Quel est le meilleur choix pour une installation frigorifique, un compresseur à vis ou à piston ?

La question « vis ou piston » est copiée presque mot pour mot de l'industrie de l'air comprimé, où une machine à piston doit vraiment s'arrêter et refroidir entre deux cycles. Ce cadrage est inutile pour une installation frigorifique, et c’est la raison pour laquelle tant d’acheteurs font un choix coûteux avec la mauvaise feuille de calcul.

Un compresseur frigorifique ne bénéficie pas de période de repos. Une chambre froide, une chaîne de fabrication de glaces, un système de rayonnages de supermarché ou une cale de bateau de pêche fonctionne entre 6 000 et 8 760 heures par an, et la machine est censée maintenir la température dans chacun d'entre eux. Les deux technologies que nous construisons chez Blait (Zhejiang Briliant Refrigeration Equipment Co., Ltd.) sont semi-hermétiques, toutes deux sont conçues pour résister à une charge de refroidissement à une paire définie de températures d'évaporation et de condensation, et toutes deux sont conçues pour un service continu dans ces conditions.

La vraie question n’est donc pas de savoir quelle machine est la meilleure dans l’abstrait. Il s'agit de savoir quelle construction correspond à votre augmentation de température, à votre profil de charge, à votre réfrigérant, à votre enveloppe de pression et à votre équipe de maintenance. Ce guide répond à cela avec les paramètres que nos ingénieurs utilisent réellement lorsque nous dimensionnons une usine.

Principaux à retenir

• Le cycle de service n'est pas le discriminateur en réfrigération. Le taux de compression et la température de refoulement le sont. Une machine à un étage, quel que soit son type, s'essouffle bien en dessous de moins 30 °C et s'évapore.

• Les compresseurs alternatifs maintiennent une efficacité volumétrique élevée à un rapport de pression élevé, de sorte qu'une machine plus petite et moins chère fournit les kilowatts à basse température. C'est pourquoi notre gamme basse température est à piston à deux étages : BTF4G-12.3DS, BTF6J-16.3DS et BTF6F-30.3DS.

• Les compresseurs à vis gagnent en capacité par mètre carré de sol, en contrôle continu de la capacité par vanne coulissante, en tolérance aux coups de liquide et en températures de refoulement plus basses et plus plates. Notre gamme de vis à un étage s'étend du YLG20Z-84 au YLG180G-535.

• En dessous d'environ moins 25 °C à moins 30 °C d'évaporation, une vis a besoin d'un port d'injection d'économiseur ou de deux étages pour rester efficace. L'achat d'une vis sans connexion économiseur est l'erreur la plus courante et la plus coûteuse dans les projets à basse température.

• Au-dessus d'environ 400 kW de service, la construction à vis cesse d'être une option et devient la valeur par défaut pour la charge de base, avec des unités à pistons étagés derrière elle.

• Le composant qui décide de la difficulté d’entretien de votre installation n’est pas le compresseur. Ce sont les vannes de service sur ses ports d’aspiration et de refoulement, et la chute de pression qu’elles ajoutent.

Ce qui diffère réellement : deux machines semi-hermétiques, deux modes de défaillance

Alternative : efficacité volumétrique élevée et un seul élément d'usure réel

Un compresseur frigorifique à piston semi-hermétique emprisonne un volume fixe de vapeur aspirée dans le cylindre et le serre entre la couronne du piston et la plaque de soupape. Les soupapes à clapets dans la culasse effectuent le dosage, et c'est elles qui vieillissent : à 1 450 tr/min, chaque lèvre de soupape fléchit environ 24 fois par seconde, et elle fléchit contre tout ce que le gaz transporte avec elle.

C'est toute l'histoire de l'entretien des pistons. La carbonisation de l'huile due à une température de refoulement élevée et soutenue raidit les lèvres des soupapes, elles perdent leur étanchéité, la compression retourne dans le cylindre lors de la course suivante et la capacité chute avant que quoi que ce soit ne se brise réellement. Notre de troisième génération série T répond exactement à cette voie : un corps de compresseur optimisé, une culasse avancée, une plaque de soupape améliorée et des roulements renforcés, c'est pourquoi la gamme est spécifiée pour des performances fiables sous une charge de travail continue plutôt qu'une utilisation intermittente.

L’avantage structurel est tout aussi réel. Étant donné que le cylindre est rempli à partir d’un volume fixe, l’efficacité volumétrique reste élevée à mesure que le rapport de pression augmente. Dans des conditions de travail difficiles, une machine à quatre cylindres fournit une plus grande partie de son volume balayé théorique en capacité de refroidissement réelle qu'une vis de même empreinte, ce qui fait de la construction à piston la solution économique pour les pièces à basse température et les tâches à forte levée.

