Auteur : Manouane, Laurent

Source principale pour la partie « compresseurs » :

J. Bernier « La pompe à chaleur – déterminer – installer – entretenir ».

Mise en page – Sylvie (08.2010)

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Choix du fluide frigorigène

Les fluides frigorigènes envisageables aujourd’hui pour les nouvelles installations de pompes à chaleur sont nombreux et font partie soit des hydrofluorocarbones (HFC), soit des fluides frigorigènes naturels. Plus question aujourd’hui de concevoir une installation chargée au R12 (CFC) ni au R22 (HCFC), ces réfrigérants destructeurs de la couche d’ozone participant fortement au réchauffement climatique.
Les fluides frigorigènes peuvent être choisis suivant différents critères :

Critères
thermodynamiques
Critères
de sécurité
Critères
techniques
Critères
économiques
Critères
environnementaux
Pression d’évaporation. Toxicité. Action sur les composants de l’installation. Prix. Action sur la couche d’ozone.
Température critique. Inflammabilité. Comportement avec l’huile Disponibilité. Action sur l’effet de serre.
Taux de compression. Caractère explosif. Comportement avec l’eau. Possibilité de récupération et de recyclage.
Efficacité des échanges thermiques. Aptitudes aux détections des fuites.
Température de refoulement. Stabilité.
Production frigorifique. Volumétrique spécifique.

Les fluides frigorigènes peuvent être soit des mélanges de fluides dans des proportions précises, soit des fluides purs. Les comportements diffèrent dans l’un ou l’autre cas. Les fluides purs s’évaporent à température constante alors que les mélanges (sauf mélanges azéotropiques) s’évaporent à des températures variables.

Les HFC

Les plus répandus sont le R134a, le R407C, le R410A et le R404A.

Les HFC présentent un Global Warming Potential (contribution à l’effet de serre) sur 100 ans relativement élevé. Pour cette raison, la réglementation  impose de vérifier l’étanchéité des installations de HFC afin d’éviter les fuites dans l’atmosphère.

La détection et la récupération des fuites doivent se faire avec un outillage adapté et les frigoristes doivent être certifiés.

Les fluides frigorigènes naturels

Les quatre fluides frigorigènes HFC ont été largement utilisés dans les installations de PAC neuves. Cependant, vu leur impact sur l’effet de serre, la réglementation  prévoit leur abandon progressif en faveur des fluides montrant un potentiel de participation au réchauffement climatique sur 100 ans plus faible voire des fluides frigorigènes « naturels ».

Choix de l’évaporateur de la PAC

Le fluide frigorigène capte la chaleur de l’environnement (eau, air ou eau glycolée) dans l’évaporateur de la pompe à chaleur. Il y passe de l’état liquide à l’état gazeux à basse température en emmagasinant de l’énergie. L’évaporateur est donc un échangeur de chaleur, au même titre que le condenseur et la température d’évaporation doit être la plus élevée possible pour augmenter les performances de la pompe à chaleur.
Les évaporateurs sont classés suivant leur type et leur source froide. Ainsi, on aura d’un côté, des évaporateurs à air ou à eau en fonction de la source froide choisie, et d’un autre côté on aura soit des évaporateurs secs, soit noyés.

Sec vs Noyé

  1. La différence entre ces deux technologies réside premièrement dans l’état de la vapeur qui sort de l’échangeur :Dans le cas des évaporateurs de type sec, également appelés « à surchauffe » ou « à détente sèche », le fluide frigorigène vaporisé sera complètement sec à l’admission au compresseur. Ceci est dû à la succession de deux phases : l’ébullition du liquide frigorigène puis la surchauffe des vapeurs obtenues (la température du gaz frigorigène sortant de l’évaporateur est donc légèrement supérieure à la température d’évaporation proprement-dite).La surchauffe est par contre pratiquement nulle dans le cas des évaporateurs de type noyé. Cela présente un inconvénient : la nécessité de prévoir une bouteille anti-coups de liquide avant le compresseur pour le protéger. Le mélange liquide-vapeur sortant de l’évaporateur est à la même température que le liquide entrant (en négligeant les pertes de charge).
  2. La configuration de l’évaporateur est également différente dans les deux cas :Dans les évaporateurs noyés, les surfaces d’échange (les plus grandes possibles) doivent être en contact permanent avec du fluide frigorigène liquide. Les tubes qui contiennent le fluide caloporteur (qui est souvent de l’eau glycolée) sont dès lors noyés dans le fluide frigorigène liquide qui se vaporise.C’est l’inverse dans le cas des évaporateurs secs. Les coefficients d’échange obtenus pour les évaporateurs noyés sont très élevés et ne varient pas beaucoup par rapport à ceux des évaporateurs à détente sèche.

