Guide de conception de la tuyauterie frigorifique : dimensionnement des lignes, acheminement et contrôles des fabricants d'origine

Un raccord d'équipement correspond à la taille d'un orifice, et non à une spécification de ligne sur site. Guide de tuyauterie pour chambres froides de Danfoss traite la taille de la ligne comme une fonction du fluide frigorigène, de la capacité, de la longueur du parcours, du dénivelé et des températures de fonctionnement. Utilisez les données du fabricant du compresseur et de l'équipement sélectionné pour la plage de fonctionnement réelle.

Un système à compression de vapeur comporte généralement trois fonctions de lignes principales. Les systèmes complexes peuvent ajouter des dérivations, des clarinettes, des conduites de dégivrage par gaz chaud, des conduites d'économiseur ou des trajets de pompe à chaleur réversible. Le nom de la ligne décrit son état de frigorigène et son sens d'écoulement, il convient donc de confirmer le circuit réel sur le schéma du projet.

• Une conduite d'aspiration achemine la vapeur de la sortie de l'évaporateur à l'entrée du compresseur. Vérifiez le retour d'huile à la capacité minimale et maintenez la chute de pression à l'aspiration dans les limites du compresseur.
• Une conduite de refoulement achemine le gaz chaud du compresseur vers le condenseur. Examinez la classe de pression, la température, les vibrations et la migration du frigorigène ou de l'huile.
• Une conduite de liquide va du condenseur ou du réservoir au détendeur. Vérifiez la chute de pression afin que le liquide atteigne le dispositif de détente sans vaporisation instantanée.
• Les dérivations et les conduites à service spécial gèrent les clarinettes, le dégivrage par gaz chaud, les économiseurs ou les circuits réversibles. Suivez le schéma de l'équipement et les instructions de chaque composant.

Une ligne sélectionnée à un point de fonctionnement peut ne pas convenir sur toute la plage. Manuel de réfrigération de Copeland discute du retour d'huile dans les conduites d'aspiration principales et de dérivation à charge minimale, ainsi que de la chute de pression dans les conduites de liquide et de gaz chaud. Une règle de diamètre unique ne peut pas couvrir ces différentes conditions. Pour le cycle à quatre étages et le rôle de chaque échangeur de chaleur, voir le guide du cycle frigorifique.

Utilisez une séquence reproductible pour chaque segment du système. Ne sélectionnez pas la tuyauterie sur la seule base du tonnage nominal.

1. Fixez le cas de conception. Confirmez le fluide frigorigène, les conditions d'évaporation et de condensation, la charge thermique, la plage de température ambiante et les modes de fonctionnement.
2. Tracez les segments de tuyauterie. Marquez séparément les conduites d'aspiration, de liquide, de refoulement et de service spécial. Notez les dérivations, les collecteurs, les changements verticaux et les raccordements des équipements.
3. Mesurez le tracé. Incluez la longueur droite, les raccords, l'élévation et les contraintes de routage. Un schéma qui omet le tracé risque de ne pas permettre de déterminer la taille finale.
4. Sélectionnez un candidat dans l'outil ou les tableaux du fabricant de l'équipement. Utilisez les données relatives au fluide frigorigène et à la famille de compresseurs spécifiés. Ne transférez pas la valeur d'un tableau à un autre fluide frigorigène ou à une autre plage de fonctionnement sans confirmation.
5. Vérifiez la chute de pression et le débit massique. Examinez chaque ligne dans les conditions de conception. La ligne de liquide doit maintenir l'alimentation en liquide vers le dispositif de détendeur ; la perte de pression à l'aspiration affecte les conditions d'entrée du compresseur.
6. Vérifiez le retour d'huile à la charge la plus faible prévue. Les compresseurs à vitesse variable et les systèmes étagés nécessitent une vérification à charge partielle. Une ligne sélectionnée uniquement pour la pleine charge peut ne pas transporter l'huile de manière fiable lorsque le débit massique diminue.
7. Examinez l'installation et les limites de pression. Confirmez le matériau des tuyaux, la classe de pression, la méthode de raccordement, les supports, l'isolation, le contrôle des vibrations et les règles de sécurité applicables.
8. Conservez le calcul avec le dessin. Enregistrez l'outil ou la référence du fabricant, les hypothèses, la taille de ligne sélectionnée et le réviseur afin de pouvoir vérifier ultérieurement les modifications d'équipement ou de fluide frigorigène.