Vis : compression continue, où le contrôle est le point important

Un compresseur frigorifique à vis à un étage n’a aucune vanne susceptible de tomber en panne. Deux rotors usinés avec précision tournent à l'intérieur d'un boîtier, scellé et lubrifié par un film d'huile injecté, et la compression continue aussi longtemps que les rotors tournent. La température de décharge est plus basse et beaucoup plus plate sur la carte de fonctionnement, les vibrations sont plus faibles et le moteur se trouve dans le flux de gaz refroidi plutôt que dans la chaleur du carter d'une machine alternative.

Là où une vis gagne son premier coût plus élevé, c'est le contrôle. Un tiroir permet une modulation continue de la capacité sur toute la plage de travail au lieu des étapes fixes qu'un piston peut offrir, de sorte qu'une usine dont la charge oscille entre un pull-down du lundi matin et une charge de maintien du jeudi soir répond à la demande au lieu de s'y opposer. Nos unités utilisent également un démarrage à enroulement partiel, qui coupe le courant d'appel, et un port économiseur pour l'injection de vapeur à l'étage intermédiaire, ce qui permet de récupérer l'efficacité à basse température d'évaporation.

La limite qui compte est le taux de compression, pas le rapport cyclique

Oubliez l'affirmation d'un cycle de service de 60 à 70 % que vous lirez dans les articles sur les compresseurs d'air. En réfrigération, la limite qui met fin à la durée de vie d'une machine à un étage est le rapport entre la pression de saturation de condensation et d'évaporation, car ce rapport détermine la température de refoulement et la température de refoulement détruit l'huile et les plaques de soupape.

Plage de fonctionnement publiée pour les cadres à quatre cylindres M4 de la série T. La classe Z atteint moins 45°C en s'évaporant sur le R404A et le R507A ; en dessous de moins 30 °C, le devoir doit être confirmé par notre logiciel de sélection, et le coin basse température a besoin du contrôleur électronique d'injection de liquide.

Cinq questions qui décident de la réponse

1. Quelle température d'évaporation et quelle température de condensation

L'ascenseur est toute la spécification. Prenez la température d'évaporation la plus froide que la pièce ait jamais vue et la température de condensation dans la pire température ambiante que la machine ait jamais vue, pas la moyenne. Des condenseurs montés sur le toit lors d'une canicule estivale et une chambre de sablage entièrement chargée lors de son premier abaissement après une défaillance de porte sont les deux points qui tuent une sélection sous-spécifiée.

En règle générale, nos ingénieurs utilisent environ 2 à 3 % de leur capacité pour chaque 1 °C d'augmentation de la température de condensation à haute altitude. C'est pourquoi nous préférons citer une machine avec une marge par temps chaud plutôt qu'une machine qui ne semble efficace que sur la plaque signalétique. Considérez cela comme une estimation de départ et confirmez-la par rapport aux tableaux de capacité et de puissance du modèle spécifique.

2. Combien de kilowatts au point de tarification, et non combien de mètres cubes par heure

Comparer le déplacement entre un piston et une vis ne vous dit presque rien, car les deux machines délivrent des fractions très différentes de leur volume balayé dans les mêmes conditions. Comparez la capacité de refroidissement en kW et la puissance absorbée en kW pour la même paire d'évaporation et de condensation, sur le même réfrigérant.

Pour référence, nos cadres M4 à quatre cylindres de la série T (BTF4VCS, BTF4TCS, BTF4PCS et BTF4NCS) couvrent une puissance moteur de 4,4 à 15 kW, une cylindrée de 34,73 à 56,25 m3/h et un poids de 117 à 138 kg, ce qui les place exactement là où une unité à vis serait surconstruite et un piston à deux cylindres serait surchargé. À l'autre extrémité, nos modèles à vis YLG60G à YLG180G vont jusqu'à 535 HP pour les entrepôts frigorifiques et les usines de transformation des aliments où la surface au sol et les charges des supports de tubes comptent plus que le coût initial.

Déplacement, puissance du moteur et tailles de ports sur toute la gamme M4. L'orifice d'aspiration passe de 1 1/8 pouce à 1 5/8 pouce entre les groupes de tailles, c'est pourquoi la vanne de service suit la machine plutôt que le parcours du tuyau.