    (En effet, de façon générale, l’échange de chaleur sera élevé si :

    – la surface d’échange augmente ;
    – la vitesse de passage des fluides est faible ;
    – la différence de température entre les fluides est grande ;
    – le débit de la source de chaleur est important par rapport au fluide frigorigène.).

Les évaporateurs de pompes à chaleur sont en général du type sec à cause des inconvénients que présentent les évaporateurs noyés (besoin d’une bouteille anti-coups de liquide, piégeage de l’huile de lubrification, etc.).

À air vs à eau

Pour les sources de chaleur liquides, les évaporateurs présentent une des 5 configurations suivantes :
Type noyé

  • L’échangeur à serpentin noyé (puissances supérieures à 30 kW).
  • L’échangeur multitubulaire noyé (puissances supérieures à 30 kW), qui est en général utilisé avec un compresseur à pistons ou à vis. Il faut faire attention au risque de gel de l’eau à l’intérieur des tubes. Autre inconvénient : ces évaporateurs peuvent accumuler de l’huile non désirée, dans le cas où ils sont utilisés avec un compresseur volumétrique lubrifié.

À surchauffe :

  • Les évaporateurs multitubulaires à surchauffe (puissances supérieures à 30 kW) sont très utilisés avec les compresseurs à pistons ou à vis. Les risques de gel sont amoindris par rapport à l’échangeur multitubulaire noyé et il n’y a pas de problème de retour d’huile.
  • L’échangeur à plaques brasées : Ces échangeurs ont tendance à se généraliser dans l’application des pompes à chaleur eau glycolée/eau. Ils sont performants (car les coefficients d’échange thermique sont élevés), robustes, compacts et étanches. Il faut toutefois faire attention à ce qu’il n’y ait pas d’encrassement. Attention également au risque de gel (il faut dès lors prévoir de l’antigel en suffisance).
  • Les évaporateurs coaxiaux sont très utilisés pour des puissances frigorifiques allant jusqu’à 100 kW. Ils présentent des difficultés d’entretien et nécessitent de l’eau très propre non entartrante.

Les types d’évaporateurs à air sont au nombre de 3 :

  • Les évaporateurs à ailettes à convection naturelle.
  • Les évaporateurs à tube lisse à convection naturelle
Ces deux premiers types d’évaporateurs à air ne sont utilisés que pour des faibles puissances. De plus, les coefficients d’échanges thermiques sont faibles, car la ventilation est naturelle. On les retrouve donc très peu pour les pompes à chaleur.
  • Les évaporateurs à ailettes à convection forcée : c’est le type d’évaporateur à air qui est le plus utilisé. Ils sont munis d’un ou plusieurs ventilateurs pour assurer la circulation de l’air à travers les surfaces d’échange. Le problème de ces échangeurs réside dans la formation de givre ou de condensation lorsque la température des parois extérieures de l’évaporateur est inférieure à la température de rosée de l’air.

Techniques

Pour plus de détails concernant certains types d’évaporateurs de pompes à chaleur, cliquer ici !

Choix du compresseur

Il existe deux types de compresseurs qui peuvent être utilisés dans les pompes à chaleur : les compresseurs volumétriques et les compresseurs centrifuges (ou turbocompresseurs). Dans le premier cas, une réduction du volume à l’intérieur de la chambre de compression permet d’y augmenter la pression. En général les compresseurs sont de ce type. Dans le second cas, la compression résulte de la force centrifuge obtenue par entraînement dynamique au moyen d’une roue à aubes. On utilise ces compresseurs pour des applications précises, ou pour de grandes puissances.

