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Réfrigération marine

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Rubrique : Techniques

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BD50F refroidi eau de merVersion imprimable de cet article

Voulez-vous un groupe frigorifique vraiment performant ?

Adressez-vous à un technicien frigoriste compétent en réfrigération marine. Ce sera certainement plus fiable que de s’adresser à un simple vendeur de cordage et autres peintures, dont ce n’est pas le métier. S’il est vraiment bon, il vous proposera peut-être encore mieux que ce qui suit, mais ce ne sera pas facile…

On peut toujours faire évoluer le matériel, c’est ce que m’efforce de faire depuis des années.

Le matériel :

Que l’installation soit en 12 ou en 24 volts, le matériel reste le même. (Sauf le fusible principal.)

Voici la liste des ingrédients :

  • Un compresseur Danfoss BD50F. Fiche BD50F
  • Une unité électronique Danfoss 12/24 volts.
  • Un condenseur à circulation en cupronickel / cuivre bien dimensionné.
  • Un déshydrateur.
  • Un évaporateur pré-équipé pour cette puissance de compresseur.
  • Une pompe à eau type Flojet 24 volts 12 l/m.
  • Filtre à eau, passe coque, vanne, tuyauterie, colliers, etc.
  • Un convertisseur à découpage 12/24 volts <> 5 volts 3 ampères.
  • Deux relais R/T 12 volts.
  • Un thermostat, réfrigérateur ou conservateur, selon. (Voir la page "thermostats")
  • Un thermostat fixe "NO", fermeture à 50°C (122°F) ouverture à 35°C (95°F).
  • Un thermostat fixe "NF", ouverture à 60°C (140°F) fermeture à 45°C (113°F).
  • Une résistance de 1500 ohms pour programmer la vitesse du compresseur à 3500 t/m.
  • Une LED 12 volts rouge d’alarme. (Voir la page "diagnostics")
  • Une LED 12 volts verte comme témoin de marche compresseur.
  • Deux porte fusible.
  • Un fusible 15 A pour protéger la ligne du compresseur. (7,5 A pour une utilisation en 24 volts)
  • Un fusible 3 A pour protéger le convertisseur et la pompe.
  • Du tube cuivre, des cosses, du fil, du réfrigérant, mais ceci est l’affaire du technicien …

Cette liste de matériel pourrait faire craindre une installation compliquée, mais comme un bon frigoriste est forcément un bon électricien, il ne devrait pas y avoir de problème. Il existe déjà dans le commerce des groupes frigorifiques analogues, qui fonctionnent très bien et dont je me suis en partie inspiré, pour le perfectionner.

Le système que je décris n’utilise pas de boîtiers électroniques fragiles et onéreux, mais des composants simples et robustes, que l’on peut se procurer dans le monde entier à des prix "normaux" …

Le fonctionnement et l’assemblage :

  • La pompe à eau de mer :

L’assemblage du groupe et du circuit d’eau de mer est tout à fait classique. Attention à la sortie de l’eau de mer : on peut l’évacuer sous l’eau ou au-dessus, ce qui permet de surveiller le débit. Si c’est au-dessus, ne pas installer le rejet à plus de cinq centimètres au-dessus de la flottaison sous peine d’entendre le bruit de l’eau qui coule, surtout dans le silence de la nuit ! On peut voir des installations dont le rejet est si haut, que la nuit, c’est insupportable ! Autant pour l’équipage que pour le voisinage …

La pompe que je préconise, la Flojet 24 volts 12 l/m, est utilisée par plusieurs fabricants de groupes frigorifiques, de différentes manières :

Cette pompe, en version 12 volts consomme environ 6 ampères en circuit ouvert. En version 24 volts alimentée en 24 volts, environ 3 ampères. En version 24 volts alimentée en 12 volts, environ 1,5 ampères. En version 24 volts alimentée en 5 volts, environ 0,5 ampères.

