4712 Vannes d`injection électronique M2FE...L

4
Vannes
d'injection électronique
712
M2FE...L...
pour fluides frigorigènes
Vannes d'injection à commande magnétique avec réglage de position pour fluides
frigorigènes
• Assurent les fonctions de vannes de régulation, de détente et d'isolement
• Entièrement étanche
• Boîtier de raccordement standard 0...10 V– ou 4...20 mA–
• Haute résolution grâce un positionnement précis avec recopie
• Fermées en l'absence de courant, robustes et sans entretien
Domaines
d'application
Les vannes d'injection M2FE...L... à commande magnétique modulante avec réglage de
position sont utilisées pour la régulation progressive de la puissance de machines frigorifiques et de pompes à chaleur. Elles peuvent également être utilisées comme vannes
de détente pour la régulation d'un évaporateur. Elles conviennent pour les fluides frigorigènes tels que R22, R134a, R404A, R407C, R507, etc.
Fonctionnement
Les vannes M2FE...L... combinent en un seul corps les fonctions de régulation, détente
et arrêt. Elles sont totalement étanches. Un réglage de position fin leur confère une
haute résolution.
Le boîtier de raccordement est alimenté en 24 V~, accepte un signal de positionnement
de 0...10 V– ou 4...20 mA– et délivre un signal de recopie de 0...10 V–.
Les vannes M2FE...L... sont fermées en l'absence de courant.
Références et
désignations
Données de fonctionnement
q [mm2]
Type de vanne
DN
kvs
Qo
PN
Pmed
[mm]
[m3/h]
[kW]
[VA]
[VA]
M2FE15L07
M2FE15L15
M2FE15L25
M2FE15L37
15
15
15
15
0,08
0,18
0,33
0,49
7
15
25
37
13
13
13
13
3
3
3
3
60
60
60
60
100
100
100
100
170
170
170
170
M2FE20L50
M2FE20L75
M2FE20L100
20
20
20
0,61
0,92
1,25
50
75
100
13
16
16
3
4
4
60
50
50
100
85
85
170
135
135
Légende :
kvs = débit selon VDI/ VDE2173
PN = puissance nominale
Pmed = puissance de travail moyenne
Qo = puissance frigorifique
1,5
2,5
4,0
L [m]
L
q
= longueur de câble maximale entre
le régulateur et la vanne
= section des conducteurs (Cu)
Pour des puissances frigorifiques plus élevées, voir la fiche 4713.
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1/8
Commande
La vanne d'injection M2FE...L... est livrée entièrement montée. L'assemblage se compose du corps de vanne, de la commande magnétique et du boîtier de raccordement.
Lors de la rédaction de la commande, préciser le nombre, la désignation et la référence
de chaque pièce.
Exemple : 1 vanne d'injection M2FE15L25
Fonctionnement
La commande fonctionne selon le principe d'un électro-aimant proportionnel à comportement progressif.
Recopie de position
... V–
Le signal de position 0...10 V– délivré aux
bornes de raccordement peut être utilisé
pour des applications supplémentaires
(fonctions d'affichage, par exemple).
40402AF
10
Servovanne
La vanne adopte une position entre 0 % et
100 % proportionnelle au signal de commande (0...10 V– ou 4...20 mA–).
La fonction de réglage de position intégrée
corrige les écarts de positionnement avec
précision et rapidité.
La position de la vanne est mesurée de manière inductive.
Vanne principale
Technique
2
Signal de
positionnement
0
0
2
10
... V–
Le noyau magnétique est flottant à l'intérieur du système sous pression. De ce fait, un
presse-étoupe n'est pas nécessaire. La vanne est totalement étanche.
Le clapet cylindrique à fentes est équipé d'une servovanne régulant la force de fermeture et garantissant une parfaite étanchéité en l'absence de courant.
Les vannes sont munies de raccords à souder permettant un raccordement aisé de la
tuyauterie.
Dimensionnement
Puissance frigorifique
La puissance frigorifique fournie par la vanne dépend du fluide frigorigène utilisé et des
températures d'évaporation et de condensation. La quantité de fluide frigorigène s'écoulant par la vanne entièrement ouverte dépend du kvs, de la pression en amont [p1] et en
aval [p2] de la vanne et du rapport de pression (sous-critique ou supercritique).