Le résultat utile est une conception documentée pour la plage de fonctionnement spécifiée, et non un tableau universel de diamètres de tuyaux. Si le fluide frigorigène, la plage de vitesse du compresseur, la condition d'évaporation ou le parcours change, effectuez à nouveau la sélection.

Un raccordement de compresseur, de condensateur ou d'unité de condensation est une interface de composant. La ligne d'interconnexion a son propre parcours, sa propre longueur, son propre débit et sa propre élévation. Un orifice et une ligne de terrain peuvent avoir le même diamètre dans une conception particulière, mais l'orifice seul n'établit pas ce choix.

Dans un guide d'application spécifique aux unités de condensation Danfoss, le fabricant met en garde les utilisateurs contre l'hypothèse selon laquelle les raccords d'aspiration et de liquide de l'unité sont de la bonne taille pour la tuyauterie d'interconnexion. Ce guide demande également le dimensionnement sur toute la plage de capacité de l'unité. Il s'agit d'un exemple d'application, mais il montre pourquoi une dimension d'orifice ne peut pas à elle seule déterminer la taille du tuyau de terrain. Confirmez le programme de tuyauterie approuvé dans les données du fabricant de l'équipement avant la fabrication ou l'installation. Lors de l'examen d'un dessin, traitez chaque orifice comme une interface, puis vérifiez l'ensemble du parcours par rapport aux données de l'équipement sélectionné.

Pour un ensemble OEM, envoyez simultanément le dessin, le fluide frigorigène, la capacité cible et le programme de tuyauterie. Cela donne au réviseur le contexte nécessaire pour évaluer l'orifice d'un ensemble par rapport à l'ensemble du parcours d'interconnexion.

Les tubes en cuivre ACR sont courants pour les raccordements sur site dans de nombreuses applications de réfrigération. ASTM B280-23 spécifie un tube en cuivre sans soudure pour le service sur site de climatisation et de réfrigération. La norme ne choisit pas l'épaisseur de paroi, le diamètre, la méthode de raccordement ou la classe de pression pour un système particulier.

La sélection des matériaux doit correspondre au fluide frigorigène, à la plage de pression et de température, aux homologations des composants, à la méthode de raccordement, à l'environnement et aux exigences locales. Les systèmes au CO2 fonctionnent dans des conditions de pression qui nécessitent des équipements et des tuyauteries conçus pour cette application. Les systèmes A2L ont également des exigences de sécurité et d'installation spécifiques au fluide frigorigène. Confirmez les tubes et les raccords par rapport à la pression de conception et aux instructions pour le système exact.

Un dessin d'approvisionnement doit indiquer la norme de tube et le matériau lorsqu'ils sont connus. Si la spécification est incomplète, indiquez-la comme un élément d'ingénierie ouvert plutôt que de supposer que n'importe quel tube ou raccord en cuivre fonctionnera.

Le parcours des tuyaux affecte la chute de pression, la charge de fluide frigorigène, le mouvement de l'huile, l'accès pour l'entretien et le coût d'installation. Les longs parcours, les nombreux coudes, les dérivations sous-dimensionnées, les réductions brusques et les élévations mal placées peuvent modifier le résultat suggéré par une recherche sur un tuyau droit.

Maintenez les longueurs de tuyauterie aussi courtes que le permet la disposition des équipements. Utilisez la méthode des raccords et des longueurs équivalentes requise par l'outil de dimensionnement du fabricant. Ajoutez les variations de niveau et la géométrie des dérivations au modèle, puis vérifiez le point de fonctionnement le plus défavorable. Ne remplacez pas le calcul de perte de charge par une estimation visuelle.

Le guide de tuyauterie de Danfoss conseille de minimiser les changements de direction inutiles et d'éviter les affaissements susceptibles de créer des pièges à huile involontaires. Maintenez les vannes de service, les raccordements des compresseurs, les voyants de liquide et les panneaux amovibles accessibles. Isolez chaque ligne lorsque les instructions de l'équipement et les conditions de fonctionnement l'exigent.

