Raisons pour lesquelles les TXV suralimentent en réfrigérant

Aug 29, 2023

Les TXV contrôlent une quantité définie de surchauffe de l'évaporateur pour maintenir un évaporateur actif. En contrôlant la surchauffe de l'évaporateur, les systèmes de réfrigération et de climatisation peuvent fonctionner de manière plus sûre et plus efficace. L'article de ce mois-ci couvrira les causes et les effets d'une suralimentation en réfrigérant TXV, tandis que l'article du mois prochain discutera de ce qui se passe si une vanne TXV sous-alimente - ou affame - l'évaporateur.

La fonction principale du TXV est de doser la bonne quantité de réfrigérant dans le serpentin de l'évaporateur dans toutes les conditions de charge thermique de l'évaporateur afin de maintenir une surchauffe de l'évaporateur définie. Le TXV peut le faire tant que les plages de pression et de température de la vanne n'ont pas été dépassées (consultez toujours la documentation du fabricant de la vanne pour des informations détaillées sur les plages de fonctionnement de pression et de température de tout TXV, ainsi que les capacités de fonctionnement de chaque vanne ).

Le TXV a trois fonctions principales :

Il est important de noter que les TXV ne :

Les pressions agissant sur la membrane mobile du TXV sont :

Les inondations et les chocs sont deux concepts importants que les techniciens doivent comprendre. L'inondation se produit lorsque le réfrigérant liquide pénètre dans le carter du compresseur pendant que le compresseur fonctionne et ne se produit que pendant le cycle de fonctionnement. Le slugging se produit lorsque le réfrigérant liquide, ou le réfrigérant liquide et l'huile, pénètre dans le cylindre du compresseur pendant que le compresseur est en marche. L'inondation et le slugging peuvent être causés par un TXV suralimentant l'évaporateur.

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles cela peut arriver. Le premier est un TXV surdimensionné, qui peut laisser entrer trop de réfrigérant dans l'évaporateur pendant la course d'ouverture du TXV et suralimenter l'évaporateur en réfrigérant liquide. Ce phénomène peut faire en sorte que le TXV surdimensionné perde le contrôle de la surchauffe de l'évaporateur et laisse le réfrigérant liquide pénétrer dans le carter ou le cylindre du compresseur, selon la conception du compresseur.

Le second est le mauvais réglage de surchauffe TXV, ce qui peut entraîner une suralimentation de réfrigérant dans l'évaporateur. Si la surchauffe de l'évaporateur TXV est réglée trop bas, parfois pendant le cycle de fonctionnement, en particulier lorsque l'évaporateur est soumis à une faible charge thermique, le TXV peut suralimenter le réfrigérant liquide et peut provoquer une inondation et/ou un slugging selon la conception du compresseur.

La troisième raison est si l'ampoule à distance d'un TXV est trop lâche sur la sortie de l'évaporateur. Si l'ampoule à distance n'établit pas un bon contact thermique avec la conduite d'aspiration ou si l'une de ses sangles s'est desserrée ou cassée, la vanne suralimentera le réfrigérant liquide. N'oubliez pas que l'ampoule à distance indique constamment à la vanne le niveau de remplissage ou de vide de l'évaporateur avec le réfrigérant en vaporisation.

L'ampoule à distance est le mécanisme de rétroaction du TXV qui donne à la vanne une indication de la surchauffe de l'évaporateur et est la seule force d'ouverture dans un TXV. Il est généralement connecté à la conduite d'aspiration avec des sangles en laiton avec des boulons et des écrous pour plus de résistance, ce qui empêche tout soulèvement et rupture si de l'eau pénètre entre le bulbe et la conduite d'aspiration et gèle.

Une ampoule à distance avec un mauvais contact thermique avec la conduite d'aspiration détectera une combinaison de la température de la conduite d'aspiration et de la température ambiante. Cela se traduira en moyenne par une température plus élevée détectée par l'ampoule à distance que si l'ampoule à distance était fixée à la conduite d'aspiration et isolée. Cette température plus élevée entraînera une plus grande force d'ouverture sur le dessus du diaphragme flexible du TXV, provoquant une ouverture trop importante de la vanne. Cela peut faire perdre à l'évaporateur toute sa surchauffe et peut même inonder le compresseur de réfrigérant liquide. Un signe révélateur en est un carter de compresseur froid et transpirant. Les relevés de température et de pression dans l'évaporateur n'indiqueront également aucune surchauffe de l'évaporateur et une pression d'évaporateur (aspiration) supérieure à la normale. Si l'ampoule à distance est à l'extérieur de l'espace réfrigéré, elle doit être isolée avec une bonne qualité d'isolation étanche.

