III. 2.3 CHARGES INTERIEURS-VENTILATION
IV.2- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES SYSTEMES A DISCUTER
IV.2.2 LE SYSTEME VRV (VARIABLE REFRIGERANT VOLUM SYSTEM)
PRINCIPE : Les systèmes de climatisation à volume de réfrigérant variable sont des systèmes à détente directe. Les VRV sont composés d’une unité extérieure connectée à un (ou plusieurs) évaporateur(s) par des conduits frigorifiques. Ils fonctionnent suivant le même principe que les
split system. Conçu pour les besoins d’économie d’énergie, les VRV sont équipés de régulateurs
électroniques de haute Game. Ils suivent et adaptent automatiquement la production du froid aux différentes variations des charges des locaux.
Le dimensionnement du système VRV utilise le catalogue du constructeur pour choisir les unités intérieures VRV. Chaque unité intérieure est représentée par son indice. La somme totale des indices donne la taille de l’unité extérieure. Dans le cas des conduits, le réseau est conçu et représenté par un schéma unifilaire. Sur ce réseau, les unités terminales sont représentées par leurs indices et les conduits par la somme des indices des unités terminales qu’ils alimentent. Chaque indice représente une section de conduits ou un Refnet de raccordement.
L’unité extérieure se repose principalement sur le compresseur à spirale et le condenseur mené d’un ventilateur pour extraire la chaleur du réfrigérant, alors que les unités intérieures sont composées d'un échangeur de chaleur air/fluide frigorigène, d'un ventilateur et d'une vanne de détente électronique (appelée Mex) [7].
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L'unité intérieure collecte des données sur la température d'entrée et de sortie du réfrigérant, et la température de l'air de la zone à refroidir est comparée à la température fixée par l'utilisateur d'une façon simultanée, et effectue les opérations suivantes par l'intermédiaire du programme de logique: - Moduler la puissance de l'unité intérieure en ajustant le degré d'ouverture de la vanne de détente électronique.
- Calcul du coefficient de condition pour le module de commande extérieure.
L'unité extérieure recueille et résume les données sur le coefficient de condition de chaque unité intérieure et agit de deux façons différentes en fonction de son type:
- Le système Inverter où le compresseur à vitesse variable règle la vitesse requise pour le flux de réfrigérant nécessaire.
-Le système MDS ou « outdoor unit commande » contrôle le nombre de compresseurs fonctionnant. Comme ces compresseurs fonctionnent à une vitesse fixe le MDS contrôle le débit de fluide frigorifique en agissant sur la vanne PMW (Pulse with modulation valve) pour commander l'écoulement du réfrigérant, par suite la capacité totale de refroidissement.
Notant que le Mcquay MDS sera utilisé dans notre étude. FONCTIONNEMENT DU MDS :
Le Mcquay MDS est équipé d’un compresseur Digital Scroll fabriqué par Copeland USA. Le compresseur (Digital scroll) se diffère du compresseur traditionnel. Il est équipé d'une électrovanne extérieure (vanne PWM). Le PWM est installé entre la chambre de modulation et le tuyau d'aspiration du compresseur. Ce dernier contient deux spirales, une fixe et l’autre orbite autour de la première par action du moteur. Lorsque l'électrovanne reçoit un signal de tension, elle s’ouvre tout en créant une communication la chambre de modulation et le circuit d’aspiration. La pression de refoulement pousse un piston qui a son tour agit sur la spirale fixe qui se soulève d'environ 1 mm (tout se fait par action de différence de pression en dessous et en dessus du piston comme montre la figure 20). Il en résulte un gap entre ces deux spirales ce qui interrompe la compression du réfrigérant sans arrêter le moteur du compresseur.
Le compresseur Digital Scroll fonctionne en deux étapes alternativement, l'état chargé lorsque le compresseur offre 100% de la capacité et l'état non chargé lorsque le compresseur ne délivre pas aucune puissance (0% de sa capacité).
