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AuteurSélection évapo-condenseur (Cascade CO2(R744)/R134a)
Alexis
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Alexis
  Posté : 24-08-2016 16:50

Bonjour,
Je suis actuellement en BTS Froid et j'aurai besoin d'aide pour la sélection d'un évapo-condenseur (autrement échangeur a plaque brasées).
Je dimensionne une centrale négative CO2 pour un supermarché, il s'agit d'un cycle en cascade CO2/R134a.

Température d'évaporation du CO2 = -28°C
Température dans l'évapo-condenseur du CO2 = -2°C
Température d'évaporation du R134a = -2°C
Température de condensation du R134a = 44°C

Ma "puissance rejetée au R134a" est de 97.8 kW
J'ai obtenu cette puissance en sélectionnant les compresseurs (3 compresseur ayant une "puissance de condensation" de 32.6kW).

Je n'ai pas vu (ou pas encore vu) la sélection d'évapo-condenseur pour un cycle en cascade en cours, et je n'ai pas trouvé encore d'information sur internet.
Quels marques propose ce type d'échangeur?
Comment en sélectionner un?

Message édité par : Alexis / 24-08-2016 16:55


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Motiok
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Motiok
  Posté : 24-08-2016 22:49

Salut,

Déjà avant d'aller plus loin il te faut les bonnes valeurs :

Citation : Alexis 

Température d'évaporation du CO2 = -28°C
Quelle puissance frigo pour le circuit négatif ? Et ensuite quelle puissance de rejet calorifique ?

Température dans l'évapo-condenseur du CO2 = -2°C
Température d'évaporation du R134a = -2°C
Condensation du CO2 à -2°C et évaporation du R134a à -2°C ??? depuis quand on transfert de l'énergie a la même température ? C'est strictement impossible, déjà comment ça se fait que ta centrale positive R134a évapore a -2°C ? Sur quoi t'es-tu basé ?

Température de condensation du R134a = 44°C
Ma "puissance rejetée au R134a" est de 97.8 kW
J'ai obtenu cette puissance en sélectionnant les compresseurs (3 compresseur ayant une "puissance de condensation" de 32.6kW).
Pourquoi pas... mais on s'en fou en fait, dimensionner ta centrale R134a se fait en dernier, une fois que tu as déterminé ta température d'évaporation et toutes les puissances de ton magasin (postes positifs ET rejet de chaleur du circuit CO2).

Je n'ai pas vu (ou pas encore vu) la sélection d'évapo-condenseur pour un cycle en cascade en cours, et je n'ai pas trouvé encore d'information sur internet.
Si tu attaque ce projet pour le BTS c'est que tu es en 2ème année et en toute logique tu devrais déjà savoir dimensionner un circuit frigo classique... donc commence déjà par déterminer tes températures d'évaporation et puissances frigo puis après tu pourra commencer a mettre le nez dans les échangeurs et commencer a te prendre la tête avec les notions de pincements et autre...

Message édité par : Alexis / 24-08-2016 16:55

 


a+

Commencer a réfléchir, c'est désobéir.

Soyons pas si dur de la feuille :D
https://www.youtube.com/watch?v=xgLVLjYALvE

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Alexis
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Alexis
  Posté : 25-08-2016 13:40

Bonjour,
D'abord merci pour ta réponse, j'aurais dû donner toutes mes données dès le début.

Le positif fonctionne avec une centrale CO2 transcritique (CO2 pompé), mais ce n'est pas mon sujet.

Je m'occupe seulement du négatif qui à une centrale CO2 subcritique en cascade CO2/R13Aa. Il s'agit d'un gros groupe R134a (compresseur à vis) qui fonctionne juste pour le refroidissement du CO2.

J'ai déterminé ma puissance frigo de 66.78kW (après bilan frigorifiques des chambre froides négatives + puissances des linéaires négatifs, puissances machines à glaces etc...).
Les trois compresseurs choisis fouissent une puissance frigo de 24.5kW chacun soit 76.5 kW.

