Une charge appropriée est essentielle pour les bobines à microcanaux

Les bobines à microcanaux ont longtemps été utilisées dans l'industrie automobile avant de passer aux équipements CVC au milieu des années 2000. Depuis lors, ils sont devenus de plus en plus populaires, en particulier dans les équipements de climatisation résidentiels, car ils sont légers, offrent un meilleur transfert de chaleur et utilisent moins de réfrigérant que les serpentins à ailettes et tubes traditionnels.

EN SAVOIR PLUS

• Bobines à microcanaux

• Nettoyage des serpentins

• Entretien et maintenance

Cependant, utiliser moins de réfrigérant signifie également qu'il faut faire plus attention lors de la charge d'un système utilisant une batterie à microcanaux. En effet, même quelques onces dans un sens ou dans l'autre pourraient entraîner une réduction des performances, de l'efficacité et de la fiabilité d'un système de refroidissement.

La conception traditionnelle des serpentins à ailettes et tubes est la norme utilisée dans l'industrie du CVC depuis de nombreuses années. Initialement, les serpentins utilisaient des tubes ronds en cuivre avec des ailettes en aluminium, mais les tubes en cuivre entraînaient une corrosion électrolytique et formicaire, entraînant une augmentation des fuites de serpentins, a déclaré Mark Lampe, chef de produit des serpentins de four chez Carrier HVAC. Pour résoudre ce problème, l'industrie a opté pour des tubes ronds en aluminium combinés à des ailettes en aluminium afin d'améliorer les performances du système et de minimiser la corrosion. Et maintenant, il existe la technologie des microcanaux, qui peut être utilisée à la fois pour les évaporateurs et les condenseurs.

"La technologie à microcanaux - appelée technologie VERTEX chez Carrier - diffère car le tube rond en aluminium est remplacé par des tubes plats et parallèles qui sont brasés aux ailettes en aluminium", a déclaré Lampe. "Cela distribue plus uniformément le réfrigérant sur une zone plus large, améliorant les capacités de transfert thermique, ce qui permet au serpentin de fonctionner plus efficacement. Alors que la technologie à microcanaux a été utilisée dans les condenseurs extérieurs résidentiels, la technologie VERTEX n'est actuellement utilisée que dans les serpentins des fours intérieurs résidentiels."

La conception à microcanaux crée un flux de réfrigérant simplifié à passage unique "aller et retour", composé d'un tube de surchauffe en haut et d'un tube de sous-refroidissement en bas, a déclaré Jeff Preston, directeur des services techniques chez Johnson Controls. En comparaison, le réfrigérant dans un serpentin traditionnel à ailettes et tubes s'écoule à travers plusieurs passages de haut en bas sous forme serpentine et nécessite plus de surface.

"La conception unique du serpentin à microcanaux crée un coefficient de transfert de chaleur supérieur qui augmente l'efficacité et réduit la quantité de réfrigérant nécessaire", a déclaré Preston. "En conséquence, les équipements conçus avec des bobines à microcanaux sont souvent beaucoup plus petits que les unités à haut rendement utilisant une construction traditionnelle à ailettes et tubes. C'est idéal pour les applications avec un espace limité, comme les maisons sans lignes de lot."

En effet, avec la mise en œuvre de la technologie des microcanaux, Lampe a déclaré que Carrier a pu conserver les mêmes tailles de la plupart de ses serpentins de four intérieurs et de ses condenseurs de climatisation extérieurs, tout en constatant une réduction de poids d'environ 30 % par rapport à leurs conceptions à ailettes et tubes ronds.

"Si nous n'avions pas déployé cette technologie, nous aurions dû augmenter la taille de nos serpentins de four intérieur jusqu'à 11 pouces de hauteur et aurions dû passer à des casseroles de base de plus grande taille sur les condenseurs extérieurs", a-t-il déclaré.

Alors que la technologie des serpentins à microcanaux a été principalement utilisée dans les équipements de refroidissement résidentiels, le concept commence également à se répandre dans les unités commerciales, car le besoin d'équipements plus légers et plus petits continue de croître, a déclaré Preston.

Étant donné que les serpentins à microcanaux contiennent un volume relativement faible de réfrigérant, une modification de la charge même de quelques onces peut affecter la longévité, les performances et l'efficacité énergétique du système, a déclaré Preston. C'est pourquoi les entrepreneurs doivent toujours vérifier le processus de charge avec le fabricant, mais cela implique généralement les étapes suivantes :

La technologie VERTEX de Carrier conserve les mêmes procédures d'installation, de charge et de démarrage que la technologie à tube rond et ne nécessite aucune étape supplémentaire ou différente des procédures de charge actuellement recommandées pour le refroidissement, a déclaré Lampe.

