Objectifs

À la fin de la séance, vous devez être capable de :

• expliquer le rôle d’un compresseur dans un circuit frigorifique ;

• distinguer les principaux types de compresseurs ;

• décrire le fonctionnement d’un compresseur à pistons ;

• reconnaître les technologies à spirales, rotatives et à vis.

1. Rôle du compresseur

Le compresseur est un organe essentiel du circuit frigorifique. Il aspire à la sortie de l’évaporateur de la vapeur de fluide frigorigène à basse pression, puis la comprime.

À sa sortie, le fluide est une vapeur à haute pression et à haute température. Il peut alors céder sa chaleur dans le condenseur et se liquéfier.

En résumé : le compresseur fait circuler le fluide frigorigène et élève sa pression.

2. Les grandes familles de compresseurs

Les compresseurs volumétriques

Ils compriment le fluide en diminuant le volume d’une chambre où celui-ci est emprisonné. On trouve notamment :

• les compresseurs alternatifs à pistons ;

• les compresseurs spiro-orbitaux, ou Scroll ;

• les compresseurs rotatifs à piston roulant ou à palette ;

• les compresseurs rotatifs à vis.

Les compresseurs centrifuges

Ils utilisent une roue tournante à aubes pour accélérer le fluide. La force centrifuge contribue à augmenter sa pression. Ces machines sont particulièrement adaptées aux installations de grande capacité.

3. Selon la construction du compresseur

Compresseur ouvert

Le moteur d’entraînement est séparé du mécanisme de compression. Un arbre apparent transmet le mouvement au compresseur, par courroie ou par entraînement direct. Une garniture doit assurer l’étanchéité autour de cet arbre.

Exemples d’utilisation : climatisation automobile, froid embarqué et installations industrielles.

Compresseur semi-hermétique

Le moteur et le mécanisme de compression sont réunis dans un même carter étanche. Le carter peut être démonté pour accéder aux pièces internes et effectuer une réparation. Le moteur est refroidi par les vapeurs aspirées ou par l’air ambiant.

Compresseur hermétique

Le moteur et le mécanisme de compression sont enfermés dans un carter soudé. Celui-ci n’est pas prévu pour être démonté : une réparation est généralement impossible ou nécessite une entreprise spécialisée. Le moteur est refroidi par les vapeurs aspirées.

4. Le compresseur alternatif à pistons

Dans un compresseur à pistons, le mouvement du piston fait varier le volume du cylindre. Des clapets s’ouvrent et se ferment en fonction de la pression.

Les étapes du cycle

1. Aspiration : le piston descend. Lorsque la pression dans le cylindre devient inférieure à la pression d’aspiration, le clapet d’aspiration s’ouvre. La vapeur basse pression entre dans le cylindre.

2. Compression : le piston remonte. Les clapets sont fermés et la vapeur est comprimée.

3. Refoulement : lorsque la pression dans le cylindre dépasse la pression de refoulement, le clapet de refoulement s’ouvre. La vapeur haute pression est envoyée vers le condenseur.

4. Fin de course : le piston atteint le point mort haut. Une petite quantité de vapeur haute pression reste dans l’espace mort du cylindre.

Au début de la descente suivante, cette vapeur résiduelle se détend. Le clapet d’aspiration ne peut s’ouvrir qu’une fois que sa pression est devenue suffisamment basse.

Vocabulaire à retenir

• PMB : point mort bas, position la plus basse du piston.

• PMH : point mort haut, position la plus haute du piston.

• BP : basse pression, côté aspiration du compresseur.

• HP : haute pression, côté refoulement du compresseur.

• Espace mort : volume restant au-dessus du piston lorsqu’il est au PMH.

5. Autres compresseurs volumétriques

Compresseur Scroll

La compression s’effectue entre deux spirales : l’une est fixe, l’autre réalise un mouvement orbital. Le fluide est piégé dans des poches dont le volume diminue progressivement.

Compresseur rotatif à piston roulant ou à palette

Un rotor tourne de façon excentrée dans un stator. Une palette sépare les chambres et accompagne le déplacement du fluide. Le volume disponible diminue jusqu’au refoulement.

Compresseur à vis

Deux rotors en forme de vis — un mâle et un femelle — emprisonnent le fluide et le transportent vers le refoulement tout en le comprimant. Dans certains modèles, un film d’huile contribue à assurer l’étanchéité entre les rotors. Ces compresseurs existent en versions ouvertes, semi-hermétiques ou hermétiques.

6. Tableau récapitulatif

Questions de révision

1. Quel est le rôle du compresseur dans le circuit frigorifique ?

2. Quelle différence y a-t-il entre un compresseur ouvert et un compresseur hermétique ?

3. À quel moment le clapet d’aspiration s’ouvre-t-il dans un compresseur à pistons ?

4. Comment la compression est-elle réalisée dans un compresseur Scroll ?

5. Quels sont les principaux éléments d’un compresseur à vis ?