Qu'entend-tu par "puissance de rejet calorifique"?

J'ai assisté et participé au dimensionnement et à la sélection en entreprise mais je n'étais pas la pour l'échangeur à plaque, donc j'essaye de me débrouiller avec des manuels et internet...

D'accord le CO2 se condense à une température supérieur à la température d'évaporation du R134a, j'ai fais une erreur bête...
J'ai déterminé ma température d'évaporation du R134a après avoir lu cette phrase :
"La cascade se situe entre 0°C et -12°C pour une BP de -30°C à -40°C"
(Source l’Association Française du Froid)
Mais vu ta réaction, j'ai due mal comprendre quelque chose...

Comment je dois déterminer ma température de condensation CO2 et ma température d'évaporation R134a? (je n'ai vu que des dimensionnement de circuits frigo classique en cours)

J'ai ma puissance frigo, j'ai sélectionner mes évaporateurs pour chaque chambres froides, j'ai sélectionner les compresseurs de ma centrale CO2 et il me manque juste l'échangeur....

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dmarco
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dmarco
  Posté : 25-08-2016 21:36

Bonsoir,
Citation : Alexis J'ai déterminé ma puissance frigo de 66.78kW (après bilan frigorifiques des chambre froides négatives + puissances des linéaires négatifs, puissances machines à glaces etc...). Les trois compresseurs choisis fouissent une puissance frigo de 24.5kW chacun soit 76.5 kW.

En clair .... Si un jour un compresseur est à l'arrêt, et ce qu'elle que soit la raison ( qui va de la panne classique qui sera résolue en quelques heures ... à la nécessité de remplacement de la bête ( car hors cotes constructeur ), ce qui peut prendre des jours en incluant le planning de tous et la logistique des transports ... c'est l'entièreté de ton installation qui sera en défaut froid!?

2 X 24,5 KW, donc grosso modo 49 KW ... mais les " besoins " de ton installation resteraient inchangés à 66,78 KW.

Je suis peut-être trop curieux, mais tu peux expliquer comment tu comptes t'y prendre?

@+

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XLudo
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XLudo
  Posté : 26-08-2016 01:08

Bonsoir à tous.

Sauf erreur de ma part, tu calcules la température de condensation du C02 de sorte à avoir le meilleur taux de compression possible, en prenant en compte aussi le circuit du R134a. Le but ultime est d'avoir le meilleur COP possible car je rappelle qu'on est sur du développement durable.

La température de condensation du CO2, sera en fait liée à la température d'évaporation du R134a car t'auras un pincement de 4-5°C. Donc ça dépendra tout simplement de ton point de consigne du circuit R134a.

Message édité par : XLudo / 26-08-2016 01:17


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marcel11
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marcel11
  Posté : 26-08-2016 18:42

Citation : dmarco 

Bonsoir,
Citation : Alexis J'ai déterminé ma puissance frigo de 66.78kW (après bilan frigorifiques des chambre froides négatives + puissances des linéaires négatifs, puissances machines à glaces etc...). Les trois compresseurs choisis fouissent une puissance frigo de 24.5kW chacun soit 76.5 kW.

En clair .... Si un jour un compresseur est à l'arrêt, et ce qu'elle que soit la raison ( qui va de la panne classique qui sera résolue en quelques heures ... à la nécessité de remplacement de la bête ( car hors cotes constructeur ), ce qui peut prendre des jours en incluant le planning de tous et la logistique des transports ... c'est l'entièreté de ton installation qui sera en défaut froid!?

2 X 24,5 KW, donc grosso modo 49 KW ... mais les " besoins " de ton installation resteraient inchangés à 66,78 KW.

Je suis peut-être trop curieux, mais tu peux expliquer comment tu comptes t'y prendre?