Les compresseurs volumétriques à pistons

Les compresseurs volumétriques à pistons sont les plus répandus pour les circuits frigorifiques et ils sont alternatifs pour la plupart. Ils sont de plusieurs types, suivant qu’ils sont ouverts, semi-ouverts ou fermés (hermétiques) au niveau de l’association entre le moteur et le compresseur.

Hermétique, semi-hermétique et ouvert.

Hermétique

Dans ce cas le moteur électrique et le compresseur sont logés dans une même enveloppe soudée. L’ensemble n’est pas démontable. On utilise beaucoup ce type de compresseur pour de faibles puissances, jusqu’à 30 kW environ.

Avantages

  • Le faible coût de l’ensemble.
  • L’encombrement réduit.
  • La bonne étanchéité.
  • Le peu de bruit par rapport aux autres compresseurs volumétriques à pistons.
  • La rapidité de la recharge en fluide frigorigène, car bonne tolérance aux coups de liquide.
  • Pas de problème de mise en ligne du compresseur et du moteur, car pas d’accouplement.
  • Le refroidissement effectué par le fluide frigorigène lui-même, car le moteur est dans le circuit du fluide frigorigène.
  • La bonne récupération au condenseur de la chaleur dissipée par le moteur, de par la configuration fermée.

Inconvénients

  • Le compresseur est inaccessible. Si un problème survient, il faut changer le compresseur, car il n’est en général par réparable.
  • Les performances sont médiocres, car l’accent est en général mis sur de bonnes puissances frigorifiques à un prix réduit, au détriment de la consommation du compresseur.
  • Les hautes températures de refoulement peuvent présenter un danger à certains régimes de fonctionnement (surchauffe).
  • Le bobinage du moteur peut se retrouver court-circuité à cause d’une attaque chimique de l’isolant du bobinage par un fluide frigorigène pollué, de l’humidité ou d’une surchauffe (dans ce dernier cas, prévoir un organe de sécurité qui coupera l’alimentation électrique lors d’une surchauffe). Si le moteur « grille », il faut remettre en état le bobinage et nettoyer l’ensemble du circuit, car il sera pollué.
  • La puissance ne peut pas être réglée, sauf par variation de fréquence du courant d’alimentation.

Semi-hermétique

Le compresseur est entraîné directement par le moteur électrique, qui est accolé au compresseur. Ces compresseurs sont utilisés pour des puissances se situant entre 0,4 et 100 kW (on peut aussi monter jusqu’à 400 kW en recourant à plusieurs compresseurs). Ces puissances sont plus élevées que pour les compresseurs hermétiques, car il n’y a plus de limitation d’entretien.

Avantages

  • L’accessibilité à tous les organes mécaniques et électriques.
  • Pas de problème de mise en ligne du compresseur et du moteur, car pas d’accouplement.
  • L’encombrement réduit.
  • Pas besoin d’élément d’étanchéité entre le moteur et le compresseur, donc pas de risque de fuites de fluide frigorigène.
  • La récupération partielle au condenseur de la chaleur dissipée par le moteur.
  • La bonne qualité de fabrication, d’où une bonne performance.

Inconvénients

  • Moins résistant aux coups de liquide.
  • Le coût plus élevé.
  • Pas de récupération totale de la chaleur dissipée par le moteur.
  • Le bobinage du moteur peut se retrouver court-circuité à cause d’une attaque chimique de l’isolant du bobinage par un fluide frigorigène pollué, de l’humidité ou d’une surchauffe (dans ce dernier cas, prévoir un organe de sécurité qui coupera l’alimentation électrique lors d’une surchauffe). Si le moteur « grille », il faut remettre en état le bobinage et nettoyer l’ensemble du circuit, car il sera pollué.

Ouvert

Ici le moteur et le compresseur sont totalement séparés ; le moteur est donc accouplé au compresseur en bout d’arbre à l’aide d’un manchon, ou alors par des poulies et des courroies. La gamme de puissances est similaire à celle des compresseurs semi-hermétique.