Si l’on utilise un régulateur 5 volts pour alimenter la pompe, l’intensité sera toujours de 0,5 ampères. Plus ennuyeux, le moteur va manquer de couple.

Si l’on utilise un convertisseur à découpage, d’un bien meilleur rendement mais beaucoup plus cher, on pourra toujours mesurer 0,5 ampères à la pompe, mais la consommation réelle mesurée à l’entrée du convertisseur ne sera que de 0,2 ampères pour une installation 12 volts, et de 0,1 ampères pour une installation 24 volts. Le couple du moteur sera celui correspondant à la tension d’alimentation du convertisseur.

Ce type de pompe, à sa tension nominale, tourne à 2200 t/m et est très bruyante. A mi-tension à 1100 t/m, c’est plus raisonnable, mais la nuit surtout on l’entend quand même. A 5 volts, elle ne tourne plus qu’à 400 t/m, et devient pratiquement inaudible. (vitesses mesurées sur le moteur d’une pompe Flojet 24 volts 12 l/m)

Il n’y a qu’un problème lié à l’utilisation de ce type de pompe à cette vitesse : comme c’est une pompe à clapets, et que le débit n’est plus que de 2 à 3 litres minute, le moindre grain de sable peut rester coincé dans un des clapets, désamorçant celle-ci. C’est pour cela que la plupart des fabricants ne prennent pas de risques et se contentent de les faire tourner à mi-tension. Cela fonctionne très bien, il n’y a que le bruit et la consommation qui sont éventuellement critiquables …

Il y a un fabricant, qui utilise un convertisseur 6 volts, et il a prévu un petit interrupteur qui permet de faire passer manuellement la tension de 5 à 9 volts, pour réamorcer le circuit. Cela marche bien, mais encore faut-il que l’utilisateur ait lu la notice... (rare !) et qu’il se soit aperçu que l’eau ne circule plus…

  • Les thermostats de sécurité :

Les deux thermostats fixes, installés sur le condenseur vont permettre deux niveaux de sécurité : réamorçage automatique de la pompe pour le premier, arrêt du système pour le second.

Le premier niveau fait intervenir le thermostat fixe à 50°C : s’il n’y a plus d’eau, le condenseur va rapidement atteindre cette température, et piloter un des deux relais qui va faire passer la tension d’alimentation de la pompe de 5 à 12 volts. L’autre relais sert à alimenter le convertisseur. A moins que la pompe ne soit en panne, le filtre ou la crépine d’aspiration bouchée, l’eau circule à nouveau et dès que la température du condenseur revient à 35°C, permet le retour à la tension de 5 volts.

S’il n’y a toujours pas d’eau, la température continue d’augmenter, et le deuxième thermostat fixe à 60°C, qui est dans le circuit du thermostat de régulation de température entre en fonction et stoppe le compresseur et la pompe.

Le système ne sera autorisé à redémarrer qu’à partir de 45°C.

Ainsi, le compresseur est protégé contre toute surchauffe, tout comme la pompe et le réfrigérant.

Un client, au retour d’une croisière de trois semaines m’avait signalé qu’il avait l’impression que son système avait consommé beaucoup plus d’énergie que d’habitude. Après rapide examen, il s’est avéré qu’il avait oublié d’ouvrir la vanne d’eau de mer ! Mais rien n’a cassé...

On a refermé la vanne pour voir le fonctionnement, en fait le compresseur tournait environ 2 minutes, pour 12 minutes d’arrêt en sécurité. Tout le groupe était bien sûr très chaud, avec un rendement calamiteux, mais l’isolation de la glacière étant de très bonne qualité, il y avait quand même des glaçons … dont on a vérifié la qualité de la manière adéquate ! Le réfrigérateur était moins froid que la normale car il n’était plus régulé par le thermostat mais par les sécurités.