3. Charge plate ou charge oscillante

Si l'usine maintient une température constante face à une charge constante, les deux technologies fonctionnent près de leur point de conception et le prix d'achat inférieur du piston l'emporte. Si la charge oscille, ce que produisent réellement les cycles de dégivrage, les ouvertures de porte décalées et l’expansion de plusieurs pièces, un contrôle continu vaut la peine d’être payé.

Une machine alternative multicylindre atteint la charge partielle en déchargeant des cylindres individuels, ses étapes sont donc discrètes : sur un châssis à quatre cylindres, vous obtenez un petit nombre de plateaux de capacité. Une vis à tiroir se déplace continuellement dans sa plage de modulation, et un VFD sur l'une ou l'autre machine lisse ce qui reste. Pour un entrepôt de distribution de vingt pièces, nous spécifions une charge de base à vis avec garniture à piston ; pour une extension de magasin de deux pièces, nous préconisons deux unités à piston disposées l'une contre l'autre afin qu'une interruption de service sur l'une laisse le stock froid.

4. Quel réfrigérant, quelle huile, quelle enveloppe de pression

Notre gamme de vis mono-étage couvre le R22, le R404A et le R507A sur les modèles YLG20Z à YLG50Z, et le R134a avec le R407A et le R407F sur les modèles YLG60G à YLG180G, avec charge POE150 ou AB100 pour les systèmes R22 et POE170 pour les machines HFC. Le quatre cylindres compact YBF4CC-6.2ZR et le reste de la gamme YBF reposent sur les mêmes réfrigérants courants.

Le CO2 est une machine différente, pas une étiquette différente. Notre série CO2 sous-critique fonctionne du YBFS4F-7DK au YBFS4N-30DK sur une fenêtre d'évaporation de moins 50 °C à moins 10 °C avec une enveloppe de conception de 3,0 MPa côté bas et 5,3 MPa côté haut, une protection des bornes IP66 et une lubrification POE 60. Tout compresseur HFC réutilisé pour ce profil de pression et de température tombera en panne lors de la première semaine chaude d'été.

5. Qui entretient l’usine et à quelle distance se trouve l’aide

Un frigoriste d'un réseau régional d'entrepôts frigorifiques peut changer en une après-midi un jeu de clapets, une crépine et de l'huile de lubrification sur une machine à pistons avec des pièces de notre catalogue de pièces détachées . L'entretien des vis est moins fréquent mais plus spécialisé : l'huile, le filtre à huile, le filtre à air et l'élément séparateur d'huile, normalement par un technicien qualifié, et l'élément séparateur est la pièce qui décide si la machine conserve son efficacité.

Pour un navire qui sera en mer, le calcul change encore. Nos châssis M4 à quatre cylindres de la série T détiennent l'approbation de type CCS sous le certificat ZG24PTB00058 pour les fonctions de réfrigération des navires de pêche sur R507, et cette paperasse est la raison pour laquelle nous spécifions la construction du piston pour les installations marines plutôt que le prix. Vous pouvez lire le contexte de la certification dans notre article sur la société de classification.

Compresseurs semi-hermétiques terminés sur la chaîne de montage à Xinchang, Zhejiang. Chaque unité est testée avant d'être emballée, ce qu'achète réellement un opérateur distant s'appuyant sur des pièces de rechange locales.

La comparaison que personne ne fait : vannes de service et chute de pression d’aspiration

Chaque comparaison de compresseur s'arrête à la machine et oublie les onze composants qui y sont boulonnés. Nous fabriquons les deux, c'est pourquoi nous considérons le jeu de vannes comme faisant partie de la sélection plutôt que comme un achat sur site.

Une machine alternative a besoin d'une isolation au niveau des deux ports afin qu'une plaque de soupape puisse être ouverte sans pompage ni récupération de la totalité de la charge. Une vis a besoin de la même isolation, mais avec un débit soutenu plus élevé et avec un comportement de retour d'huile différent, de sorte que la géométrie de l'orifice est plus importante. Notre vanne d'arrêt J2BS pour compresseurs à vis est en fonte, nominale de 4,5 MPa entre moins 30 °C et plus 150 °C pour les services R22, R404A et R507A, et dimensionnée pour les ports de compresseur à vis. Du côté du piston, nous fournissons des vannes d'arrêt d'angle en acier moulé pour les systèmes à ammoniac et fréon, , des vannes à soupape en fonte ductile, , des vannes à bille de service en laiton et des bobines d'électrovanne à deux étages , ainsi que des vannes de contrôle, de décharge, de maintien et de régulation de pression et des vannes de régulation de température d'huile pour l'équilibre du circuit.