Avantages

  • L’entretien aisé, car le compresseur est démontable.
  • Peut être entraîné par des moteurs de différents types (moteurs électriques à courant alternatif, continu, à vitesse fixe ou variable, moteurs à combustion interne, turbine à gaz,…).
  • La très bonne qualité de fabrication.
  • La possibilité de choisir la vitesse de rotation la mieux adaptée.
  • Pas de pollution du circuit frigorifique en cas de court-circuit dans le moteur.

Inconvénients

  • Le coût élevé.
  • La mise en ligne moteur-compresseur difficile.
  • La faible résistance aux coups de liquide.
  • Aucune récupération de la chaleur dissipée par le moteur.
  • Il faut une garniture d’étanchéité entre le moteur et le compresseur, d’où le risque de fuites de fluide frigorigène.

Le compresseur volumétrique hermétique spiro-orbital Scroll

Le compresseur Scroll comprime les vapeurs en continu en faisant tourner une partie mobile autour d’un élément fixe en forme de spirale. Ce type de compresseur est de plus en plus utilisé dans les circuits frigorifiques. Sa gamme de puissances va de 2 à 60 kW seulement, mais on peut très bien mettre plusieurs compresseurs en parallèle.

Avantages

  • La robustesse et fiabilité.
  • La légèreté.
  • La faible consommation.
  • Le prix réduit.
  • Le haut rendement volumétrique par rapport à l’espace mort.
  • L’encombrement réduit.
  • Le faible niveau sonore.
  • L’excellente tolérance aux coups de liquide.
  • La récupération quasi totale au condenseur de la chaleur dissipée par le moteur.
  • La séparation totale des gaz d’aspiration et de refoulement, réduisant leur échange thermique mutuel.
  • Il y a moins de pièces en mouvement que dans le cas du compresseur à pistons, et donc moins de frottements internes. De plus, il n’y a pas de clapets d’aspiration et de refoulement. Pour ces raisons le rendement est supérieur à celui des compresseurs à pistons, de même que le COP.

Inconvénients

  • L’inaccessibilité des organes du compresseur. On doit changer l’ensemble en cas de problème.
  • Le bobinage du moteur peut se retrouver court-circuité à cause d’une attaque chimique de l’isolant du bobinage par un fluide frigorigène pollué, de l’humidité ou d’une surchauffe (dans ce dernier cas, prévoir un organe de sécurité qui coupera l’alimentation électrique lors d’une surchauffe). Si le moteur « grille », il faut remettre en état le bobinage et nettoyer l’ensemble du circuit, car il sera pollué.

Les compresseurs volumétriques à vis

Les compresseurs de ce type sont soumis à deux classifications : les compresseurs à vis mono-rotor ou bi-rotor d’une part, et les compresseurs à vis hermétiques ou ouverts d’autre part.

  1. Le compresseur à vis mono-rotor : une vis hélicoïdale unique tourne à grande vitesse.
  2. Le compresseur à vis bi-rotor : le compresseur est composé de deux vis (une femelle et une mâle) à dentures hélicoïdales. L’insertion progressive des cannelures de la vis mâle dans celles de la vis femelle (par simple rotation) provoque la compression des vapeurs de fluide frigorigène.

Les compresseurs à vis de tous types sont utilisés dans le domaine des pompes à chaleur de fortes puissances : de 100 à 5 000 kW de puissance calorifique au condenseur. De ce fait, ils sont utilisés dans les pompes à chaleur eau/eau.

Avantages

  • Pas de soupapes et peu de pièces en mouvement, excellent rendement (indiqué et volumétrique).
  • L’absence de vibrations et peu de bruit.
  • Le taux de compression élevés.
  • Le flux de gaz pratiquement continu.
  • L’absence de parties sujettes à usure.
  • Le réglage facile.
  • La relative insensibilité aux coups de liquide.
  • Quasiment pas d’entretien nécessaire.
  • La régulation de puissance possible de 10 à 100 %.
  • Les rotors à profils asymétriques, ce qui est préférable au point de vue énergétique.
  • Le compresseur peu volumineux.