Rapport de pression : supercritique 0,42 >
p1 − p2
> 0,42 sous-critique
p1
Si la vanne est utilisée comme détendeur, il faut par ailleurs tenir compte de la proportion de liquide admis dans la vanne. Il est par conséquent impossible d'effectuer des
calculs comme s'il s'agissait d'une vanne pour gaz ou liquide uniquement.
Application
Rapport de pression
Quantité de fluide frigorigène
détente
supercritique 1)
m = kvs × f ×
p1 × ρ
Légende :
1)
si les températures d'évaporation et de condensation sont voisines, on a affaire à un rapport de
pression sous-critique.
m
quantité de fluide frigorigène en kg/sec
kvs quantité d'eau en m3/h, qui traverse la vanne ouverte sous une pression différentielle de 1 bar.
f
facteur 0,14...0,18 (en fonction du fluide frigorigène, de la pression en entrée et de la géométrie
de la vanne)
p1
pression absolue en entrée de la vanne [bar]
ρ
densité du fluide sous-refroidi en kg/dm3
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log (p)
[bar]
Légende :
pc
: pression de condensation [bars absolus]
tc
: température d'évaporation
[°C]
po
: pression d'évaporation
[bars absolus]
to
: température d'évaporation
[°C]
tcu
: température du fluide sous-refroidi
[°C]
toh
: temp. du gaz surchauffé à l'aspiration
[°C]
: surchauffe
[°C]
∆toh
[K]
∆toh = toh – to
: sous-refroidissement
[°C]
∆tcu
[K]
∆tcu = tc – tcu
: différence d'enthalpie spécifique [kJ/kg]
∆h
70176
tcu
Symboles
et définitions
selon DIN 8941
tc
pc
toh
po
to
h
[kJ/kg]
∆h
Pour obtenir la puissance frigorifique Qo, il faut multiplier la quantité de fluide frigorigène par seconde par la différence d'enthalpie spécifique lue dans le diagramme
log(p)-h du fluide frigorigène concerné. Pour faciliter le calcul, il existe un diagramme
pour chaque diamètre de vanne, basé sur les données suivantes :
• surchauffe de 4 K et sous-refroidissement de 2 K,
• perte de charge dans le condenseur et l'évaporateur de 0,3 bar,
• perte de charge en amont de l'évaporateur (avec l'utilisation d'un distributeur de liquide par exemple) de 0,3 bar.
Si les températures d'évaporation et/ou de condensation se situent entre deux valeurs,
on peut effectuer une approximation satisfaisante de la puissance frigorifique par interpolation linéaire.
Remarques
Si l'on respecte les températures de condensation et d'évaporation indiquées pour le
fluide frigorigène utilisé, on maintiendra une pression différentielle inférieure à la pression différentielle maximale admissible ( ∆pmax 22 bars).
Une augmentation de la température d'évaporation de 1 °C entraîne un accroissement
de la puissance frigorifique d'environ 0,5...1 %. En gagnant 1 °C sur le sousrefroidissement, on accroît la puissance frigorifique d'environ 1...2 % (valable uniquement jusqu'à un sous-refroidissement de 8 K). Un sous-refroidissement trop faible doit
être évité car il dénote une perte de pression excessive en amont du détendeur et risque de produire des déflagrations.
Facteur de
correction K
Il faut également tenir compte de la perte de charge spécifique au type d'évaporateur
(évaporateur à détente directe, échangeur tubulaire, échangeur à plaques, etc.) Ceci est
particulièrement important lorsque la température de condensation est inférieure à
30 °C (période de transition automne / hiver, par exemple). La puissance frigorifique
effective est alors inférieure à celle fournie par les abaques.
Le facteur de correction k dépend de la température d'évaporation et du fluide frigorigène utilisé.
70301
70302
R407C ( R22 ) tc = 20 °C
1.00
R404A ( R507 ) tc = 20 °C
1.00
1
0.90
1.00
1
0.90
0.80
0.70
0.70
0.60
2
0.60
0.50
0.50
0.40
0.40
0.30
-30
-20
-10
0
to [ °C ]
Légende :
Courbe 1 : ∆p = 0,3 bar
Courbe 2 : ∆p = 1 bar
Courbe 3 : ∆p = 2 bars
10
k[-]
0.80
0.70
3
0.30
-30
1
0.90
0.80
k[-]
k[-]
70303
R134a tc = 20 °C
2
0.60
0.50
2
-20
-10
0
3
0.40
3
10
to [ °C ]
0.30
-30
-20
-10
0
10
to [ °C ]
par exemple échangeur tubulaire
par exemple échangeur à plaques
par exemple évaporateur à détente directe
Si l'on ne dispose d'aucune information sur la perte de charge entre la vanne et l'évaporateur, utiliser la courbe 3.