Vannes de service d'aspiration et de refoulement et joint rotalock sur une machine de production M4. Cette interface décide si un service de plaque de soupape prend un après-midi ou un week-end.

Trois conséquences pour votre décision :

• La perte de charge côté aspiration est payée en kilowatts pendant toute la durée de vie de l'installation. Une vanne ou une crépine d'une taille trop petite, ou une conduite acheminée pour favoriser le plombier plutôt que le frigoriste, augmente la pression de saturation contre laquelle le compresseur doit travailler. Vérifiez la chute de pression publiée par rapport au débit, jamais uniquement la taille du filetage.

• Une usine à pistons vibre. Ce n'est pas un défaut, il s'agit d'une mécanique alternative, et c'est pourquoi nous installons des joints de vanne Rotalock de la série TR évalués à 4,5 MPa de moins 40 °C à plus 150 °C au niveau des connexions de la machine et des connecteurs flexibles dans le parcours des tuyaux. Une installation à vis est plus silencieuse et plus douce pour les joints, ce qui réduit, mais ne supprime pas, cette exigence.

• Les machines au CO2 et à basse température nécessitent des jeux de vannes dont les valeurs de pression et de température correspondent à l'enveloppe, et non au nom du réfrigérant sur le tambour. Notre gamme de vannes est conçue pour la classe 4,5 MPa précisément pour cette raison.

Coût total de possession, calculé plutôt que deviné

Les comparateurs en ligne aiment publier un tableau sur cinq ans avec des chiffres inventés en dollars. La version honnête est une méthode, car la réponse dépend véritablement de vos heures de fonctionnement annuelles.

Le coût énergétique est la somme, sur chaque bande de charge, des heures passées dans cette bande multipliée par la puissance absorbée dans cette bande. Vous obtenez la puissance absorbée à partir des tableaux de capacité et de puissance de votre propre paire d'évaporation et de condensation, et vous obtenez le profil de charge de la pièce. Trois entrées, et pas de nombres inventés :

1. Heures d'ouverture annuelles. Une usine qui effectue moins de 2 000 heures par an, comme un magasin de produits saisonniers ou un atelier, ne rembourse presque jamais le surprix d'une vis. Une usine de plus de 6 000 heures, ce qui est n'importe quelle chambre froide de distribution, le fera.

2. Forme à charge partielle. Là où l'usine passe la majeure partie de son année à 50 à 70 pour cent de sa conception, la commande continue par vanne coulissante sur une vis bat généralement un piston à vitesse fixe en termes de kilowattheures annuels, même lorsque le piston semble meilleur à pleine charge.

3. Maintenance et temps d'arrêt. Les pièces d'usure des pistons sont moins chères et adaptées au travail en interne ; les éléments séparateurs à vis coûtent plus cher et sont changés moins souvent. Ajoutez la valeur d'une heure de pièce chauffée, car sur un entrepôt chargé, cela éclipse les deux.

Faites le calcul une fois avec notre logiciel de sélection ou votre propre tableur dans vos conditions réelles, et le classement sera généralement évident. Là où elle est proche, achetez la machine que votre équipe locale peut entretenir.

Six erreurs de dimensionnement que nous constatons à plusieurs reprises

1. Spécifier une machine à un étage à moins 40 °C qui s'évapore parce que le tableau de capacité sur la fiche technique atteint cette colonne. Il l'atteint et la température de refoulement ne restera pas légale. Optez pour deux étapes, comme avec notre BTF6F-30.3DS, ou une vis économisée.

2. Commander une vis sans le raccord économiseur parce que c'était moins cher, puis la faire fonctionner à basse température et payer la différence en électricité pendant quinze ans.

3. Remplacement d'un compresseur à piston défectueux par un plus gros au lieu de deux unités étagées plus petites. La redondance est la mise à niveau la moins chère dans chaque entrepôt frigorifique que nous avons audité.

4. Dimensionner la conduite d'aspiration et les vannes pour le confort du tuyauteur. La chute de pression est une taxe permanente sur l’électricité.

5. Évaluez la machine en fonction des conditions d'évaluation plutôt que de la pire semaine d'été. La température de condensation n'est pas une constante et la fiche technique n'est pas le site.

6. Choisir la technologie avant de choisir le fluide frigorigène, puis découvrir l'huile, les élastomères des vannes et l'enveloppe de pression sont tous à revoir.

Résumé de la décision

Questions fréquemment posées

Un compresseur frigorifique à piston peut-il fonctionner en continu ?