Inconvénients

  • Le coût relativement élevé.
  • Consomme plus d’énergie que les autres types de compresseurs.
  • Le moteur plus rapide donc groupe moto-compresseur assez bruyant.
  • La nécessité d’usiner avec une grande précision.
  • Uniquement utilisable pour de fortes puissances.
  • La nécessité d’adapter le taux de compression interne au taux de compression externe, sinon pertes.

En outre, les compresseurs à vis ouverts montrent l’avantage de pouvoir être entraînés par toutes sortes de moteurs, et l’inconvénient de ne pas récupérer au condenseur la chaleur dissipée par le moteur. Ils sont plus courants que les moteurs à vis semi-hermétiques.

Le compresseur volumétrique rotatif

Dans ce type de compresseur, un stator cylindrique renferme un rotor excentré par rapport à l’axe du stator. Un volume en forme de croissant est piégé. Du fluide frigorigène est introduit (aspiration) et la rotation du rotor comprime cet espace jusqu’à atteindre la pression souhaitée (refoulement).
Deux technologies existent :

  • Le compresseur rotatif à piston roulant : il est constitué d’un stator à l’intérieur duquel est disposé un rotor excentré (piston) qui comprime les vapeurs en se déplaçant. Une palette est montée sur le stator et assure l’étanchéité entre les chambres d’aspiration et de refoulement.
  • Le compresseur rotatif à palettes : la compression des vapeurs est obtenue par le déplacement des palettes qui sont logées dans des rainures dans le rotor, et qui appuient contre le stator grâce à la force centrifuge. Le rotor est monté de façon excentrique à l’intérieur du stator de manière à créer des volumes de plus en plus réduits pour les vapeurs.

Compresseur à piston roulant et compresseur à palettes.

Ces compresseurs sont utilisés pour des puissances calorifiques jusqu’à 10 kW et bénéficient d’une grande souplesse de fonctionnement. De plus, ils sont peu bruyants.

Le compresseur centrifuge

Ces compresseurs, appelés aussi turbocompresseurs, ne sont utilisés que dans le cas des très fortes puissances : de 1 000 kW à 50 000 kW de puissance calorifique au condenseur. Ils sont donc envisageables dans les grands centres industriels et commerciaux. Ils appartiennent aux pompes à chaleur de type eau/eau et peuvent être de type ouvert ou fermé.

Avantages

  • L’encombrement réduit.
  • Pas d’huile dans le circuit frigorifique et pas de problème d’huile piégée dans l’évaporateur, car les deux circuits (fluide frigorigène et huile) sont bien séparés.
  • Les puissances très élevées et réglables de 20 à 100 %
  • Peut être entraîné par des moteurs de différents types, dans le cas des compresseurs ouverts.
  • L’excellente qualité de fabrication.
  • Le coût plus faible que les compresseurs à vis.

Inconvénients

  • Le taux de compression faibles : ce compresseur se rencontre souvent donc en multi-étagé.
  • Moins de souplesse d’adaptation aux régimes de marche et aux fluides frigorigènes.
  • Utilisables pour les très fortes puissances uniquement.
  • Pas de récupération au condenseur de la chaleur dissipée par le moteur.
  • Plus délicat que les compresseurs à pistons à faible charge à cause du phénomène de pompage qui survient pour des faibles débits et qui peut endommager le compresseur (pompage : le débit oscille entre un débit nul et le débit maximal d’où écoulement pulsatoire).

PAC électrique ou au gaz ?

Les pompes à chaleur fonctionnent pour la majorité à l’électricité. Mais il est également possible de faire fonctionner la pompe à chaleur à l’aide d’un moteur à gaz, la PAC prélevant la chaleur sur l’air extérieur ou sur de l’air extrait d’un bâtiment. Le moteur thermique est alimenté en gaz naturel (méthane), ou en LPG (propane + butane) et ces PAC au gaz sont chargées avec les HFC (par exemple du R410A).