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Tableau de sélection
Détente
(puissance frigorifique
en kW)
Type de
vanne
M2FE15L07
M2FE15L15
M2FE15L25
M2FE15L37
M2FE120L50
M2FE20L75
M2FE20L100
R407C (R22)
R134a
R404A / R507
tc
tc
tc
to
[°C]
– 40
– 20
– 10
0
10
– 40
– 20
– 10
0
10
– 40
– 20
– 10
0
10
– 40
– 20
– 10
0
10
– 40
– 20
– 10
0
10
– 40
– 20
– 10
0
10
– 40
– 20
– 10
0
10
20 °C
4.8
5.2
5.4
5.3
3.4
9.7
10.4
10.7
10.6
6.7
19
21
21
21
13
29
31
32
32
20
41
44
45
45
28
61
66
68
67
43
82
88
91
89
57
40 °C
5.0
5.4
5.7
5.9
6.1
10.0
10.9
11.3
11.7
12.1
20
22
23
23
24
30
33
34
35
36
42
46
48
50
51
63
69
72
74
77
84
92
96
99
103
60 °C
–
4.9
5.2
5.4
5.6
–
9.8
10.3
10.8
11.3
–
20
21
22
23
–
29
31
32
34
–
41
44
46
48
–
62
65
69
72
–
83
87
91
96
20 °C
–
3.7
3.9
3.5
1.8
–
7.5
7.8
7.1
3.5
–
15
16
14
7
–
22
23
21
11
–
32
33
30
15
–
47
49
45
22
–
63
66
60
30
40 °C
–
4.0
4.2
4.4
4.6
–
8.0
8.4
8.8
9.1
–
16
17
18
18
–
24
25
26
27
–
34
35
37
38
–
51
53
56
58
–
68
71
74
77
60 °C
–
3.8
4.0
4.2
4.4
–
7.6
8.0
8.5
8.9
–
15
16
17
18
–
23
24
25
27
–
32
34
36
38
–
48
51
54
56
–
64
68
72
75
20 °C
3.5
3.8
4.0
4.0
2.7
6.9
7.7
8.0
8.1
5.3
14
15
16
16
11
21
23
24
24
16
29
32
34
34
23
44
49
51
51
34
59
65
68
68
45
40 °C
3.0
3.5
3.7
3.9
4.1
6.0
6.9
7.3
7.7
8.1
12
14
15
15
16
18
21
22
23
24
25
29
31
33
34
38
44
47
49
51
51
58
62
65
69
60 °C
–
–
–
2.7
2.9
–
–
–
5.5
5.9
–
–
–
11
12
–
–
–
16
18
–
–
–
23
25
–
–
–
35
37
–
–
–
46
50
to = température d'évaporation
tc = température de condensation
Indications pour
l'ingénierie
Veiller au respect des consignes liées à l'installation et à la présence de composants de
sécurité (pressostats, protections intégrales des moteurs, etc.)
Utilisation comme
détendeur
Le fluide ne doit pas être admis dans la vanne à plus de 1 m/s. Le diamètre de la tuyauterie doit être par conséquent, en rapport avec la puissance frigorifique, supérieur au
diamètre nominal de la vanne.
MVL661.25
M2FE...L...
70304
min. 20 x DN
HD
CA2N4712F / 02.2001
4/8
min. 5 cm
Pour une régulation optimale, surélever la vanne
par rapport à l'évaporateur.
Attention :
Le sens d'écoulement dans la M2FE...L... est différent de celui de la MVL661.25.
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Indications pour
le montage
La vanne est livrée avec sa notice de montage (35641).
930006
– Les vannes peuvent être montées à la verticale ou à
l'horizontale, mais jamais suspendues.
– Fixer la tuyauterie de telle sorte qu'elle ne pèse pas
sur le raccord soudé de la vanne (les vibrations peuvent endommager cette dernière).