Oui, et il le faut. Contrairement à un compresseur d'air d'atelier, un compresseur de réfrigération semi-hermétique est conçu pour un fonctionnement continu dans ses conditions nominales, car une chambre froide ne cesse de demander du refroidissement. La limite pratique est le taux de compression et la température de refoulement, et non le pourcentage du cycle de service. C'est pourquoi les températures d'évaporation très basses sont gérées par des machines à deux étages telles que notre BTF6J-16.3DS plutôt que par la mise au repos d'une unité à un seul étage.

Qu'est-ce qui est le moins cher à entretenir, un compresseur frigorifique à vis ou à piston ?

Le piston est moins cher par intervention et convient aux travaux en interne, avec des jeux de clapets, des joints et des crépines comme éléments de routine. La vis nécessite moins d'interventions mais des interventions plus spécialisées, et l'élément séparateur d'huile est la pièce récurrente importante. Sur une durée de vie de quinze ans, la différence est minime à côté de la facture d'électricité, de sorte que le facteur décisif est généralement celui qui est disponible pour effectuer le travail.

Comment comparer la capacité d’une unité à piston et d’une unité à vis ?

Jamais par déplacement. Comparez la puissance frigorifique en kW et la puissance absorbée en kW aux mêmes températures d'évaporation et de condensation, sur le même réfrigérant et la même huile. L'efficacité volumétrique d'un piston s'effondre avec le rapport de pression beaucoup plus lentement que celle d'une vis, donc le classement que vous obtenez à plus 5 °C en cas d'évaporation n'est pas le classement à moins 35 °C. Nos tableaux publiés utilisent précisément les points d’évaluation de style EN 12900 pour cette comparaison.

Un compresseur à vis est-il plus silencieux qu'un piston ?

Oui, avec une marge significative. Les machines alternatives produisent des pulsations ainsi que des bruits solidiens, c'est pourquoi nous spécifions des connecteurs flexibles et des joints Rotalock sur la machine plutôt que des tuyaux rigides. Si le compresseur est placé au-dessus ou à côté d'un espace occupé, cela seul peut décider de la technologie.

Dois-je acheter les vannes auprès du même fournisseur que le compresseur ?

Non, mais il y a deux bonnes raisons de le faire. Nos vannes de service sont dimensionnées et filetées pour nos propres ports de compresseur, de sorte que l'isolation fonctionne réellement sans adaptateurs, et les chiffres de chute de pression que nous indiquons pour une machine complète supposent déjà une vanne correctement dimensionnée. Une vanne avec un port de mauvaise taille peut facilement annuler l'efficacité sur laquelle la sélection a été construite.

Un seul fournisseur peut-il couvrir à la fois une chambre froide et une installation marine ?

Oui. Sur terre, nous fournissons des compresseurs à pistons de la série T et YBF pour les chambres froides, la congélation rapide, la glace en bloc, le refroidissement des produits laitiers et des procédés, ainsi que des vis semi-hermétiques YLG pour les grandes usines. À flot, nos cadres M4 à quatre cylindres sont homologués CCS pour les navires de pêche sur R507, et notre gamme de vannes est fabriquée sous les normes ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001, licence de tuyauterie sous pression TS, IATF 16949 et certification CE.

Quoi nous envoyer pour une sélection

Nous vous remettrons un modèle, un tableau de capacité et de puissance selon vos conditions, le jeu de vannes correspondant et un devis. Neuf lignes suffisent :

1. Puissance frigorifique nécessaire en kW, ou volume de la pièce, isolation et produit si vous ne le connaissez pas encore

2. Température d'évaporation que la pièce doit maintenir

3. Température de condensation ou pire température ambiante estivale du site, et si le condenseur est refroidi par air ou par eau

4. Réfrigérant, ou votre préférence si vous ne l'avez pas réparé

5. Nombre de pièces ou de circuits, et s'ils dégivrent ensemble

6. Heures de fonctionnement annuelles et profil de charge, stable ou variable

7. Alimentation électrique disponible : phase, tension, fréquence et si une réduction des appels est requise

8. Installation terrestre ou marine, et toute exigence de la société de classification

9. Qui entretient l'usine et à quelle vitesse vous avez besoin de pièces de rechange

Envoyez-les-nous via la page de contact et notre équipe d'ingénieurs vous renverra une sélection plutôt qu'un catalogue. Si vous souhaitez d'abord comprendre la construction alternative plus en profondeur, lisez Les bases du compresseur alternatif pour la réfrigération , et pour l'alternative rotative, comment fonctionne un compresseur à vis..