@+ 


salut Marc lit bien sont post il parle de 3 cp de 24 ,5 Kw soit 76,5 Kw relit mieux sont message il annonce pas 49Kw

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Alexis
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Alexis
  Posté : 26-08-2016 19:04

marcel11, la solution est donc de prendre un 4ème compresseur?
J'ai compris le problème, mais ce n'est pas pour cela que j'ai besoin d'aide...)


XLudo, j'ai pas fais cela comme ça et je pense que c'est une erreur. Un COP optimum pour une installation de cette taille serais de combien? Un cop de 2? 3? 4?

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Billbaroud
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Billbaroud
  Posté : 26-08-2016 19:14

Bonjour,

Adressez vous directement à un fabricant, genre Alfa Laval..
En 30 secondes, j'ai trouvé des brochures pour cascade C0²

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Billbaroud
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Billbaroud
  Posté : 26-08-2016 19:39

SWEP fournit un logiciel de calcul.

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XLudo
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XLudo
  Posté : 26-08-2016 23:37

Salut Alexis,

Je n'ai pas de chiffre à te donner. Je rappelle que le cop est la puissance frigo divisée par l'électricité consommée. L'électricité consommé dépend directement ou indirectement à tes taux de compression.
A toi de faire les calculs pour qu'il y est le meilleur taux de compression à la fois pour le CO2 mais aussi pour le circuit au R134a.

Faire ce que tu aimes c'est la liberté, aimer ce que tu fais c'est le bonheur.

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dmarco
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dmarco
  Posté : 27-08-2016 00:59

Bonsoir marcel,
Citation : marcel11 
Citation : dmarco
Citation : Alexis J'ai déterminé ma puissance frigo de 66.78kW (après bilan frigorifiques des chambre froides négatives + puissances des linéaires négatifs, puissances machines à glaces etc...). Les trois compresseurs choisis fouissent une puissance frigo de 24.5kW chacun soit 76.5 kW.
En clair .... Si un jour un compresseur est à l'arrêt, et ce qu'elle que soit la raison ( qui va de la panne classique qui sera résolue en quelques heures ... à la nécessité de remplacement de la bête ( car hors cotes constructeur ), ce qui peut prendre des jours en incluant le planning de tous et la logistique des transports ... c'est l'entièreté de ton installation qui sera en défaut froid!?

2 X 24,5 KW, donc grosso modo 49 KW ... mais les " besoins " de ton installation resteraient inchangés à 66,78 KW.

Je suis peut-être trop curieux, mais tu peux expliquer comment tu comptes t'y prendre?

salut Marc lit bien sont post il parle de 3 cp de 24 ,5 Kw soit 76,5 Kw relit mieux sont message il annonce pas 49Kw


On dirait qu'il ne vous est jamais arrivé de constater un compresseur hs en fin de semaine ( par exemple )!! Ils sont forts ces marseillais ....

Tu as trois compresseurs au départ ... MAIS un est HS ( donc production frigo = ZERO, nada, quedalle ), il ne te reste donc que DEUX compresseurs .... en attendant d'avoir reçu le compresseur de remplacement ( ou, ai mieux, les pièces nécessaires à sa remise en état ).

Donc, je repose ma question : Comment veux-tu produire 66,78 KW avec deux compresseurs, qui en puissance maximale et plein pot .... ne te fourniront que 49 KW!?

Vu que notre étudiant se base sur les puissances maxi de ses compresseurs, SANS tenir compte des temps de repos, il est quasiment au taquet en permanence!!
Je prends içi l'exemple du cas extrême ( de remplacement du compresseur suite à une casse ), mais il faut aussi tenir compte des temps d'arrêts que nécessite la maintenance générale et les petits arrêts imprévus, quels que soit la cause!!

Faute de quoi, au départ ce sera le médium des produits stockés qui vont souffrir .... mais si cela persiste, la température de ce médium sera insuffisante pour combler les pertes .... et ce sera l'ensemble des produits qui subiront une rupture de la chaîne du froid!!

