frigorigène de pénétrer dans l'évaporateur. Même si l'évaporateur fonctionne à une température inférieure à 0 °C, la température de l'air dans l'espace réfrigéré est supérieure à 0 °C. Lorsque le cycle de réfrigération est arrêté, la circulation de l'air dans le tube/les ailettes de l'évaporateur augmente la température de surface de l'évaporateur et fait fondre le givre. De plus, l'infiltration d'air normale dans l'espace réfrigéré entraîne une augmentation de la température de l'air, ce qui facilite le dégivrage. Dans les applications où la température de l'air dans l'espace réfrigéré est généralement supérieure à 0 °C, le dégivrage hors cycle s'avère efficace pour faire fondre le givre et constitue la méthode de dégivrage la plus courante pour les applications à moyenne température.
Lorsqu'un dégivrage hors cycle est lancé, le flux de réfrigérant est empêché d'entrer dans le serpentin de l'évaporateur à l'aide de l'une des méthodes suivantes : utiliser une horloge de dégivrage pour arrêter le compresseur (unité à compresseur unique), ou arrêter l'électrovanne de la conduite de liquide du système en déclenchant un cycle de pompage (unité à compresseur unique ou rack de compresseurs multiplex), ou arrêter l'électrovanne de liquide et le régulateur de la conduite d'aspiration dans un rack multiplex.
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Figure 2 Schéma de câblage typique de dégivrage/pompage
Figure 2 Schéma de câblage typique de dégivrage/pompage
Notez que dans une application à compresseur unique où la minuterie de dégivrage déclenche un cycle de pompage, l'électrovanne de la conduite de liquide est immédiatement désactivée. Le compresseur continue de fonctionner, pompant le réfrigérant du côté basse pression du système vers le réservoir de liquide. Le compresseur s'arrête lorsque la pression d'aspiration atteint le point de consigne de coupure de la régulation basse pression.
Dans une centrale de compresseurs multiplexée, la minuterie coupe généralement l'alimentation de l'électrovanne de la conduite de liquide et du régulateur d'aspiration. Cela permet de maintenir un volume de réfrigérant dans l'évaporateur. Lorsque la température de l'évaporateur augmente, le volume de réfrigérant augmente également, agissant comme un dissipateur thermique contribuant à l'élévation de la température de surface de l'évaporateur.
Aucune autre source de chaleur ou d'énergie n'est nécessaire pour un dégivrage hors cycle. Le système ne repasse en mode réfrigération qu'après avoir atteint un certain seuil de temps ou de température. Pour une application à température moyenne, ce seuil sera d'environ 9 °C (48 °F) ou 60 minutes d'arrêt. Ce processus est ensuite répété jusqu'à quatre fois par jour, selon les recommandations du fabricant de la vitrine (ou de l'évaporateur W/I).
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DÉGIVRAGE ÉLECTRIQUE
Bien que plus courant pour les applications à basse température, le dégivrage électrique peut également être utilisé pour les applications à température moyenne. Dans ce cas, le dégivrage hors cycle n'est pas pratique, car la température de l'air dans l'espace réfrigéré est inférieure à 0 °C. Par conséquent, outre l'arrêt du cycle de réfrigération, une source de chaleur externe est nécessaire pour augmenter la température de l'évaporateur. Le dégivrage électrique est une méthode permettant d'ajouter une source de chaleur externe pour faire fondre le givre accumulé.
Une ou plusieurs résistances chauffantes sont insérées sur toute la longueur de l'évaporateur. Lorsque l'horloge de dégivrage déclenche un cycle de dégivrage électrique, plusieurs événements se produisent simultanément :
(1) Un interrupteur normalement fermé de l'horloge de dégivrage alimentant les moteurs des ventilateurs de l'évaporateur s'ouvre. Ce circuit peut alimenter directement les moteurs des ventilateurs de l'évaporateur ou les bobines de maintien des contacteurs de chaque moteur. Cela coupe les moteurs des ventilateurs de l'évaporateur, permettant ainsi à la chaleur générée par les résistances de dégivrage d'être concentrée sur la surface de l'évaporateur, plutôt que d'être transférée à l'air qui serait alors brassé par les ventilateurs.
(2) Un autre interrupteur normalement fermé de l'horloge de dégivrage, qui alimente l'électrovanne de la conduite de liquide (et le régulateur de la conduite d'aspiration, le cas échéant), s'ouvre. Cela ferme l'électrovanne de la conduite de liquide (et le régulateur d'aspiration, le cas échéant), empêchant ainsi le flux de réfrigérant vers l'évaporateur.
(3) Un interrupteur normalement ouvert de l'horloge de dégivrage se ferme. Cela alimente directement les résistances de dégivrage (applications avec résistances de dégivrage de faible intensité) ou la bobine de maintien du dispositif de dégivrage. Certaines horloges sont équipées de contacteurs intégrés à intensité plus élevée, capables d'alimenter directement les résistances de dégivrage, éliminant ainsi le besoin d'un contacteur séparé.
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Figure 3 Configuration du chauffage électrique, de la fin du dégivrage et du délai du ventilateur
Le dégivrage électrique offre un dégivrage plus efficace qu'un cycle d'arrêt, avec des durées plus courtes. Là encore, le cycle de dégivrage se termine à l'heure ou à la température. À la fin du dégivrage, un court laps de temps peut s'écouler pour permettre au givre fondu de s'égoutter de la surface de l'évaporateur et de s'écouler dans le bac de récupération. De plus, le redémarrage des moteurs des ventilateurs de l'évaporateur est retardé pendant un court laps de temps après le début du cycle de réfrigération. Ceci permet d'éviter que l'humidité encore présente à la surface de l'évaporateur ne soit soufflée dans l'espace réfrigéré. Au contraire, elle gèlera et restera à la surface de l'évaporateur. La temporisation du ventilateur minimise également la quantité d'air chaud circulant dans l'espace réfrigéré après la fin du dégivrage. La temporisation du ventilateur peut être assurée par un régulateur de température (thermostat ou klixon) ou par une temporisation.
Le dégivrage électrique est une méthode relativement simple pour dégivrer les applications où l'arrêt du cycle n'est pas envisageable. L'électricité est appliquée, la chaleur est générée et le givre de l'évaporateur fond. Cependant, comparé au dégivrage hors cycle, le dégivrage électrique présente quelques inconvénients : en tant que dépense ponctuelle, il faut prendre en compte le coût initial des résistances chauffantes, des contacteurs, relais et interrupteurs temporisés supplémentaires, ainsi que la main-d'œuvre et les matériaux supplémentaires nécessaires au câblage sur site. Il faut également mentionner les dépenses permanentes liées à l'électricité supplémentaire. La nécessité d'une source d'énergie externe pour alimenter les résistances de dégivrage entraîne une perte énergétique nette par rapport à l'arrêt du cycle.
Voilà pour les méthodes de dégivrage hors cycle, à air et électrique. Dans le numéro de mars, nous détaillerons le dégivrage au gaz.
Date de publication : 18 février 2025