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D O S S I E R

TUYAUTERIE DES GADIMENSIONNEMENT

PAR PIERRE LÉVESQUE

de Climat-Control PL inc.

La sélection des tubes servantà faire circuler le réfrigérantest une étape très importantedans la conception d’une ins-tallation frigorifique. Les tu-bes assurent un bon r etour

de l’huile au compr esseur lorsque la char gethermique est réduite. Ils doivent êtr edimensionnés de façon économique et sansréduire l’efficacité du système. Un bon choixminimise la quantité inutile de réfrigérant etfavorise le transport du liquide vers l’évapora-teur sans production de vapeur instantanée.

Un fluide circulant dans une canalisation subitun ralentissement causé par le fr ottement con-tre les parois et par la perte de pr ession stati-que d’un réseau. Cette perte de pr ession esten lien direct avec la vitesse du fluide et de lacolonne statique. Ce fluide est un réfrigérantsous l’état liquide, vapeur ou saturé. Des vélo-cités minimale et maximale doivent êtr e main-tenues afin de ne pas nuir e au fonctionnementde l’ensemble frigorifique.

Le matériel standard pour les systèmes fonc-tionnant avec du réfrigérant (halocarbur e) sontles tubes en cuivr e de type ‘’L’’ spécialementconçus pour la réfrigération. Dans certains cas,les tubes doivent êtr e de type ‘’K’’. Les tubes

doivent aussi être exempts d’air et d’impur eté.Ils sont en acier sur les installations de plusgrande puissance et sur les systèmes à l’ammo-niac. Leurs méthodes d’installation et debrasage doivent être conformes au code deréfrigération mécanique sous la nor me natio-nale CSA-B52 en vigueur .

La dimension d’un tuyau est fonction du débitmassique nécessaire pour pr oduire le froidrequis. Ce débit dépend du type de réfrigérantutilisé ainsi que de la capacité du système àfaire le travail. De plus, la longueur du réseau,la longueur équivalente des coudes, des régu-lateurs et de la r obinetterie sont des élémentsà considérer lors d’une sélection. Une sélec-tion qui occasionne une perte de pr essionéquivalente à 2° F peut êtr e acceptable dansla plupart des cas.

CONDUITE D’ASPIRATIONL’équilibre entre l’évaporateur et le compr es-seur ne doit pas êtr e compromis par la dimen-sion de la conduite d’aspiration. Une conduited’aspiration sous-dimensionnée augmentera laperte de pression réduisant la capacité du com-presseur. Dans certains cas, une perte de pr es-sion supérieure à 3 psi peut diminuerfacilement de 30 % la capacité d’un ensemblefrigorifique fonctionnant à –30 °FSST. Cetteperte de pression est négligeable sur un ensem-ble fonctionnant à 45 °FSST.

Il est nécessaire de maintenir une vitesse mini-male de 1 250 pieds par minute pour une con-duite montante et de 750 pieds par minutepour une conduite horizontale. Sous ces con-ditions, la vélocité du réfrigérant vapeur n’estpas assez grande pour transporter l’huile au

compresseur. Les conduites montantes doiventêtre munies de siphons à tous les 15 pieds.Lorsque des modulateurs ou des compr esseursmultiples sont utilisés, la conduite d’aspirationdoit être dimensionnée en fonction des condi-tions minimales et maximales du ou des com-presseurs.

Dans certaines conditions, des conduites d’aspi-ration doubles seront requises. L’ensemble desdeux conduites doit êtr e dimensionné pour uneperte de pression minimale lorsque le ou lescompresseurs fonctionnent à pleine char ge.Une des deux conduites doit êtr e dimensionnéepour maintenir une vélocité minimale lorsquele compresseur fonctionne à char ge réduite.