Bien que les inondations puissent être causées par une suralimentation du TXV, d'autres facteurs peuvent également en être la cause :

Les compresseurs à piston semi-hermétiques refroidis par air sont plus sujets aux coups de liquide que les compresseurs semi-hermétiques refroidis par réfrigérant. En effet, le réfrigérant est souvent aspiré directement dans le cylindre d'un compresseur semi-hermétique refroidi par air sans passer par le barillet du moteur. Les chocs peuvent entraîner des soupapes cassées, des joints de culasse cassés, des bielles cassées et d'autres dommages majeurs au compresseur.

Les compresseurs à piston semi-hermétiques refroidis par réfrigérant tirent souvent le réfrigérant liquide de la conduite d'aspiration à travers les enroulements chauds du moteur dans le barillet du moteur, ce qui aide à vaporiser tout liquide présent. Même si le réfrigérant liquide traverse les enroulements du moteur, le clapet anti-retour dans la cloison entre le carter et le barillet du moteur empêchera tout réfrigérant liquide de pénétrer dans le carter. Des tirages de courant élevés seront remarqués ici à cause des vapeurs de réfrigérant denses entrant dans le cylindre du compresseur.

La plupart des conduites d'aspiration des compresseurs hermétiques se terminent à la coque du compresseur. Si du réfrigérant liquide pénètre dans le compresseur, le liquide tombera directement dans l'huile du carter et finira par être vaporisé. C'est ce qu'on appelle les inondations. L'inondation provoque la formation de mousse d'huile et des pressions de carter excessivement élevées. Des gouttelettes de fluide frigorigène et d'huile atteindront alors le cylindre du compresseur et des chocs se produiront bientôt.

Étant donné que les réfrigérants liquides sont plus lourds que les huiles de réfrigération, le réfrigérant liquide retournant au compresseur se déposera sous l'huile au fond du carter du compresseur. Ce réfrigérant liquide sera progressivement bouilli à partir des basses pressions dans le carter. Cependant, de très petites particules d'huile seront entraînées dans ce processus de vaporisation, provoquant une baisse du niveau d'huile dans le carter et privant les pièces mécaniques de leur lubrification vitale. Les compresseurs semi-hermétiques refroidis par air et les compresseurs hermétiques sont souvent plus sujets aux inondations. Les accumulateurs d'aspiration peuvent aider une condition d'inondation, mais si la situation est grave, les accumulateurs peuvent également inonder.

Les pressions du carter peuvent devenir excessivement élevées à cause de l'ébullition du réfrigérant liquide dans le carter, provoquant l'échappement du réfrigérant et des particules d'huile entraînées autour des segments des pistons pendant sa course descendante. Une fois dans les cylindres du compresseur, ils seront pompés par le compresseur dans la conduite de refoulement, privant le carter de lubrification. L'huile dans le système et non dans le carter recouvrira les parois internes des tubes et des soupapes et entraînera des inefficacités indésirables.

Des pressions de carter supérieures à la normale causées par le mélange de réfrigérant et d'huile de densité plus élevée pompé à travers les cylindres du compresseur entraîneront une consommation de courant élevée du compresseur. Cela peut surchauffer et même déclencher le compresseur. Des vannes cassées peuvent également résulter de ce phénomène. Un signe révélateur que le carter d'un compresseur est inondé de réfrigérant sera un carter froid, givré ou moite. Un voyant d'huile moussant avec un niveau d'huile bas est également un signe d'inondation. Des appels de courant supérieurs à la normale seront également présents en raison des inondations.

S'assurer que le TXV dose la bonne quantité de réfrigérant dans l'évaporateur et ne suralimente pas le serpentin est une façon pour les techniciens d'aider les systèmes de réfrigération et de climatisation de leurs clients à fonctionner en toute sécurité et plus efficacement.

John Tomczyk est professeur émérite HVACR, Ferris State University, Big Rapids, Michigan, et co-auteur de Refrigeration & Air Conditioning Technology, publié par Cengage Learning. Contactez-le à [email protected].