– Isoler le corps de la vanne et les tuyauteries sortantes.
– Avant de procéder à la soudure des tubes, contrôler le
sens d'écoulement par rapport à la vanne.
min. 50 mm
930863 B
ma
x=
– Déposer le boîtier et dévisser les prises de raccordement.
– Durant la soudure, refroidir le corps de la vanne avec
un chiffon humide.
– La soudure doit être exécutée avec le plus grand soin.
Il faut utiliser un chalumeau suffisamment puissant
pour que le raccord chauffe rapidement sans que le
corps de vanne ne subisse un échauffement excessif.
Orienter la flamme à l'opposé de la vanne.
L
L
L
ma
x=
L
Attention :
• Le convertisseur de signaux ne doit jamais être
placé ou retiré sous tension.
• Les composants électroniques sont spécifiques à
cette vanne et ne peuvent être changés.
Caractéristiques
techniques
Alimentation
Boîtier de raccordement :
Alimentation
Fréquence
très basse tension seulement (TBTS ou BTP)
24 V~ +15 / –10 %
50 Hz / 60 Hz
Entrées
Signal de positionnement
– Impédance (signal de
commande 0...10 V–)
– Résistance ohmique apparente
(signal de commande 4 ... 20 mA–)
0...10 V– ou 4...20 mA–
50 kΩ
Sortie
Recopie de position
– Courant
0...10 V–
2 mA charge maximum
Caractéristiques produit
Pression nominale
Pression admissible ps
Pression différentielle maximale ∆pmax
Taux de fuite
Matériaux
Corps de vanne
Siège / soupape
Raccords tuyauterie
acier / cuivre / acier inoxydable
acier inoxydable / PTFE / POM
manchons à braser, brasage intérieur
Raccordement électrique
Bornes de raccordement
bornes à vis pour fil de 4 mm2 maximum
Conditions générales
d'environnement
Température ambiante
Atmosphère ambiante
– 20...50 °C
utilisation en milieu salin sur demande uniquement
Dimensions et poids
Dimensions
Poids
voir la rubrique «Encombrements»
voir la rubrique «Encombrements»
Sécurité
Protection
Conformité
Recyclage
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330 Ω
PN 32
3200 kPa (32 bars)
2200 kPa (22 bars)
1 Nl/h de gaz maximum pour ∆p = 4 bars, tous diamètres
nominaux confondus
Température de fluide
– 40...100 °C
Caractéristique de la vanne (course, kv) linéaire, selon VDI/ VDE2173
Mode de fonctionnement
progressif
Position sans courant
fermée
Position de montage
verticale/horizontale
Temps de positionnement
<1s
IP 54, selon CEI 529
selon directive CEM
89/336/CEE
Démonter la vanne et trier les éléments selon leur matériau pour permettre leur élimination ou leur recyclage par les services compétents.
CA2N4712F / 02.2001
5/8
Bornes de
raccordement
70178
5
Le signal en entrée (signal de commande) doit
Entrée 4...20 mA–
Sortie 0...10 V–
Entrée 10...10 V–
4
3
(G0) 2
(G) 1
Attention
TE
6
NS
être soit du 0...10 V–, soit du 4...20 mA–.
Alimentation 24 V~
LS
Exemples
d'application
Ne sont présentés ici que des schémas de principe, sans détails spécifiques à l'installation.
Organe d'injection
Optimisation de la
puissance
a) détendeur électronique
• Plage de réglage 50...100 %
• Performance accrue grâce à une meilleure exploitation de l'évaporateur.
• Augmentation substantielle du rendement en charge partielle grâce à deux (étages
de) compresseurs ou plus.
• Particulièrement adaptée pour des pressions de condensation et d'évaporation variables.
40153A
Légende :
1 = vanne d'injection M2FE...L...
2 = évaporateur
3 = compresseur
4 = condenseur
4
1
3
2
Le contrôle de la surchauffe est effectué par des appareils supplémentaires,
par exemple ceux du kit de surchauffe PolyCool.
Exemple 1 :
Fluide frigorigène R134a ; Qo = 65 kW ; to = – 2 °C ; tc = + 38 °C
Type de vanne : M2FE20L100
b) vanne de réinjection électronique pour le refroidissement du compresseur
• Refroidissement du gaz sous pression par compression cascade précise et stable.
