Compression transcritique du CO2

Guide d’application
Compression transcritique du CO2
Contrôle du système
AKS 11
EKC 326A
AK-PC 740/780
AKS 2050
AKS 11
AKS 11
AKS 21
GD
AKS 2050
ICMTS
AKS
11
AKS 2050
CCM
AKS 2050
AK-SC 255/
AK-SM 350/
AK-SM 720/
AKA 245
AKS 2050
DCR
AK-CC 550A
AKS 11
AKVH
AK-PC 740/780
AKS 11
AKS 2050
AKS 32R
AK-CC 550A
AKS 11
AKD 102
AKS
11
AKS 2050
Danfoss
R64-2047.10
GD
AKVH
www.danfoss.com/co2
La compression transcritique du CO2 est l’un des
systèmes les plus prometteurs pour les régions
froides. La raison en est que sa consommation
d’énergie est identique à celle des systèmes
R404a, voire inférieure ; sa conception est en
outre relativement simple.
GC
Danfoss
R64-12049.11.10.02
Description générale
Une compression transcritique du CO2
traditionnelle est divisée en trois sections
de pression : la haute pression, la pression
intermédiaire et la basse pression.
La section haute pression débute au niveau
du compresseur de haute pression (1), passe à
travers le refroidisseur à gaz et s’arrête au niveau
de la vanne de commande de haute pression (3).
Dans cette section, la pression est généralement
comprise entre 90 et 120 bar.
La section de pression intermédiaire commence
au niveau du détendeur haute pression (3), où le
débit est ensuite divisé entre gaz et liquide dans
la bouteille (4).
La phase gazeuse est orientée vers la conduite
d’aspiration des compresseurs haute pression via
une vanne de dérivation (5). Le liquide s’écoule
vers les détendeurs (6 et 7), où se détend avant
d’atteindre les évaporateurs MT (8) et LT (9).
Le gaz obtenu après l’évaporateur LT est
comprimé dans le compresseur LT (10) et
mélangé au gaz en provenance de l’évaporateur
MT et de la dérivation du gaz. De là, le gaz
pénètre dans la conduite d’aspiration, puis dans
le compresseur HP, et complète le circuit.
MT
LT
La pression dans la section MT est généralement
de 40-45 bar, et dans la section LT, de 25 bar.
La tendance semble être à la conception des
sections MT et LT pour des pressions identiques.
La pression du réservoir est contrôlée par le détendeur pas à pas à commande électrique CCM
(5). La pression du réservoir doit être plus élevée
que la pression d’évaporation dans les évaporateurs MT, afin de garantir une pression différentielle dans le détendeur MT (6).
De l’autre côté, la pression doit être inférieure à la
pression de service.
2
HP Haute
pression
High Pressure
HP Pression
Receiver réservoir
Pressure
LP pression
d'évaporation
Suction Pressure
MT MT
Suction Pressure
LT
LP pression
d'évaporation
LT
Compression transcritique avec dérivation
gazeuse
Guide d’application RA8AA204 © Danfoss 01/2011
Compression transcritique du CO2
AKS 11
EKC 326A
AK-PC 740/780
AKS 2050
AKS 11
AKS 11
AKS 21
GD
AKS 2050
ICMTS
AKS
11
AKS 2050
CCM
AKS 2050
AK-SC 255/
AK-SM 350/
AK-SM 720/
AKA 245
AKS 2050
DCR
AK-CC 550A
AKS 11
AKVH
AK-PC 740/780
AKS 11
AKS 2050
AKS 32R
AK-CC 550A
AKS 11
AKD 102
AKS
11
AKS 2050
Danfoss
R64-2047.10
GD
AKVH
Compression transcritique avec dérivation gazeuse
HP
pression
HPHaute
High Pressure
HP
HPPression
Receiverréservoir
Pressure
LP
d'évaporation
LPpression
Suction Pressure
MT MT
LP
d'évaporation
LT
LPpression
Suction Pressure
LT
Compression transcritique du CO2 Guide d’application RA8AA204 © Danfoss 01/2011
3
Régulation
Les commandes du système transcritique
peuvent être divisées en quatre groupes : la
régulation du refroidisseur à gaz, la régulation du
réservoir, la régulation d’injection et la régulation
de capacité des compresseurs.