Les pompes à chaleur à gaz présentent les avantages suivants :

  • Leurs performances sont bonnes et leur rendement est indépendant des fluctuations de la température extérieure, car elles récupèrent la chaleur dissipée par le moteur et celle contenue dans les gaz d’échappement.
  • Grâce à cette récupération de chaleur, le dégivrage n’est plus nécessaire et la montée en régime est rapide. La PAC fonctionne en continu.
  • Contrairement à leurs homologues électriques sur l’air extérieur, elles fonctionnent bien en monovalence, c’est-à-dire qu’aucun appoint n’est nécessaire (ni de chaudière).
  • Leur coût énergétique est inférieur d’environ 30 % par rapport aux PAC électriques. Elles consomment peu d’électricité (90 % en moins).
  • Elles sont utilisables dans n’importe quel type de bâtiment, aussi bien dans les maisons particulières que dans des installations industrielles.
  • Elles peuvent être équipées d’un kit hydraulique pour produire de l’eau chaude ou de l’eau froide.
  • Les coûts d’entretien sont faibles.
  • Il est possible de réutiliser les installations existantes de PAC électriques en ne remplaçant que la PAC elle-même.
  • Les unités peuvent être connectées en série ; ce type de PAC est donc applicable à de grandes installations.
  • Elles sont compatibles avec les systèmes classiques de chauffage basse température : chauffage par le sol ou par le plafond, ou ventilo-convecteurs.

Ces PAC sont par contre plus chères que les PAC électriques. Peu de constructeurs exploitent cette solution pour l’alimentation d’une PAC.

Performances de la PAC à gaz

Il n’est pas possible de comparer directement le COP d’une PAC à gaz et celui d’une PAC électrique. En effet, dans le premier cas, l’énergie est primaire, dans le deuxième elle ne l’est pas.
Considérons que l’électricité est produite à partir de centrales dont le rendement moyen en Belgique est de 38 %. Pour produire 3 kWh thermiques, la pompe à chaleur aura donc utilisé 2,6 kWh primaires. Le « COP » sur énergie primaire est alors égal à 3 / 2,6 = 1,15.

Le PER (Primary Energy Ratio) de la PAC à gaz se situe quant à lui entre 1,2 et 1,6. Ce « COP » n’est pas beaucoup plus élevé que celui de la PAC électrique, mais contrairement à cette dernière, les performances sont conservées en cas de grand froid.

Choix du condenseur

On distingue les condenseurs à air et à eau.
Dans le premier cas, on utilise en général un condenseur à air à tubes à ailettes, un ventilateur centrifuge pour brasser l’air et un filtre. Les coefficients d’échange des condenseurs à air vont de 20 à 30 [W/m².K].
Dans le cas des condenseurs à eau, il existe :

  • Les condenseurs à serpentins : ils ne sont utilisés que pour des faibles puissances calorifiques au condenseur. Ils présentent l’inconvénient de montrer des difficultés d’entretien et de devoir utiliser une eau très propre et non entartrante.
  • Les condenseurs à tubes coaxiaux : utilisés pour des puissances calorifiques allant jusqu’à 100 kW. De même que le précédent, il nécessite une eau propre, car les entretiens ne sont pas évidents.
  • Les condenseurs à plaques brasées : leur coefficient d’échange thermique est élevé et donc ils se généralisent pour les pompes à chaleur air/eau et eau/eau. Ils sont performants, compacts, les pertes de charge sur l’eau sont en général assez faibles et la petite taille des canaux réduit la quantité de fluide frigorigène. Par contre, ce dernier atout présente l’inconvénient de favoriser l’encrassement des tuyaux. De nouveau, l’eau doit être très propre ou filtrée avant d’entrer dans le condenseur.
  • Les condenseurs multitubulaires : ils sont utilisés lorsque les puissances calorifiques sont importantes.

Les coefficients d’échange des condenseurs à eau vont de 700 à 1 100 [W/m².K].