• Refroidissement des enroulements de moto-compresseurs importants permettant
une augmentation notable de leur puissance.
4
940154
1
3
5
3
Légende :
1 = vanne d'injection M2FE...L...
2 = évaporateur
3 = compresseur
4 = condenseur
5 = vanne de réinjection M2FE...L...
2
Exemple 2 :
CA2N4712F / 02.2001
6/8
Fluide frigorigène R407C ; Qo = 28 kW ; to = – 38 °C ; tc = + 42 °C
Refroidissement du compresseur environ 9 kW ; pression intermédiaire pour to' d'environ –5 °C
Type de vanne : détente
M2FE15L37
réinjection
M2FE15L15
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Régulation de puissance
a) Vanne d'injection M2FE...L... pour réglage de la puissance d'un évaporateur à détente directe.
Réglage de la pression d'aspiration minimale par vanne à gaz chaud M3FB...
•
•
•
•
Plage de réglage 0...100 %
Economique en charge partielle
Réglage idéal de la température et de la déshumidification
Bon retour d'huile quelle que soit la charge
50660
M3FB
M2FE
b) vanne d'injection M2FE...L... pour réglage de puissance d'un circuit d'eau glacé.
• Plage de réglage 0...100 %
• Economique en charge partielle
• Possibilité d'obtenir de grandes variations de température de condensation et d'évaporation
• Idéale pour les échangeurs à plaques
• Protection élevée contre le gel
94 0156
* en l'absence de régulation de la sur-
M2FE
chauffe, prévoir une vanne de détente
thermostatique entre la vanne
M2FE...L... et l'évaporateur
.
*
Exemple 3 :
Fluide frigorigène R404A ; Qo = 45 kW ; 2 étages ; to = + 3 °C ; tc = + 32 °C
Echangeur à plaques (perte de charge 1 bar pour distribution équitable du fluide)
Type de vanne (pleine charge) : M2FE20L75
Charge partielle Qo = 24,8 kW ; Premier étage : to = + 3 °C ; tc = + 22 °C
M2FE20L75
tc = 20 °C
tc = 40 °C
to = 10 °C
34 kW
51 kW
34 + (51–34) x (22–20) / (40–20)
35,7 kW
to =
51 kW
49 kW
51 + (49–51) x (22–20) / (40–20)
50,8 kW
0 °C
Interpolation pour
tc = 22 °C
Interpolation pour
to = + 3 °C
50,8 + (35,7–50,8) x (3–0) / (10–0)
Facteur de correction (courbe n° 2) k = 0,89
0,89 + (1–0,89) x (22–20) / (30–20)
Puissance frigorifique pour tc = 22 °C
0,91 x 46,2 kW
46,2 kW
0,91
42 kW
Avec des condenseurs à air et une perte de charge supplémentaire en amont de l'évaporateur, il faut recalculer la puissance frigorifique de la vanne lors de la transition
été/hiver, et utiliser éventuellement le modèle supérieur.
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
CA2N4712F / 02.2001
7/8
c) vanne d'injection M2FE...L... pour réglage de puissance d'un évaporateur à détente
directe. Contrôle de la température et de la pression d'aspiration par dispositif de variation de puissance mécanique et vanne de réinjection.
• Plage de réglage 10...100 %
• Economique en charge partielle
• Réglage idéal de la température et de la déshumidification
940155
M2FE
*
Encombrements
A
940152
H1
D
H2
C
H3
B
L
Type de vanne
DN
D
L
H1
H2
H3
A
B
C
G
[mm]
[pouce]
M2FE15L07
15
5/8
148
32.6
25
150
60
82
49
2.50
[kg]
M2FE15L15
15
5/8
148
32.6
25
150
60
82
49
2.50
M2FE15L25
15
5/8
148
32.6
25
150
60
82
49
2.50
M2FE15L37
15
5/8
148
32.6
25
150
60
82
49
2.50
M2FE20L50
20
7/8
162
29.6
30
160
70
87
55
3.20
M2FE20L75
20
7/8
162
29.6
30
160
70
87
55
3.20
M2FE20L100
20
7/8
162
29.6
30
160
70
87
55
3.20
D : raccordements
G : poids (emballage compris)
Dimensions en mm
CA2N4712F / 02.2001
8/8
 1998 Siemens Building Technologies AG
Sous réserve de modifications
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division