  • Le compresseur :

La vitesse du compresseur sera réglée entre 3000 et 3500 t/m. L’intensité absorbée sera du double qu’à 2000 t/m, mais que le compresseur fonctionne 10 heures à 3 ampères ou 5 heures à 6 ampères, la consommation quotidienne sera presque la même, sauf que, dans le deuxième cas la pompe n’aura tourné que 5 heures au lieu de 10 !

En pratique, en faisant tourner le plus lentement possible le compresseur, on réduira le nombre de démarrages ce qui économise vraiment de l’énergie, mais la pompe s’usera plus rapidement et le filtre sera colmaté d’autant plus rapidement...

Ce système a été développé pour les bateaux de location qui ont besoin d’une fiabilité maximum.

Les groupes frigorifiques existants et dépourvus de systèmes de sécurité peuvent facilement être modifiés pour bénéficier de cette technique.

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Modèle de base
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Frigoboat air modifié air/eau

Divers détails :

Dernier détail concernant les pompes : généralement, les fabricants mettent leurs propres étiquettes mentionnant leur marque, et indiquant "12 volts". Si l’on retire délicatement cette étiquette, pour dévoiler celle du fabricant de la pompe, on trouvera la plupart du temps la mention 24 volts. Les groupes les plus récents sont équipés de pompes Flojet 12 volts "de circulation". Là, c’est le fabricant de la pompe qui a mis l’étiquette, mais en fait il s’agit bien d’un moteur 24 volts ! Toutes ces pompes sont dérivées des modèles prévus à l’origine comme groupes d’eau sous pression, elles sont simplement dépourvues de pressostats. Donc attention si vous avez besoin de remplacer votre pompe, et que vous l’achetez ailleurs que chez le fabricant du groupe…

Pour simplifier la gestion du stock, je préfère utiliser le modèle équipé d’un pressostat, car il y a le cas de certains bateaux équipés d’une vanne côté évacuation. (Obligatoire dans certaines catégories de navigation.) Si cette vanne est fermée par erreur, cela évite le remplissage de la cale après que le tuyau ait sauté à cause de la surpression et d’un collier mal serré… (C’est arrivé à un client, pas de chance la pompe de cale n’a pas fonctionné, et le groupe s’est arrêté lorsque l’unité électronique du compresseur s’est trouvée sous l’eau !)

Il existe bien sûr d’autres marques de pompes certainement aussi bonnes, mais la Flojet est ma préférée. J’en ai une à l’atelier qui pompe l’eau dans le port pour la climatisation. C’est un modèle 24 volts alimenté en 12 volts, le tuyau d’aspiration mesure 15 mètres, et la hauteur d’aspiration est de 3,5 mètres. C’est beaucoup trop long et tellement haut que cela ne devrait pas fonctionner ! Chaque matin je nettoie le filtre, et la pauvre pompe (d’occasion) installée à l’origine provisoirement pour quelques jours, fait un bruit d’enfer pendant cinq minutes, le temps d’amorcer tout le système. Heureusement qu’il n’existe pas d’association pour la protection des pompes maltraitées ! Après plus d’un an à raison de 12 heures par jour, elle résiste !

Note : un seul système de pompage peut alimenter jusqu’à quatre groupes, les condenseurs étant connectés en série. Le pilotage se fait tout simplement par des relais.

Attention à la position du fusible principal. Très souvent, on le trouve installé à côté du compresseur. Si la ligne est pilotée par un disjoncteur du même calibre au tableau, le fusible est inutile. Si la ligne part directement de la batterie, le fusible doit être installé au plus près de celle-ci. Le fusible n’est pas là pour protéger le compresseur qui se débrouille très bien avec son électronique embarquée, mais pour protéger la ligne d’alimentation d’un éventuel court-circuit, qui peut se produire aussi bien au niveau du compresseur, que n’importe où le long de la ligne.

Ne pas oublier de shunter la borne "P" avec la borne "C" en cas d’utilisation en 24 volts. (Voir la page diagnostics).

Pour les coques en acier ou en alu, voir la page skincooling

Pour les curieux, la photothèque avec des images en meilleure définition.