Compresseurs – définition, classification et types

Qu’est-ce qu’un compresseur et comment fonctionne-t-il ?

Un compresseur est un dispositif mécanique d’écoulement conçu pour augmenter la pression d’un gaz en réduisant son volume. Le compresseur est le principal composant des systèmes de réfrigération de base et est souvent considéré comme le « cœur du système de refroidissement ». Il fonctionne comme une pompe pour contrôler la circulation du réfrigérant. Le principe de base du fonctionnement du compresseur est d’aspirer la vapeur d’un réfrigérant à une pression et une température basses de l’évaporateur, puis de la comprimer à une pression et une température élevées. Par conséquent, le paramètre théorique caractéristique des compresseurs est le taux de compression, qui est le rapport entre la pression du gaz à la sortie du compresseur (côté refoulement, p2) et la pression à l’entrée (côté aspiration, p1). Le processus de compression diffère selon la technologie, le type et la conception du compresseur. Les compresseurs génèrent, pendant leur fonctionnement, une certaine quantité de chaleur qui doit être dissipée pour éviter la surchauffe et augmenter l’efficacité des performances. Les compresseurs frigorifiques sont conçus pour comprimer les vapeurs de réfrigérant. Le fonctionnement avec le réfrigérant en phase liquide peut endommager le compresseur.

Classification des compresseurs en fonction de leur principe de fonctionnement

Classification des compresseurs : volumétrique et dynamique | Areacademy
Fig. Classification des compresseurs.

Compresseurs volumétriques

Les deux principaux types de compresseurs volumétriques sont les compresseurs à piston et les compresseurs rotatifs. Dans ces compresseurs, la vapeur du réfrigérant est comprimée dans un espace fermé en modifiant mécaniquement son volume spécifique. Le processus de compression se déroule dans un espace de travail fermé qui diminue au cours du cycle. Ce genre de compresseurs peut utiliser des pistons, des spirales, des vis et des pistons roulants pour transporter un volume de gaz déterminé à chaque course. L’un de leurs avantages est que les gaz légers et lourds sont comprimés de la même manière.

Compresseurs dynamiques

Le principe de fonctionnement des compresseurs dynamiques est d’augmenter l’énergie cinétique de la vapeur du réfrigérant dans le rotor, qui est ensuite convertie pour augmenter sa pression. L’augmentation de la pression du gaz se produit de manière continue lorsque des pièces mobiles (turbine) et fixes (aube) de forme appropriée interagissent. La classification des compresseurs dynamiques est basée sur les formes du rotor et les différentes directions d’écoulement. Pendant le cycle du compresseur, le réfrigérant convertit son énergie cinétique en énergie potentielle. La vapeur du réfrigérant est accélérée dans les canaux interaubes du rotor, ce qui entraîne une augmentation de l’énergie cinétique. Elle est convertie en énergie de pression incrémentielle dans le diffuseur. Ces types de compresseurs sont caractérisés par une faible compression avec des débits importants de réfrigérant comprimé. Nous distinguons les types à une ou plusieurs étapes.

Classification des compresseurs selon la structure du boîtier

Pour éviter la perte de réfrigérant lors d’un fonctionnement prolongé, les compresseurs doivent être équipés de joints très efficaces, voire être exempts de tout joint et de toute ouverture. Pour décrire comment le compresseur est enfermé et comment l’entraînement du moteur est situé par rapport au gaz ou à la vapeur comprimés, nous pouvons distinguer trois types de compresseurs :

Open type compressor
Semi-hermetic type compressor
Hermetic type compressor

Fig. Types de compresseurs.

Compresseurs ouverts

Les compresseurs ouverts sont équipés d’un moteur externe qui entraîne l’arbre, lequel traverse le corps du compresseur. Ainsi, l’entraînement du moteur et le compresseur sont deux unités distinctes, reliées par un arbre via une transmission par courroie ou par accouplement. La pression interne est maintenue par des joints rotatifs autour de l’arbre.

Le principal avantage d’un compresseur ouvert est qu’il peut être entraîné par n’importe quelle source d’énergie motrice, ce qui permet de choisir le moteur le plus approprié pour l’application, ou même par des sources d’énergie non électrique telles que des moteurs à combustion interne ou des turbines à vapeur. Le deuxième avantage est que le moteur d’un compresseur ouvert peut être entretenu sans ouvrir aucune partie du système réfrigérant.

Compresseurs semi-hermétiques

Dans les compresseurs semi-hermétiques, le compresseur et le moteur d’entraînement sont généralement logés dans un seul boîtier boulonné. Il s’agit d’une grande coque en métal moulé avec des couvercles et des vis scellés. Le raccord à vis amovible permet de démonter facilement le boîtier et de remplacer les composants usés du moteur et du compresseur.

Compresseurs hermétiques

Les unités de condensation iCOOLTM inverter sont équipées d’un compresseur hermétique. Dans les compresseurs hermétiques (fermés hermétiquement), le compresseur et le moteur sont toujours intégrés. Le moteur est conçu pour fonctionner à l’intérieur du boîtier et est refroidi par le gaz réfrigérant qui est comprimé. Un compresseur hermétique utilise un boîtier en acier soudé d’une seule pièce qui ne peut pas être ouvert pour réparer ou entretenir l’entraînement du moteur, mais il garantit également qu’il n’y a aucune fuite de gaz hors du système.

Le principal avantage d’un compresseur hermétique est un faible rapport g/W, grâce à sa conception qui lui permet de tourner à des vitesses plus élevées que les compresseurs ouverts et semi-hermétiques. Les compresseurs hermétiques ont une structure beaucoup plus simple que les compresseurs semi-hermétiques et ouverts. Il en résulte un taux de défaillance plus faible, moins de bruit et de vibrations. Leur installation nécessite moins d’espace et la maintenance est plus facile. Les compresseurs hermétiques sont également parfaitement adaptés à la technologie des onduleurs, notamment avec les moteurs BLDC. Par rapport aux compresseurs semi-hermétiques à onduleur, les compresseurs hermétiques se caractérisent par un rendement plus élevé, une consommation d’énergie plus faible et une plus grande plage de modulation de capacité.

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