CONDUITE DE REFOULEMENTLa perte de pr ession dans cette conduite estmoins critique que celle de l’aspiration; uneperte de charge de 10 psi réduira la capacitédu compresseur de 2 %. Dimensionner cetteconduite pour une perte de 5 psi peut, danscertains cas, éliminer l’installation de condui-tes montantes doubles. Dans d’autr es cas, onpeut utiliser un séparateur d’huile. Le concep-teur doit souvent fair e des compromis. Les ta-bles de dimensionnement indiquent, selon lagrosseur de la conduite, la vélocité minimaleà respecter pour une bonne fluidité de l’huile.Les conduites montantes doivent êtr e muniesde siphons à chaque 15 pieds. Ces siphonsempêchent le liquide de r evenir dans la têtedu compresseur lorsque celui-ci est en arrêt;ce liquide peut êtr e de l’huile ou du réfrigé-rant. Dans plusieurs des cas il est r ecommandéd’installer un clapet de r etenue à la sortie ducompresseur afin d’éliminer ce pr oblème.

ÉVAP

OR

ATEU

R

LIGNE D’ASPIRATIONVERS LE

COMPRESSEUR

Les objectifs d’un bon dimensionnement des tuyaux :demeurer économique sans affecter l’efficacité dusystème.

% DE PERTE D’EFFICACITÉ D’UNCOMPRESSEUR * SELON LA PERTE DEPRESSION DANS UNE LIGNE D’ASPIRATION

PERTE T° T°DE PRESSION ÉVAPORATEUR CONDENSATION

40 °F 10°F -20°F 110°F

0 PSI 0% 0% 0% 0%2 PSI 2% 4,9% 13,1% 0,7%

5 PSI 7,9% 13,5% 31% 1,4%

10 PSI 13,5% 26,8% 56% 2,1%

* COMPRESSEUR DE 120 KBTU/H FONCTIONNANT AU R-22

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CONDUITE DE LIQUIDEVERS LE RÉSERVOIRCette conduite doit êtr e surdimensionnée pourpermettre au gaz du réservoir de r etournervers le condenseur tout en favorisant un écou-lement normal du liquide. Nor malement cetteconduite a le même diamètr e que la conduitede refoulement. Lorsque cette ligne est dou-ble (reliant deux circuits) elle doit êtr e muniede siphons ayant une colonne supérieur e àla perte de pr ession la plus élevée des cir -cuits.

CONDUITE DE LIQUIDEVERS L’ÉVAPORATEURLa conduite de liquide vers l’évaporateur nepose aucun pr oblème pour la cir culationd’huile : le réfrigérant liquide est très miscibleavec l’huile. Cependant son diamètr e doit êtrecalculé en fonction d’une perte de char ge infé-rieure à la températur e du sous-refroidissement.Il y a for mation de vapeur instantanée lorsquecette perte de char ge est supérieure; cette for-mation de vapeur est en lien dir ect avec laperte de pression de la conduite, de la colon-ne statique (conduite montante) ou lorsquela température varie. La vitesse ne doit pas

Z, CONCEPT ET

être supérieure à 300 pi/min. Cette vitesseest limitée à cause des coups de bélier pou-vant se pr oduire au-delà de cette limite. Lapression statique d’une colonne de liquidedoit être calculée lorsqu’on sélectionne undétendeur.

La sécurité sera toujours un élément desplus importants lors de la constructiond’un réseau de tuyauterie; un manquede procédures sécuritaires peut causerdes blessures graves et même la mort.

EXPANSION DU LIQUIDE :PRÉCAUTIONSCertaines précautions doivent êtr eprises lorsqu’une certaine quantitéde réfrigérant liquide est emmaga-sinée ou piégée dans une conduiteou dans un conduit isolé du r estedu circuit par des r obinets d’arrêt.L’exposition d’une de ces sectionsà une température ambiante plusélevée que la températur e du liqui -de peut entraîner un e rupture ouun éclatement suite à l’expansiondes gaz. Il ne faut jamais installerun clapet de r etenue devant une

soupape solénoïde ou d’un régulateur de pr es-sion de sortie (OPR). Des dispositifs de r elâchedoivent être installés partout où le réfrigérantliquide peut prendre de l’expansion.

Ce texte abordait un aspect général de la tuyau-terie. La section tuyauterie des gaz est un en-semble très complexe; les dif férentes pratiqueset concepts sont traitées plus en détails danscertains manuels. Des logiciels de calcul sontaussi disponibles sur les sites web d’entr epri-ses telles que Dupont ou Génétr on. A

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