Le diagnostic global d'une installation de climatisation > Le groupe frigorifique

La consommation électrique d’un groupe frigorifique est avant tout dû au compresseur qui absorbe le maximum de l’énergie électrique. Il y a cependant la consommation des appareils annexes tels que :

• Les ventilateurs (à l‘évaporateur, au condenseur, à la tour de refroidissement),
• Les pompes (à eau glacée et de refroidissement du condenseur),
• Les accessoires électriques de commande,
• (Le dégivrage mais, en principe, il n'y a pas de dégivrage dans une installation de climatisation).

Chacun de ces appareils produit de la chaleur et consomme par ailleurs de l’énergie électrique.



Le coefficient de performance

Il existe un paramètre clé de la consommation énergétique quand on parle de groupe frigorifique. Ce paramètre est le coefficient de performance.



Il est évalué en comparant le ratio de la quantité de frigories générée à la quantité d'énergie électrique consommée par le groupe frigorifique. Une installation de climatisation aura un COP minimum de 2,5.

Perte de chaleur par le compresseur f_q

Le ratio de la perte de chaleur du compresseur au profit de son environnement est aussi un facteur de bbon fonctionnement des installations. Le tableau ci-dessous résume les données relatives aux plages de bon fonctionnement des groupes frigorifiques avec le rendement tel que défini ci-dessus et le coefficient d'échauffement f_q comme paramètres.

Compresseurs	Petits compresseurs hermétiques	Compresseurs semi-hermétiques	Grands compresseurs
fq	0,75	0,1 - 0,25	0,05 - 0,15
η	0,4 - 0,5	0,5 - 0,7	0,5 - 0,8
Tableau 1.3 Evaluation des performances des compress

Les températures et les pressions du cycle permettent de savoir l'état de santé exact du groupe. Chaque installation et chaque type de fluide possède ses températures et pressions de fonctionnement propres. Ces pressions et températures dépendent de l'application, de la puissance du compresseur, de la température du fluide de refroidissement du condenseur... Elles sont fixées une fois pour toute, à la conception de l'installation. Lorsque pour une raison quelconque les pressions ou les températures d'évaporation ou de condensation varient, les performances de l'installation s'en trouvent altérées.

Parce qu'on admet en général pour les deux échangeurs de chaleur (évaporateur et condenseur) des écarts de températures moyens entre fluides on peut déterminer aisément les écarts au bon fonctionnement en mesurant :

• Les pressions de condensation et d'évaporation, ou pressions de saturation p_S,
• Les températures d'évaporation et de condensation, ou températures de saturation T_S,
• Les températures du fluide refroidi à l’évaporateur,
• Les températures du fluide de refroidissement au condenseur.

En particulier :

• Une température (et une pression) d’évaporation trop basse en comparaison des besoins augmente la consommation d’énergie,
• Une température (et une pression) de condensation élevée augmente aussi la consommation d’énergie,
• Un taux de compression élevé, c’est-à-dire hors des limites de fonctionnement optimal du compresseur, augmente considérablement la consommation d’énergie.

On retiendra que l'écart entre température du fluide de refroidissement et température de condensation doit être compris entre 10 et 20°C. Celui entre température du fluide à refroidir et température d'évaporation est entre 16 et 20°C. Les paramètres qui influent le plus sur le COP sont :

• La charge frigorifique. Une augmentation de 10% de la charge peut réduire le COP de 13 à 15 % en climatisation,
• Les rendements volumétriques et isentropiques du condenseur,
• Les efficacités des échangeurs (évaporateur et condenseur) à travers les coefficients globaux d’échange qui se dégradent au fil du temps,
• Les températures de condensation et d’évaporation. Les pays tropicaux ont tous en général une température ambiante élevée. Les températures de condensation sont par conséquent hautes et les COP en sont affectés