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Figure 19: Digital Scroll and Fix Scroll Compressor
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La technologie Digital Scroll™ assure une modulation en continu de 10 % à 100 % sans restriction de l'enveloppe de fonctionnement. Les pressions et les températures du système sont ainsi étroitement contrôlées. Des tests ont indiqué une variation de température de +/-0,5 K. dans les vitrines réfrigérées. La puissance du compresseur est contrôlée en modulant l’alimentation de l'électrovanne.
Le temps de cycle est 20 secondes, pour une puissance résultant de l’ordre de 50% l’électrovanne ouvre pour 10 secondes et ferme 10 secondes et pour une puissance résultant de l’ordre de 40% l’électrovanne ouvre pour 8 secondes et ferme 12 secondes…
Figure 21: Le principe de la variation de capacité de refroidissement
Lorsque l’unité extérieur est composée de plus qu’un compresseur, un de ses compresseur serait de type (Digital scroll compressor) alors que les autres seront de type (fix scroll compressor). La combinaison entre ces deux se fait de la manière suivante :
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- Le « Digital Scroll Compressor » est le leader alors il fonctionne tout d’abord.
- Par l’intermédiaire du PWM valve, le « Digital Scroll Compressor » module le débit de réfrigérant suivant la capacité total que demande l’unité intérieur.
- Quand la capacité totale des unités intérieures devienne supérieure à la capacité du « Digital Scroll Compressor » le « Fix Scroll Compressor » démarre.
- En conséquence lorsque le « Fix Scroll Compressor » est activé le « Digital Scroll Compressor » continuera à moduler le réfrigérant.
MAIS COMMENT LA CAPACITE TOTALE NECESSAIRE EST OBTENUE ? - Discussion sur l’unité intérieure (ouverture de détendeur) :
Le détendeur possède 480 pas pour passer de l’état fermé totalement à l’état ouvert totalement. Le débit de réfrigèrent varie proportionnellement avec le changement de degré d’ouverture du détendeur comme le montre la figure 23.
Figure 23: Indoor unit schematic -Flow rate curve of electronic expansion valve
En réglant avec précision le débit de fluide frigorigène, le système peut contrôler précisément la capacité de refroidissement ou de chauffage.
Lorsque l’unité intérieur démarre le réfrigèrent commence à circuler dans le conduit, le détendeur adapte son ouverture par rapport aux températures d’entrée et de sortie du fluide.
- Discussion sur l’unité extérieure (Requirement coefficient variation « DF »)
La modulation du PWM se fait par rapport au coefficient DF. Or lors de démarrage de l’unité intérieur, il excite une différence de température entre la consigne de température à avoir et la température de l’air entrant à l’unité. Soit : ΔT = Tinlet air – Tset cette différence.
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L’unité intérieur collecte les informations suivantes : ΔT, Tin,ref ,Tout,ref . Après qu’elle règle
l’ouverture de détendeur elle calcule le coefficient DF et renvoie vers l’unité extérieure qui à son tour collecte tout les coefficients des appareils présentant en faisant calculer la capacité voulu. La figure 24 présente un organigramme explicatif du processus.
Figure 24:Principe d'ajustement de la capacité
Apres avoir discuter le fonctionnement des deux systèmes (VRV et CHILLER) l’étape suivante consiste à choisir le système convenable pour notre cas. Les deux sont disponibles et applicables mais qu’elle solution serait la plus optimisée ?
Pour répondre à cette question une étude sur le cout d’installation et le cout de fonctionnement serait élaboré pour les deux systèmes tout en prenant en considération tous les facteurs nécessaires pour aboutir à une conclusion appropriée.
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CHAPITRE 5:
LA SELECTION DES EQUIPEMENT POUR LES 2
SYSTEMES.
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V.1- INTRODUCTION
Après avoir définir les caractéristiques de chaque système à part, ce chapitre va teindre compte de sélection des équipements nécessaire pour le bon fonctionnement de ces deux systèmes. Cette sélection dépend de la charge calculée dans le chapitre 3. Commençant tout d’abord par le Groupe de refroidissement liquide puis passant vers le système VRV en finissant par obtenir une résumé claire sur les coûts d’installations initiaux de chaque système.