Régulation du refroidisseur
à gaz
La température du CO2 hors du refroidisseur de
gaz est contrôlée par AK-PC 740 ou AK-PC 780
(ventilateurs à vitesse variable, généralement).
Une différence de température minimum définie
par l’utilisateur entre la température ambiante
(air dans le refroidisseur à gaz) et la température
du CO2 mesurée à la sortie du refroidisseur à
gaz constitue la référence pour le contrôle des
ventilateurs. Si la température est inférieure
au point de référence minimum défini, les
ventilateurs s’arrêtent. Lorsque les compresseurs
sont à l’arrêt, les ventilateurs sont eux aussi
coupés.
La pression minimum est maintenue par l'EKC
326A, qui contrôle le détendeur haute pression
ICMTS. Le régulateur garantit une performance
maximale du système en maintenant la pression
optimale dans le refroidisseur à gaz lorsque la
régulation a lieu dans la plage transcritique. Le
régulateur optimisera toujours en fonction d’un
état sous-critique.
Dans la plage transcritique, la pression optimale
est fonction d’une mesure de la pression et de la
température. Les deux capteurs doivent être fixés
à la sortie juste derrière le refroidisseur à gaz.
Capacité de réfrigération supplémentaire
(« compresseur supplémentaire »)
Cette fonction accroît la capacité de réfrigération
du système en augmentant la pression dans le
refroidisseur à gaz. Elle est activée via l'EKC 326A,
grâce à un commutateur à « contact sec ».
Récupération de chaleur ou pompe à chaleur
Cette fonction augmentera la pression du gaz
jusqu’à une valeur de consigne. La valeur peut
être fixe ou variable en fonction d’un signal
d’entrée de 0 à 10 V.
Cette fonction s’applique dans les plages
transcritiques et sous-critiques.
Régulation du réservoir
Pour réduire la pression dans les systèmes de
distribution, la dérivation du gaz a été mise en
place.
Après l’expansion à haute pression, le gaz et
le liquide sont séparés et le gaz est dérivé
directement du côté aspiration du compresseur.
Le liquide est distribué aux évaporateurs, ce qui
permet d’utiliser des composants de pression
standard.
La pression du réservoir peut être contrôlée par
EKC 326A afin d’être maintenue à un point de
référence défini. Ce régulateur exige l’installation
d'un détendeur CCM et d’un transmetteur de
pression.
Afin de s'assurer que la pression du réservoir ne
soit pas trop basse, une valeur limite peut être
définie. Si la pression chute sous cette valeur, la
vanne ICMTS s’ouvre. La vanne s’ouvre ensuite
graduellement selon la bande P associée.
4
Guide d’application RA8AA204 © Danfoss 01/2011
Compression transcritique du CO2
La régulation de l'injection pour les évaporateurs
des meubles et des chambres froides se fait par
un régulateur électronique standard.
L'AK-CC 550A fait appel à des vannes d’injection
AKV à modulation de largeur d’impulsion et à des
algorithmes logiciels brevetés pour optimiser les
performances et le fonctionnement du système.
Il est important de sélectionner un transmetteur
de pression dont la mesure de surchauffe couvre
toute la gamme de pression. Ainsi, pour un système de 40 bar, un transmetteur de pression AKS
2050 de 1 à 59 bar doit être sélectionné.
Danfoss
84B2973.10
Régulation de l'injection
Utilisation des vannes AKV ou AKVH
Pour les systèmes liquides à 40 bar, les côtés HT
et LT du système peuvent utiliser des vannes AKV
de 52 bar standard. Lorsqu’un système liquide à
60 bar est en place, des vannes AKVH de 90 bar
doivent être utilisées.
Régulation de capacité du
compresseur
Le régulateur AK-PC 740 (jusqu’à 4 compresseurs)
ou AK-PC 780 (jusqu’à 8 compresseurs)
contrôle la pression d’aspiration et constitue
le régulateur standard pour le contrôle d’une
centrale frigorifique dans n’importe quel
système de réfrigération. Le régulateur est
capable de contrôler la vitesse variable de deux
compresseurs associés à des compresseurs
mono-étape de même tailles ou de tailles
différentes, selon le choix du modèle de
couplage.
Le régulateur AK-PC 740/780 peut également
coordonner le démarrage de LT et de HT, afin de
garantir un fonctionnement optimal.