"Environ 80% à 85% de la charge est à l'état liquide, donc en mode refroidissement, ce volume réside dans le serpentin du condenseur extérieur et l'ensemble de lignes", a déclaré Lampe. "Lors de la transition vers une bobine à microcanaux avec un volume interne réduit (par rapport à la conception à ailettes à tube rond), la différence de charge n'affecte qu'environ 15 % à 20 % de la charge totale, ce qui se traduit par une petite différence difficile à mesurer sur le terrain. C'est pourquoi la méthode recommandée pour charger le système est le sous-refroidissement, que nous détaillons dans nos instructions d'installation."

Cependant, le plus petit volume de réfrigérant dans un serpentin à microcanaux peut être un problème lorsque l'unité extérieure d'une pompe à chaleur passe en mode chauffage, a déclaré Lampe. Dans ce mode, les serpentins du système sont commutés et le condenseur qui stocke la majorité de la charge liquide est maintenant le serpentin intérieur.

"Lorsque le volume interne du serpentin intérieur est nettement inférieur à celui du serpentin extérieur, le système peut voir un déséquilibre de charge", a déclaré Lampe. "Pour lutter contre cela, Carrier utilise l'accumulateur intégré, situé dans l'unité extérieure, pour évacuer et stocker une partie de la charge excédentaire pendant le mode de chauffage. Cela permet au système de maintenir des pressions appropriées et d'éviter d'inonder le compresseur, ce qui peut entraîner une baisse des performances car l'huile peut s'accumuler dans le serpentin intérieur."

Bien que la charge d'un système utilisant une bobine à microcanaux puisse nécessiter un peu plus d'attention aux détails, la charge de tout système CVC nécessite une utilisation précise de la bonne quantité de réfrigérant, a déclaré Lampe.

"Si vous surchargez un système, une consommation d'énergie élevée, un refroidissement inefficace, des fuites et des pannes précoces du compresseur peuvent en résulter", a-t-il déclaré. "De même, si un système est sous-chargé, le gel de la bobine, le claquement du TXV, des problèmes de démarrage du compresseur et de faux déclenchements peuvent se produire. Les problèmes avec les bobines à microcanaux ne sont pas différents."

En raison de leur construction unique, la réparation des bobines à microcanaux peut être un défi, a déclaré Jeff Preston, directeur des services techniques chez Johnson Controls.

"Le brasage de la surface nécessite un alliage et un chalumeau à gaz MAPP, qui ne sont pas couramment utilisés avec d'autres types d'équipements. Pour cette raison, de nombreux entrepreneurs choisiront de remplacer les bobines au lieu de tenter la réparation."

Quant au nettoyage des serpentins à microcanaux, c'est en fait plus facile, a déclaré Mark Lampe, chef de produit des serpentins de four chez Carrier HVAC, car les ailettes en aluminium sur les serpentins à ailettes et à tubes sont facilement pliées. Trop d'ailettes pliées peuvent réduire la quantité d'air circulant dans le serpentin, ce qui réduit l'efficacité.

"La technologie VERTEX de Carrier est une conception beaucoup plus robuste, car les ailettes en aluminium sont positionnées légèrement plus bas que le tube de réfrigérant plat en aluminium et sont brasées aux tubes, ce qui signifie qu'un nettoyage à la brosse n'altère pas considérablement les ailettes", a déclaré Lampe.

NETTOYAGE FACILE : Lors du nettoyage d'un serpentin à microcanaux, seul un nettoyant doux et non acide pour serpentin doit être utilisé ou, dans de nombreux cas, simplement de l'eau. (Avec l'aimable autorisation du transporteur)

Lors du nettoyage d'un serpentin à microcanaux, les produits chimiques agressifs et le lavage sous pression doivent être évités, a déclaré Preston, et seul un nettoyant doux et non acide pour serpentin doit être utilisé, ou dans de nombreux cas, simplement de l'eau.

"Cependant, le petit volume de réfrigérant nécessite certains ajustements des processus de maintenance", a-t-il déclaré. "Par exemple, en raison du faible volume, le réfrigérant ne peut pas être pompé lorsque d'autres pièces du système doivent être entretenues. De plus, les jeux de jauges ne doivent être connectés que lorsque cela est nécessaire pour minimiser les perturbations du volume de réfrigérant."

Preston a ajouté que Johnson Controls a déployé des conditions extrêmes dans son installation de test en Floride, ce qui a permis l'évolution du développement des microcanaux.

"Ces résultats de test nous ont permis de faire évoluer notre développement de produits avec de multiples améliorations d'alliage, d'épaisseur de tube et de chimie améliorée dans le processus de brasage au four à contrôle atmosphérique pour limiter la corrosion de la bobine et garantir des niveaux de performance et de fiabilité optimaux", a-t-il déclaré. "Ces mesures ont été prises non seulement pour soutenir la satisfaction des propriétaires, mais aussi pour aider à minimiser les besoins d'entretien."

Joanna Turpin est rédactrice en chef. Elle peut être contactée au 248-786-1707 ou [email protected]. Joanna travaille chez BNP Média depuis 1991, où elle a d'abord dirigé la division des livres techniques de l'entreprise. Elle a obtenu son baccalauréat en anglais de l'Université de Washington et a travaillé sur sa maîtrise en communication technique à l'Eastern Michigan University.