Je doute fort que les assureurs apprécient ce sinistre à indemniser!! Ces assureurs vont, comme toujours, minimiser leur remboursement .... en justifiant que l'installation n'était pas dimensionnée correctement.

@+

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dmarco
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dmarco
  Posté : 27-08-2016 01:44

Bonsoir Alexis,
Citation : Alexis marcel11, la solution est donc de prendre un 4ème compresseur?
J'ai compris le problème, mais ce n'est pas pour cela que j'ai besoin d'aide...)

C'est l'éternel débat entre les calculs, faits sur papier au BE .... et la différence lorsque tout est installé chez le client!! A ce moment là, le BE n'a plus les cartes en main .... et c'est les techniciens sur place qui doivent faire avec ce qu'on leur a donné!! Et on arrive parfois à des situations comme celle-ci ....

J'ai mis les pieds dans ton post avec une question ... qui déborde de ta question initiale ... mais ce point a ( tout de même ) son importance sur la cohérence de ton projet!

Une fois à température, tous tes meubles ne seront pas en demande de froid en même temps, mais TU es sensé avoir prévu le scénario le plus désavantageux pour ne pas que le client ait la sensation d'être livré aux bons soins de la météo clémente ( ou pas ) de la semaine ou se passerait l'incident.

Une des solutions possibles serait donc bien ... un 4e compresseur. Ce qui t'apporte ( aussi ) indirectement d'autres avantages:

- Tu pourrais certainement descendre " en gamme ", les compresseurs 20 KW consommeront moins que ceux qui en produisent 24,5 KW.
OK, cela augmente ton prix de revient de la centrale ... puisque tu mettrais 4 compresseurs au lieu de 3, mais c'est un investissement qui se fait au départ ... par la suite, le client aurait moins de puissance EDF dans ses factures.

- Vu que tu as 4 compresseurs, tu peux plus facilement organiser un roulement de fonctionnement! Les fabricants ont beau donner une puissance maxi ... ces petites bêtes ne sont pas faites pour fonctionner 24/24 et 7j/7!! Le roulement assurera ces repos ( et miraculeusement .... limitera la casse en cas d'arrêt prolongé ).

- Plus de soucis au moment de la casse ... le fonctionnement du 3X20 n'impactera que très peu le médium, compte tenu que tous tes meubles ne seront pas en demande simultanément!

- De plus, selon le type de régulation que tu choisiras .... variation de vitesse ( ou pas ), tu pourrais prévilegier de faire fonctionner tes compresseurs à des étages différents les un des autres ( toujours dans le but d'éviter le plein pot et donc la surcharge EDF ).

- Tout ceci t'amènera à un COP plus régulier .... et beaucoup mieux maîtrisé .... Ce qui était ( aussi ) une de tes préoccupations il me semble.

Mais, bien sûr, tout ceci n'est que l'avis d'un simple technicien sav ..... Le fonctionnement est ( peut-être différent .... vu de Marseille )

@+

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Motiok
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Motiok
  Posté : 28-08-2016 10:46

Bah le coup de 4 compresseurs pourquoi pas mais ça change pas non plus le problème si t'en a un qui claque tu perdra toujours 25% de puissance... c'est pas au moment que tu choisis tes compresseurs que tu te rend compte qui faut rajouter des compresseurs, normalement dans ton bilan frigo tu prends une marge et après oui tu choisis combien de compresseurs tu veux selon ton budget...

Pour l'histoire de temps de repos des compresseurs... je suis pas vraiment d'accord avec cette idée, je connais nombre de machines où les compresseurs ne s'arrêtent qu'une 10ène de fois par an, même les Bitzer ça pose pas vraiment de soucis...