Gestion et égalisation de l’huile
Le système intégré de gestion d’huile couvre
la plupart des systèmes disponibles à l’heure
actuelle sur le marché. Il peut être utilisé avec
du CO2 comme avec tous les réfrigérants
conventionnels et prend en charge des signaux
en provenance :
• du capteur de niveau du compresseur,
• du capteur de niveau du séparateur d’huile,
• du capteur de niveau du réservoir d’huile,
• du transmetteur de pression du réservoir
d’huile.
L’alimentation en huile des compresseurs est
gérée par l’activation des électrovannes, avec des
séquences d’activation et de désactivation des
impulsions définies par l’utilisateur.
Régulation haute pression
Les régulateurs pour CO2 Danfoss comportent
davantage de fonctions de sécurité destinées à
empêcher l’ouverture des vannes de sécurité et,
par conséquent, les pertes de charge.
Régulateur de refroidissement à gaz EKC 326A
Le réglage de pression maximum du réservoir
permet de forcer la fermeture des vannes de gaz
si la pression du réservoir est trop élevée.
Régulateur de compresseurs AK-PC 740
Une fonction de sécurité de décharge maximale
du compresseur permet de réduire la capacité
des compresseurs.
Compression transcritique du CO2 Guide d’application RA8AA204 © Danfoss 01/2011
5
AK-PC 740
Régulateur flexible pour le contrôle de la
capacité des compresseurs et des ventilateurs de condenseurs (ventilateurs de
refroidissement à gaz). Le nombre d’entrées/
sorties peut être accru grâce à des modules
d’extension AK-XM.
• 4 compresseurs avec 3 réductions de puissance
par compression
• 6 ventilateurs
• 60 entrées/sorties maximum
• Contrôle de la vitesse variable sur le compresseur principal et les ventilateurs de condenseurs
• Fonction intégrée de gestion d'huile
AK-PC 780
Identique au modèle AK-PC 740, avec en
plus :
• 8 compresseurs avec 3 réductions de puissance
• 8 ventilateurs
• 100 entrées/sorties maximum
AK-CC 550A
Régulation dédiée du meuble frigorifique
avec une grande flexibilité pour s’adapter
à tous les types de meubles et d’entrepôts
frigorifiques. Contrôle 1 évaporateur.
Thermostat jour/nuit selon le principe de marche/arrêt ou de modulation
• Régulation adaptative de la surchauffe
• Dégivrage adaptatif en fonction des performances de l’évaporateur
• Dégivrage naturel, électrique ou par gaz chaud
• Fonction de nettoyage du meuble pour la documentation de la procédure HACCP
• Fonction de porte
• Commande de l’éclairage
AK-CC 750
Régulation flexible du meuble frigorifique
pour un maximum de 4 évaporateurs.
• COP maximal
Le régulateur garantit une performance maximale du système en maintenant la pression
optimale dans le refroidisseur à gaz lorsque la
régulation a lieu dans la plage transcritique.
• Régulation de la pression du récepteur en fonction de la mesure de pression du récepteur
• Récupération de chaleur avec pression de référence ajustable, 0-10 V.
ICMTS
Vanne motorisée à régulation directe entraînée par un actionneur de type ICAD 600TS.
0/4 -> 20 mA
0/2 -> 10 V
• Conçue spécifiquement pour les applications
CO2 haute pression, pour une pression de
service maximale de 140 bar
• Le cône de régulation permet d’obtenir une
précision de régulation optimale, en particulier
à charge partielle.
• Ouverture manuelle possible via l’outil ICAD ou
l’outil multifonction.
• Le siège PTFE confère une excellente étanchéité
à la vanne.
• Couplage magnétique –étanchéité parfaite
CCM
Détendeur pas à pas à commande électrique
• Spécialement conçue en tant que vanne de
détente pour les systèmes au CO2, et en tant
que vanne de dérivation du gaz pour les applications subcritiques.
• Pression de service jusqu’à 90 bar
• Positionnement précis pour un contrôle optimal
des pressions intermédiaires
• Fonctionnement à double débit possible
• MOPD jusqu’à 50 bar
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Guide d’application RA8AA204 © Danfoss 01/2011
FC-SPMC
EKC 326A
Régulateur optimisant la pression dans les
systèmes transcritiques au CO2 et la pression
du réservoir.
Compression transcritique du CO2