Spécifications et caractéristiques des évaporateurs et des serpentins d’échange de chaleur destinés à être utilisés avec le gaz réfrigérant R744
Le gaz CO2 est considéré comme un gaz réfrigérant respectueux de l’environnement parce qu’il est présent dans l’atmosphère, qu’il est accessible et que le processus de préparation du gaz réfrigérant est non polluant et implique le recyclage de l’un des principaux gaz à effet de serre. Il n’a pas d’impact sur la couche d’ozone lorsqu’il est utilisé comme réfrigérant et a un PRP de 1. Il est également ininflammable et non toxique.
Cependant, son utilisation dans les systèmes de réfrigération implique certaines adaptations de l’équipement, car le CO2 fonctionne à des pressions beaucoup plus élevées que les réfrigérants HFC ou HFO habituels. Le CO2 en tant que gaz se condense à basse température, au maximum à 30° car son point critique est supérieur à 31°C . Les pressions de condensation étant très élevées, les parois des tuyaux doivent être renforcées mécaniquement pour éviter les ruptures dues à la fatigue ou à l’usure. Il en va de même pour l’évaporateur, car les pressions d’évaporation sont également plus élevées et il est également nécessaire de prévoir ce qui se passera en cas d’arrêt des machines et d’augmentation de la température (la pression augmentera également).
Par conséquent, pour condenser le CO2 gazeux dans un système de réfrigération fonctionnant dans des zones chaudes, il est nécessaire d’installer des compléments tels que des éjecteurs ou de mettre en place un système de réfrigération en cascade, dans lequel l’évaporateur fait office de condenseur.
L’utilisation d’un échangeur de chaleur avec du gaz CO2 comme réfrigérant est réglementée par la directive sur les équipements sous pression 2014/68/UE et le règlement CE 1272/2008).
À partir de ce règlement qui régit la conception d’un tuyau qui va être soumis à une pression, comme c’est le cas des tuyaux d’un évaporateur, et de la formule de contrainte d’éclatement, nous obtenons un tableau des épaisseurs que le tuyau de l’évaporateur doit avoir pour assurer les pressions suivantes :
| Diametre du tube | Epaisseur du tube | Pmax |
|---|---|---|
| 9,52 mm | 0,35 mm | 44 bar |
| 10 mm | 0,35 mm | 41 bar |
| 12 mm | 0,35 mm | 34 bar |
| 15,87 mm | 0,38 mm | 28 bar |
| 19 mm | 0,8 mm | 51 bar |
| 10 mm | 0,6 mm | 75 bar |
| 9,52 mm | 0,5 mm | 65 bar |
| 35 mm | 1 mm | 33 bar |
| 42 mm | 1 mm | 28 bar |
| 100 mm | 4 mm | 48 bar |
| 9,52 mm | 0,5 mm | 65 bar |
| 9,52 mm | 0,6 mm | 80 bar |
| 9,52 mm | 0,76 mm | 105 bar |
| 12 mm | 0,6 mm | 61 bar |
| 12 mm | 0,8 mm | 85 bar |
| 15,87 mm | 0,76 mm | 58 bar |
| 15,87 mm | 1 mm | 80 bar |
Facteur de sécurité dans la certification CO2
Le facteur de sécurité est un rapport entre la résistance d’un système et la charge ou la condition de conception qui lui est appliquée. Un coefficient de sécurité supérieur à 1 indique que le système est capable de résister sans problème à la charge ou à la condition de conception, tandis qu’un coefficient de sécurité inférieur à 1 signifie que le système n’est pas assez résistant et qu’il risque de tomber en panne.
Dans le cas des évaporateurs, chez Sereva, nous travaillons avec un coefficient de sécurité de 4, ce qui signifie que la structure est capable de supporter une charge 4 fois supérieure à la charge maximale prévue dans des conditions normales.
Les conclusions
Chez Sereva, à partir d’un coefficient de sécurité de 4, nous utilisons ces diamètres de tubes pour des applications d’évaporateurs avec le gaz réfrigérant R744 – CO2 et nous certifions les pressions suivantes :
Tube 3/8 (diamètre intérieur 9,52 mm), épaisseur 0,6 mm et certifié jusqu’à 80 bar.
Tube 1/2 (diamètre intérieur 12 mm), d’une épaisseur de 0,8 mm et certifié jusqu’à 80 bars.
Tube 5/8 (diamètre intérieur 15,87 mm), d’une épaisseur de 1 mm et certifié jusqu’à 80 bars.
