4 minutes pour comprendre les évaporateurs R717
Sommaire :
Introduction
Dans un système frigorifique à l’ammoniac, l’évaporateur est l’organe où le froid est réellement produit.
C’est à cet endroit que le NH₃ basse pression, issu de la vanne de détente et alimenté par le LPR, absorbe la chaleur du milieu à refroidir en changeant d’état.
Que ce soit pour le refroidissement de locaux, de produits ou de procédés industriels, le bon choix et le bon réglage de l’évaporateur conditionnent :
- la performance frigorifique,
- la consommation énergétique,
- et la sécurité de l’installation.
1) Le rôle de l’évaporateur
L’évaporateur a trois fonctions principales :
1. Absorber la chaleur
Le NH₃ liquide basse pression arrive dans l’évaporateur
et se met à bouillir.
Ce changement d’état permet de capter la chaleur de l’air,
de l’eau ou d’un procédé.
2. Produire le froid utile
La baisse de température obtenue est directement exploitée pour :
- chambres froides,
- tunnels de surgélation,
- process industriels,
- circuits secondaires (glycol, eau).
3. Alimenter le circuit retou
Le gaz ammoniac formé repart ensuite vers le LPR ou directement vers l’aspiration compresseur, selon le type de système.
–> Sans évaporateur correctement dimensionné, le reste de l’installation ne peut pas fonctionner correctement.
Figure 1 : Photo d’évaporateurs dans un entrepot
2) Les principaux types d’évaporateurs NH₃
Évaporateurs à air (batteries ventilées)
Les plus répandus :
- chambres froides, entrepôts, agroalimentaire
- échange thermique avec l’air ambiant
- dégivrage électrique, gaz chaud ou eau
Évaporateurs à liquide (échangeurs process)
Utilisés pour refroidir :
- eau, saumure, glycol
- procédés industriels
Souvent sous forme :
- d’échangeurs à plaques
- ou échangeurs tubulaires
Évaporateurs à ruissellement (flooded)
Alimentés en excès de liquide depuis un LPR.
- excellent rendement thermique
- très utilisés en grande puissance industrielle
P&ID
Figure 2 : Icone P&ID d’un échangeur thermique
3) Les composants essentiels
- Entrée NH₃ détendu (depuis la vanne de détente)
- Surface d’échange (tubes, ailettes, plaques)
- Ventilateurs (pour évaporateurs à air)
- Système de dégivrage
- Collecteur de retour gaz
- Sondes de température / pression
4) Entretien et bonnes pratiques
- Surveiller le givrage (ni trop, ni pas assez).
- Nettoyer régulièrement les surfaces d’échange.
- Contrôler l’état des ventilateurs.
- Vérifier les températures de soufflage et de reprise.
- S’assurer du bon fonctionnement des dégivrages.
–> Un évaporateur encrassé (ou givrage excessif) = perte de puissance + surconsommation électrique.
5) Spécificités – Périmètre de cet article
Cet article traite exclusivement des évaporateurs utilisés sur des systèmes de réfrigération à l’ammoniac (R717) en :
- étage simple,
- double étage.
Les systèmes en cascade ne sont pas abordés ici et feront l’objet d’articles dédiés.
Les circuits secondaires (hors périmètre) :
Dans certains cas, les évaporateurs ne contiennent pas directement du NH₃ mais un fluide secondaire, refroidi par l’ammoniac via un échangeur.
Fluide secondaires courants :
- eau glycolée,
- saumure,
- CO₂ (en cascade).
–> Ces configurations seront traitées dans des articles spécifiques.
FAQ – Évaporateurs NH₃
1) Quelle est la température d’évaporation du NH₃ ?
Généralement entre –40 °C et +5 °C, selon l’application.
2) Pourquoi un évaporateur givre-t-il ?
Humidité élevée, dégivrage mal réglé ou débit NH₃ incorrect.
3) Peut-on alimenter plusieurs évaporateurs avec un seul LPR ?
Oui, c’est même le principe des systèmes NH₃ industriels pompés.
4) Quelle différence entre évaporateur direct et flooded ?
Le direct est alimenté au strict nécessaire, le flooded fonctionne avec un excès de liquide pour un meilleur échange thermique.
5) Quelle est la différence entre surchauffe et sous-alimentation de l’évaporateur ?
La surchauffe correspond à la température du gaz en sortie d’évaporateur.
Une surchauffe trop élevée indique une sous-alimentation, tandis qu’une surchauffe trop faible augmente le risque de retour liquide vers le compresseur.
6) Un évaporateur NH₃ peut-il fonctionner sans LPR ?
Oui, dans le cas d’une détente directe.
Cependant, sur les installations industrielles de moyenne et grande puissance, l’utilisation d’un LPR avec alimentation pompée est largement privilégiée pour améliorer la stabilité et le rendement.
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