Les rapports de mise en service doivent comparer le comportement réel du système avec la conception approuvée. Un technicien ou un ingénieur frigoriste qualifié peut vérifier les conditions de fonctionnement et les points importants pour l'équipement sélectionné.

Enregistrez le fluide frigorigène, les conditions ambiantes, l'état de charge, l'étage ou la vitesse du compresseur, les conditions d'aspiration et de refoulement, l'état de la ligne de liquide et les emplacements de mesure. Comparez la perte de charge et les températures de fonctionnement avec les limites du fabricant. Pour les systèmes à capacité variable, incluez le point de fonctionnement le plus bas que le plan de mise en service peut tester en toute sécurité.

Des symptômes tels qu'une faible pression d'aspiration, un mauvais niveau d'huile, du gaz flash, des vibrations ou des performances inégales des serpentins peuvent avoir plusieurs causes. Ils ne prouvent pas qu'une tuyauterie est sous-dimensionnée. Vérifiez les instruments, la charge, les commandes, les restrictions, le débit d'air et l'état de l'équipement avant de modifier la conception de la ligne. La manipulation des frigorigènes, le brasage, les tests de pression et la récupération doivent être effectués par du personnel qualifié utilisant les procédures de sécurité applicables.

Pour une étude utile de la tuyauterie, envoyez la limite du système et le cas de fonctionnement. Joignez un schéma unifilaire au dessin ; la taille du raccord d'un compresseur à elle seule ne décrit pas le tracé.

• Application : type d'équipement, plage de température, emplacement intérieur ou extérieur, et cycle de service.
• Frigorigène : frigorigène exact, huile et tout autre substitut approuvé.
• Capacité et conditions : service nominal, conditions d'évaporation et de condensation, plage ambiante, ainsi que charge minimale et maximale.
• Équipement : compresseur, condenseur, évaporateur, détendeur et données de raccordement.
• Tracé : longueurs des tronçons, variations de hauteur, raccords, dérivations et limites d'installation.
• Matériaux : norme du tube, matériau, méthode de raccordement, pression de conception, isolation et finition.
• Modes de fonctionnement : charge partielle, étagement, vitesse variable, dégivrage, récupération par pompe ou inversion de pompe à chaleur.
• Documents : schéma de tuyauterie, nomenclatures des équipements, référence de dimensionnement et révision du dessin.

Si le système comprend un échangeur de chaleur personnalisé ou un groupe de condensation, intégrez l'interface de tuyauterie dans le même jeu de dessins que la puissance du serpentin, le frigorigène, les raccordements et l'encombrement d'installation. La page d'ingénierie de Domi décrit l'assistance pour les exigences de transfert thermique et l'examen des dessins sur les projets d'échangeurs de chaleur. Confirmez la portée d'ingénierie demandée auprès de l'équipe avant de vous y fier pour la conception complète de la tuyauterie du système.

Utilisez le tableau ou l'outil de dimensionnement du fabricant de l'équipement sélectionné avec le frigorigène, la capacité, les conditions d'évaporation et de condensation, la longueur du tracé, l'élévation, les raccords et la plage de pleine capacité. Vérifiez le retour d'huile à l'aspiration à charge minimale et la chute de pression aux points de fonctionnement requis.

Les tubes sont disponibles dans des tailles standard, mais une liste de tailles standard n'identifie pas la bonne taille pour un système. Utilisez le fluide frigorigène, les conditions de fonctionnement, le tracé de la ligne, la capacité, la limite de pression et les instructions du fabricant pour sélectionner le tuyau.

Pas automatiquement. Le raccord du compresseur est une dimension d'orifice. Le tuyau d'interconnexion doit être sélectionné pour l'ensemble du circuit et de la plage de fonctionnement. Vérifiez les données d'équipement approuvées et le calcul de la ligne.

Non. Un diamètre plus grand peut réduire le frottement à un débit plus élevé, mais il peut également réduire la vitesse du gaz lorsque le système fonctionne à faible capacité. La sélection doit équilibrer la chute de pression et le retour d'huile sur toute la plage de charge réelle.

Ne le présumez pas. Les systèmes au CO2 ont des exigences de pression différentes et peuvent nécessiter des tuyaux, des raccords, des vannes et des composants de sécurité différents. Suivez la conception approuvée du système au CO2 et les données d'équipement.