D'après ce que je comprends, en fait ton R134a ne refroidis QUE cette centrale CO2, ok ça commence a être un peu plus clair d'habitude ce genre de sujet tu as le R134a qui refroidis les circuits positif et assure aussi la condensation de la centrale CO2, bref, donc tu as 66.78kW de froid négatif sur ta centrale CO2 ?
"Qu'entend-tu par "puissance de rejet calorifique"?" => la puissance frigorifique de ton circuit CO2 + la puissance que rajoute tes compresseurs CO2 = la puissance de condensation du circuit CO2 (c'est ça a prendre pour calculer ton échangeur).

Normalement tu prends la BP de ton circuit R134a (censé être déterminé par tes postes positifs mais là t'en a pas donc tu fais comme tu veux...) et avec cette BP tu choisis ton pincement sur ton échangeur CO2/R134a.

Plus ton échangeur aura un grand pincement (°C CO2 élevé et °C R134a basse) et plus tes circuits consommeront... MAIS l'échangeur sera plus petit et donc moins cher.

A l'inverse si tu choisis un petit pincement il sera plus grand, plus cher et plus performant... c'est a toi de voir comment tu veux le sélectionner selon ce qu'il t'ai demandé.

Une fois tes caractéristiques choisis tu demande a un fabriquant d'échangeur de te le sélectionner.
OU tu le sélectionne toi-même mais... bah tu verra en cours il faudra parler de surface d'échangeur, de coefficient d'échange selon le matériaux de l'échangeur....etc bref personne le sélectionne lui-même puisque de toute façon pour fabriquer un échangeur tu l’achète au fabriquant d'échangeur...

a+



Commencer a réfléchir, c'est désobéir.

Soyons pas si dur de la feuille :D
https://www.youtube.com/watch?v=xgLVLjYALvE

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xavierc
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xavierc
  Posté : 29-08-2016 20:59

Citation : Motiok 
......

Pour l'histoire de temps de repos des compresseurs... je suis pas vraiment d'accord avec cette idée, je connais nombre de machines où les compresseurs ne s'arrêtent qu'une 10ène de fois par an, même les Bitzer ça pose pas vraiment de soucis...






Désormais, tout le monde connait tout, mais personne ne sait plus rien faire 

Bjrn
j'ai même vu des armoires de clim sur boucle d'eau ou il n'y avait aucun arrêt, depuis ....25 ans et les compresseurs étaient d'origine....
(Des maneurop.....)
Un compresseur sous dimensionné sera toujours préférable a un compresseur surdimensionné


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dmarco
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dmarco
  Posté : 29-08-2016 22:12

Bonsoir à tous,

Dans l'ensembe, nous sommes d'accord ... à quelques "détails" près

@Motiok,
Tes clients sont ( principalement ) des industriels, qui ... à la différence des supermarchés, ont généralement la possibilité de réduire leur production ( et donc le besoin en froid ) sur une courte durée: le temps nécessaire à ce que l'incident soit résolu. Chose qui est difficilement faisable en gms, où tu es "sensé" pouvoir subvenir à tous les besoins à chaque instant et ce quoi qu'il arrive.

@xavierc,
Le but des 4 compresseurs n'est pas d'être ( en permanence ) surdimensionné ( d'ailleurs, ce serait même plutôt l'inverse puisque 3 X 20KW pour un besoin maxi de 66,78 KW ), mais d'avoir de la "marge" de manoeuvre à disposition .... si les besoins s'en ressentent.

De plus, les gms ont tous cette fichue tendance à vouloir faire mieux que le conccurent ( du remodeling quasi-permanent ... aux agrandissements futurs probables ), nous ne sommes pas dans le secret des dieux!! On rajoute un meuble par ci, une vitrine par là ... à la longue, une installation calculée trop "juste" risquerait de limiter les demandes de froid de l'ensemble du site.

Après, Bitzer .. Maneurop .. ou autre, peu importe!!
Alexis ne nous a pas dit ce que contenait l'intégralité du cahier des charges concernant ce chantier.

@+

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