Choix de l’organe de détente

Détendeur Thermostatique. C’est le détendeur le plus utilisé dans les pompes à chaleur. Il fonctionne de façon automatique et règle le débit du fluide frigorigène de manière à ce que la surchauffe des gaz qui sortent de l’évaporateur soit constante. Son inconvénient est de ne pas présenter un temps de réponse instantané, mais ce détendeur est très fiable, il permet d’adapter l’alimentation de l’évaporateur en fluide frigorigène, et de plus, certains détendeurs thermostatiques peuvent fonctionner dans les deux sens, évitant ainsi un second détendeur et des clapets dans les pompes à chaleur réversibles.
Capillaire de détente Il est utilisé dans les petits matériels de série. Son inconvénient réside dans le fait qu’il ne permet aucun réglage de la détente, mais cet inconvénient est aussi un avantage, car le capillaire de détente ne permet pas de déréglage de la détente dans le temps. Le capillaire peut se boucher facilement, il faut donc veiller à la parfaite déshydratation du circuit. Il faut également éviter l’utilisation d’une bouteille accumulatrice de liquide, car pendant l’arrêt du compresseur, l’évaporateur se remplirait alors exagérément (en effet le capillaire n’interrompt pas la communication entre condenseur et évaporateur, même pendant l’arrêt du compresseur). La charge en fluide frigorigène doit donc rester limitée. D’un autre côté, l’équilibre des pressions qui s’établit pendant l’arrêt du compresseur permet à ce dernier de redémarrer plus facilement. Autre avantage : le temps de réponse de la détente est instantané.
Détendeur électronique Il en existe de deux sortes : le détendeur moteur pas-à-pas et le détendeur à impulsion. C’est un détendeur très précis et fiable, de par la régulation numérique. L’injection du fluide frigorigène, la régulation de la température de la source froide et le dégivrage sont donc optimalisés et la surchauffe est maîtrisée. Le rendement de la pompe à chaleur reste ainsi optimal à tous les régimes. De plus, le système s’adapte à tous les fluides frigorigènes. Son inconvénient réside toutefois dans son coût élevé.
Orifice calibré Il s’appelle aussi « accurator » et s’utilise pour les pompes à chaleur réversibles. C’est un détendeur très fiable et son temps de réponse est instantané. Par contre, on ne peut pas adapter l’alimentation en fluide frigorigène en fonction de la charge thermique à l’évaporateur. De plus, ce détendeur n’est pas protégé par un filtre en amont, il faut donc faire attention lors d’interventions sur le circuit.
Régleur manuel Il est uniquement utilisé comme organe de secours d’un autre détendeur. Il fonctionne comme un capillaire, mais le réglage peut être modifié par la suite. Son temps de réponse est instantané, mais comme pour l’orifice calibré, on ne peut pas adapter l’alimentation en fluide frigorigène en fonction de la charge thermique à l’évaporateur. Lors de l’arrêt du compresseur, il est nécessaire de prévoir une vanne magnétique pour éviter le remplissage en liquide de l’évaporateur.
Détendeur à flotteur haute pression Il est souvent utilisé dans les groupes centrifuges. Ce détendeur règle le débit de liquide vers l’évaporateur en fonction du débit des vapeurs condensées, qui sont à haute pression. Son problème réside dans le fait qu’il faut mesurer très précisément la charge en fluide frigorigène pour éviter un retour de liquide vers l’aspiration du compresseur en cas d’excès de charge, et une alimentation insuffisante de l’évaporateur en cas de défaut de charge.
Détendeur à flotteur basse pression Il est très utilisé en combinaison aux évaporateurs noyés et également pour les pompes à chaleur de forte puissance. Ce détendeur règle le débit de liquide vers l’évaporateur en fonction de son niveau de liquide, qui est à basse pression. Le fluide frigorigène a un niveau constant, quelle que soit la charge thermique de l’évaporateur.
Contrôleur de niveau magnétique C’est une variante du détendeur à flotteur basse pression. Le flotteur porte ici un aimant permanent ou une masselotte en fer doux et actionne magnétiquement les contacts de commande de la vanne solénoïde placée sur l’arrivée de liquide dans l’évaporateur.
Contrôleur de niveau à bulbe chauffé Ici un bulbe est chauffé électriquement, et sa chaleur agit sur l’injection de liquide vers l’évaporateur.