Méthodes d'atténuation du givre pour les pompes à chaleur et les systèmes frigorifiques

Au cours de la 18^e conférence internationale sur le froid et le conditionnement d’air patronnée par l'IIF à Purdue, aux États-Unis, des chercheurs du laboratoire national d'Oak Ridge ont présenté un état de l'art des diverses stratégies d'atténuation du givre pour les pompes à chaleur aérothermiques (ASHP) et les unités de froid commercial ^[1]. 

 

Lorsque les conditions de fonctionnement sont extrêmement froides et humides et que la température de surface de l'échangeur de chaleur est bien inférieure au point de congélation (inférieure à la température du point de rosée de l'air), l'humidité du flux d'air gèlera en surface après condensation et du givre commencera à se former. La croissance du givre dégrade considérablement les performances du système. 

 

Les auteurs précisent que, dans le cas des meubles frigorifiques de vente, la consommation d'énergie électrique liée au dégivrage peut représenter de 10 à 30 % de la consommation totale, avec une moyenne d'environ 20 %. 

 

Ils ont classé les mesures d'atténuation du gel selon trois grands types : le traitement de l'air en amont, les ajustements de conception des serpentins et l'adaptation du système. 

 

Le tableau suivant compare les différentes méthodes d'atténuation du givre selon plusieurs critères : 

 

Les auteurs concluent que : 

Les approches de traitement de l'air semblent être les plus prometteuses pour les applications de froid commercial mais constituent des options non viables pour les pompes à chaleur en climat froid. 

Les techniques passives telles que la modification de la géométrie des ailettes ou la modification de la morphologie de la surface ont été considérées comme des développements majeurs, mais leur application est limitée par une durabilité, une évolutivité et des défis de fabrication inacceptables. 

Des techniques de modification au niveau du système ont été déployées avec succès dans une gamme de systèmes avec un niveau d'impact variable. Ces techniques sont les plus appropriées pour les applications de pompe à chaleur, bien que plusieurs d’entre elles aient aussi été envisagées pour les systèmes de froid commercial. 

 

Les communications des conferences de Purdue 2021 peuvent être téléchargés en utilisant les liens suivants : 

 

NB: Les membres de l'IIF bénéficient de tarifs réduits pour télécharger ces communications.

 

[1] Nawaz K. et al, A Critical Literature Review of Defrost Technologies for Heat Pumps and Refrigeration System: lien.