L'EVAPORATEUR A AIR VENTILE

L’EVAPORATEUR A AIR VENTILE
INTRODUCTION :
Pour assurer la production de froid dans une enceinte à réfrigérer, on utilise un évaporateur. En effet, un fluide frigorigène qui
s’évapore capte de la chaleur.
SYMBOLISATION NORMALISEE NF1861
La symbolisation normalisée NF1861 d’un évaporateur à air ventilé est la suivante :
Sur un évaporateur l’air est généralement soufflé sur l’échangeur
dans lequel circule le fluide qui s’évapore.
FONCTIONNEMENT D'UN EVAPORATEUR A AIR VENTILE :
Le schéma ci-dessous représente un évaporateur à détente directe.
1
2
3 4
Air chaud Air froid
On suppose :
Fluide R404A
HP = 14 bar
BP = 4 bar
Sous refroidissement = 5°C
Au point 1, le liquide frigorigène à 14 bar et sous refroidi de 5°C arrive au détendeur thermostatique. Sa température est
environ de 30°C, l'entrée du détendeur est tiède.
Au point 2, le liquide s'est détendu grâce au détendeur. La pression a chuté à environ 5 bar. Une partie du liquide s'est
vaporisée. La température du mélange environ 80% liquide et 20% vapeur est de 0°C.
Entre 2 et 3 : le mélange liquide vapeur avance dans l’évaporateur en absorbant de la chaleur pour s’évaporer. II y a de plus en
plus de vapeur et de moins en moins de liquide. La pression et la température sont constantes à 5 bar et 0°C, selon la relation
pression température du R404A.
Au point 3, la dernière molécule de liquide se vaporise. II y a donc à ce point 100% de vapeurs à 0°C.
Entre 3 et 4, les vapeurs étant toujours en contact avec l'air à refroidir (plus chaud que le fluide frigorigène), leurs températures
augmentent. La pression est toujours de 5 bar.
Au point 4, la température au bulbe du détendeur est de 6°C. Les vapeurs sont donc surchauffées de 6°C - 0°C = 6°C.
Surchauffe = température du fluide en sortie de l’évaporateur - température d’évaporation = t4 - t [2,3] = 0 - ( - 6 ) = 6°C
Une surchauffe des gaz à la sortie de l’évaporateur est la certitude que l’évaporation est terminée. C’est donc la garantie
d’envoyer à l’aspiration du compresseur du fluide frigorigène 100% gaz.

QUE SE PASSE-T-IL POUR L’AIR QUI PASSE SUR L’EVAPORATEUR ?
RECAPITULATIF DES MESURES :
Pe0
t02h
t0L2
t0L1
B
A
TC
Dans l'exemple ci-contre, l'air arrive sur l’évaporateur en A à
une température de 8°C et il se refroidi jusqu’à B à la
température de 4 °C en cédant de la chaleur au fluide
frigorigène :
La différence de température sur l'air = 8 - 4 = 4°C
La pression d’évaporation est de 5 bar, ce qui équivaut pour
le R404A à une température d’évaporation de 0 °C :
La différence entre la température de l’air qui entre sur
l’évaporateur et la température d’évaporation = 8 - 0 = 8°C
Pe0 : pression effective d’évaporation
EVOLUTION DE LA TEMPERATURE DES FLUIDES DANS L’EVAPORATEUR :
t0L1
t0L2
t02h
t0
t0 : température d’évaporation (lue sur le manomètre)
t02h : température des gaz surchauffés en sortie d’évaporateur
t0L1 : température d’air d’entrée de l’évaporateur
t0L2 : température d’air de sortie d’évaporateur
Δt02h = t02h - t0 : surchauffe fonctionnelle à l’évaporateur
Δt1 = t0L1 - t0 : différence de température totale
ΔtL = t0L1 - t0L2 : différence de température sur l’air
Pe0 = constante
ECARTS USUELS DES TEMPERATURES DE L’EVAPORATEUR :
Air
Fluide frigorigène
Il est difficile de fixer des valeurs usuelles d’écarts de température, à cause des problèmes liés à la déshumidification (en
climatisation) ou au givrage (en froid commercial). Cependant, pour les applications courantes, on rencontre généralement sur
les évaporateurs refroidisseurs d'air :
En climatisation :
Un écart de température sur l'air ΔtL de 6 à 10°C et un Δt1 de 16 à 20°C
En froid commercial :
Le ΔtL total est fonction de l’humidité relative souhaitée dans la chambre froide. Ce taux d’hygrométrie est donné par
les tables de conservation de denrées.
Prenons pour exemple de la conservation de concombres frais :

La température de chambre froide à maintenir doit être
comprise entre 7 et 10°C.
L’humidité relative souhaitée est comprise entre 90 à 95%
Si ces deux conditions sont respectées, nous pourrons
maintenir nos concombres entre 1 à 2 semaines en chambre
froide.
En utilisant la courbe ci-contre, nous pouvons déduire que :
90 ≤ ϕ ≤ 95% => 3 ≤ Δt1≤ 5°C
Dans ce cas, il faudra maintenir une température
d’évaporation comprise entre :
t0L1 mini - Δt1 maxi ≤ t0 ≤ t0L1 maxi - Δt1 mini
7 – 5 ≤ t0 ≤ 10 – 3
2°C ≤ t0 ≤ 7°C
CALCUL DE LA PUISSANCE D’UN EVAPORATEUR :
Le calcul de la puissance d’un évaporateur peut se faire de plusieurs façons. En général, on utilise pour dimensionner
l’échangeur :
Avec :
Le calcul peut se faire sur l’air :
Avec :
1
Remarque : Ce calcul n’est correct que pour l’air sec. En présence de condensation de vapeur d’eau, la puissance peut être de
40-50 % plus élevée !

La puissance frigorifique peut se déterminer à partir du fluide frigorigène :
Avec :
ENTRETIEN D’UN EVAPORATEUR :
La surface d’échange de l’évaporateur doit rester propre et libre pour le passage de l’air.
Il faudra donc nettoyer et dégivrer régulièrement l’échangeur. Le nettoyage doit de faire à contre-courant du passage de l’air
pour ne pas participer à l’encrassement. Utilisez de préférence un produit qui tue les bactéries qui pourraient se développer sur
la surface de l’échangeur. Désinfecter et contrôler l’écoulement des condensats.
Il faudra vérifier aussi la ventilation de l’évaporateur.