Stratégies de réduction du bruit des compresseurs à vis

Grâce à leurs avantages en termes de rendement et de fiabilité, les compresseurs frigorifiques à double vis sont largement utilisés dans les systèmes de froid et de pompe à chaleur de taille moyenne et d’une puissance frigorifique allant de 20 à 400 kW. 

 

Le bruit et les vibrations d'un compresseur frigorifique à double vis sont un problème crucial qui limite ses applications dans les zones où un fonctionnement silencieux est nécessaire. De nombreuses recherches ont conclu que le bruit des compresseurs à double vis est principalement dû à la pulsation du gaz causée par l’écoulement intermittent de ce dernier à travers les orifices d'aspiration et de refoulement. La densité du gaz étant plus élevée au niveau de l'orifice de refoulement, le bruit aérodynamique induit par la pulsation du gaz au refoulement est plus important que la pulsation du gaz à l’aspiration. 

 

Deux articles récents rédigés par des chercheurs chinois et publiés dans a Revue Internationale du Froid fournissent des conseils précieux pour la conception de compresseurs frigorifiques à double vis peu bruyants. 

 

Un premier article ⁽¹⁾ propose deux méthodes de réduction du bruit adaptées aux compresseurs frigorifiques à double vis à fréquence variable : le passage d'atténuation à la face d'extrémité et l'amortissement de la conduite de refoulement. Le premier procédé réduit l'amplitude des pulsations de gaz dans la chambre de décharge qui est la principale source de bruit. La deuxième méthode est basée sur des résonateurs de Helmholtz installés dans la tuyauterie de refoulement à l'intérieur du compresseur. 

 

Des simulations du champ d'écoulement et du champ sonore du compresseur ont été réalisées pour vérifier l'effet de chaque méthode sur la réduction du bruit. Pour vérifier expérimentalement cet effet, les deux méthodes ont été appliquées simultanément dans un compresseur semi-hermétique à double vis. La valeur moyenne de réduction du bruit varie de 5,0 dBA à 10,0 dBA et le niveau sonore le plus élevé ne dépasse pas 85,5 dBA à une vitesse de rotation de 5100 tr/min. En outre, la réduction moyenne du bruit augmente avec la vitesse de rotation. 

 

Un deuxième article ⁽²⁾ étudie expérimentalement les caractéristiques du spectre sonore dans un compresseur à double vis et évalue les performances de plusieurs schémas de réduction du bruit, y compris le tube à demi-longueur d'onde, le résonateur de Helmholtz et le silencieux à cavités multiples en série. 

Les résultats montrent que l'application de ces stratégies d'atténuation du bruit a considérablement réduit le niveau sonore : de 10,7 dBA, 10,9 dBA, 7,2 dBA et 10,2 dBA respectivement du côté du rotor mâle, du côté du rotor femelle, du côté aspiration et du côté échappement. Les résultats des essais comparatifs indiquent que l'utilisation du silencieux d'échappement et le dispositif d'atténuation sur le palier côté échappement étaient les méthodes les plus efficaces puisqu'elles ont permis de réduire le niveau sonore du compresseur de 8,17 dBA. 

 

⁽¹⁾ S. Jiubing et al. Study on the noise reduction methods for a semi-hermetic variable frequency twin-screw refrigeration compressor. Disponible dans FRIDOC (gratuit pour les membres de l’IIF).

⁽²⁾ H. Zhilong et al. Noise control of a twin-screw refrigeration compressor. Disponible dans FRIDOC (gratuit pour les membres de l’IIF).