Généralités
Les convertisseurs de fréquences permettent d’adapter en continu la puissance frigorifique du compresseur à la demande de froid de l’installation en régulant la vitesse. La description qui suit explique la conception, le fonctionnement, les champs d’application et les particularités des
- compresseurs à piston BITZER
- en combinaison avec des convertisseurs de fréquences externes installés séparément pour la régulation de la vitesse, par ex. le Bitzer Varipack.
Tous les compresseurs à piston BITZER sont conçus pour un fonctionnement au-dessus ou au-dessous de la fréquence du réseau et peuvent donc fonctionner sur une plage de puissance particulièrement large.
Avantages du fonctionnement avec convertisseur de fréquences (CF) :
- efficacité plus élevée de l'installation, surtout en cas d’utilisation en charge partielle
- possibilité d’un contrôle plus exact de la température
- température de départ exacte du fluide caloporteur pour les applications critiques de refroidissement du processus et les pompes à chaleur
- températures d’évaporation efficaces plus élevées, ce qui réduit le dessèchement des aliments non emballés et des matières premières dans les enceintes réfrigérées ainsi que le givrage de l’évaporateur
- réduction du nombre de démarrages du compresseur
- réduction de la charge sur le moteur et le réseau électrique grâce au démarrage en douceur intégré : réduction du courant au démarrage par rapport au démarrage direct, démarreur en douceur, démarrage en bobinage partiel ou démarrage étoile-triangle
- dans de nombreux cas : puissance frigorifique plus élevée grâce au fonctionnement au-dessus de la fréquence du réseau (permet d’utiliser un compresseur avec une petite capacité de refoulement à une fréquence de réseau de 50 ou 60 Hz et de réduire éventuellement les coûts par kW de puissance frigorifique)
La figure ci-dessous montre les faibles variations de température en cas de régulation par convertisseur de fréquences :
- régulation par marche-arrêt, à gauche : fortes variations de température, température d’évaporation efficace moyenne relativement basse (fine ligne en pointillés)
- régulation mécanique par étage, au centre : réduction des variations de température grâce à une régulation plus rapide, température d’évaporation efficace moyenne plus élevée et donc une efficacité plus élevée
- régulation par convertisseur de fréquences, à droite : température ambiante ou température de départ du fluide caloporteur très constante (± 0,5 K possible) grâce à la régulation en continu, température d’évaporation efficace moyenne plus élevée, augmentant donc l’efficacité et réduisant, par exemple, la déshydratation des aliments non emballés et des matières premières
L’utilisation d’un convertisseur de fréquences permet d’augmenter la température d’évaporation moyenne, par exemple, de -7 à -4,5°C. Une température d’évaporation plus élevée de 1 K améliore l’efficacité de l’installation de jusqu’à 3%.
Le rapport entre la puissance frigorifique et la charge est illustré dans le diagramme ci-dessous. L’utilisation d’un convertisseur de fréquences est surtout avantageuse en cas de fonctionnement en charge partielle.
Courbe en pointillés : régulation CR.
Courbe continue : régulation par CF.
Conditions de fonctionnement : R449A, t0 : -10°C / tC : 45°C / Δtoh : 20 K
Avec la régulation CR, l’optimum est toujours de 100% ; en fonctionnement avec CF, l’optimum se situe dans la plage de charge partielle et peut être déplacé par une conception appropriée du compresseur et de la plage de régulation. Les objectifs contradictoires – d’un côté un COP/EER élevé à pleine charge, de l’autre côté une efficacité élevée à charge partielle – exigent un compromis dans la conception.
Tenir également compte de la documentation technique suivante
- KB-100 : Instructions de service Compresseurs à piston hermétiques accessibles monoétagés
- KB-120 : Instructions de service Compresseurs à piston hermétiques accessibles pour applications R744 souscritiques
- KB-130 : Instructions de service Compresseurs à piston hermétiques accessibles pour applications R744 transcritiques
- KB-150 : Instructions de service Compresseurs à piston hermétiques accessibles bi-étagés
- KB-520: Instruction de service Compresseurs ouverts à piston
- CB-110 et CB-111 : Instructions de service Varipack – convertisseurs de fréquences Bitzer externes
- AT-640 : L’utilisation d’ammoniac (R717) dans des compresseurs Bitzer
- AT-744: Guide d'application pour l'utilisation de R744