VRV, guide des détails techniques !

Dans le monde du traitement de l'air, les systèmes à volume de réfrigérant variable ont une place à part du fait de leurs technologies avancées. Cet article a pour objectif de décomposer ces systèmes avancés pour vous montrer qu'ils ne sont, au fond, qu'une évolution intelligente des systèmes split traditionnels. En comprenant leur fonctionnement, leurs composants et les bonnes pratiques d'installation, vous gagnerez en confiance et en compétence pour intervenir sur ces équipements de plus en plus présents sur le marché.

Les unités intérieures

La grande force des systèmes VRF est leur flexibilité. Il existe une très vaste gamme d'unités intérieures pour s'adapter à toutes les contraintes architecturales et esthétiques.

1. Unités murales : Les plus communes, similaires aux mini-splits.
2. Cassettes : Encastrées dans les faux-plafonds elles offrent une diffusion de l'air dans plusieurs directions.
3. Unités gainables : Dissimulées dans les plafonds, elles permettent de traiter plusieurs zones via un réseau de gaines. Il existe des modèles à basse, moyenne et haute pression statique.
4. Consoles : Posées au sol ou en allège, elles peuvent être carrossées ou dissimulées dans du mobilier.
5. Plafonniers : Apparents, fixés sous la dalle, ils sont courants dans les espaces commerciaux.

Point d'attention : La plupart des unités intérieures (notamment les cassettes et gainables) sont conçues pour être entretenues par le dessous. Le moteur, le bac à condensats et les vannes sont accessibles via une trappe de visite. Une installation qui ne prévoit pas cet accès rendra toute opération de maintenance extrêmement compliquée, voire impossible sans dépose de l'unité.

Mise en oeuvre des liaisons frigorifiques

Deux points sont à considérer avec attention concernant la tuyauterie. Le premier est la mesure précise des longueurs de tuyaux. La charge en réfrigérant d'un système à volume de réfrigérant variable n'est pas déterminée par la surchauffe ou le sous-refroidissement, mais est calculée en fonction de la longueur et du diamètre de chaque section de la ligne liquide. Chaque mètre de tuyau doit être mesuré et consigné. Une erreur de calcul de quelques mètres, multipliée par le nombre d'unités, peut entraîner une sous-charge ou une surcharge significative, affectant la performance et la fiabilité.

Le second point est l'interdiction formelle des pièges à huile. Contrairement aux anciens systèmes qui en nécessitaient sur les longues colonnes montantes, les systèmes VRV sont conçus pour gérer activement le retour d'huile. Ils possèdent des cycles de retour d'huile programmés durant lesquels le système fait circuler le réfrigérant d'une manière spécifique pour ramener l'huile piégée dans le réseau vers les compresseurs. L'ajout de pièges à huile manuels perturbe ce processus, retient l'huile là où elle ne devrait pas être et peut provoquer une casse de compresseur par manque de lubrification.

Le brasage sous azote, une pratique non négociable pour la fiabilité

Le brasage des tuyauteries en cuivre doit impérativement être réalisé sous un flux continu d'azote sec. Cette pratique n'est pas une simple recommandation, elle est indispensable à la longévité du système. Lors du chauffage du cuivre à haute température, en présence de l'oxygène de l'air, une couche d'oxyde de cuivre noir (calamine) se forme à l'intérieur du tuyau.

Ces particules de calamine, une fois mises en circulation, agissent comme du papier de verre. Elles viennent rayer et endommager les composants de précision du système, en particulier les sièges des vannes d'expansion électroniques (EEV). Une EEV endommagée ne fermera plus de manière étanche, provoquant des fuites de réfrigérant internes, une mauvaise gestion de la surchauffe et, potentiellement, des retours de liquide au compresseur. Le brasage sous azote est l'assurance d'un circuit propre et fiable.

Les raccords refnet, on en parle !

Dans un système VRF ou VRV, on n'utilise pas de tés de plomberie classiques pour diviser la tuyauterie. Les fabricants ont conçu des raccords spécifiques, appelés REFNET chez Daikin. Ces pièces en forme de "Y" sont étudiées pour diviser le flux de réfrigérant en minimisant la turbulence et la chute de pression.

Leur conception assure une distribution équilibrée du réfrigérant et, surtout, de l'huile entre les différentes branches du circuit. Une mauvaise répartition de l'huile peut priver certaines parties du système de lubrification et, à terme, endommager les compresseurs.

Point d'attention : L'orientation de ces raccords est déterminante. Ils doivent impérativement être installés à l'horizontale, avec une tolérance de +/- 15 à 30 degrés selon les fabricants. Une installation à la verticale créera un piège à huile dans la branche inférieure, affamant le reste du système et le compresseur.

Le câblage de communication, à deux fils sans polarité ?

La communication entre les différentes unités d'un système VRV est étonnamment simple. Elle repose sur un bus à deux fils, connectés en bus.

Ce câblage présente plusieurs avantages. Il est non polarisé, ce qui signifie que vous ne pouvez pas vous tromper en inversant les fils . Le système fonctionnera quand même. La communication se fait via une tension continue de 16.5 VDC sur laquelle sont superposés des paquets de données. Il est recommandé d'utiliser du câble blindé, et non du câble traditionnel, car ce dernier est sensible aux interférences. Bien que certains fabricants ne l'exigent pas, l'utilisation d'un câble blindé, avec le blindage mis à la terre d'un seul côté (côté unité extérieure), est une bonne pratique pour se prémunir des interférences électromagnétiques.

Types de compresseurs, inverter, digital scroll :

Pour les plus petites puissances, un seul compresseur à débit variable et pour les plus grosses 1 a 2 compresseurs à vitesse fixe avec 1 compresseur à vitesse variable(Daikin) ou digital scroll (Samsung,Fujitshu) ou seulement 2 compresseurs inverter(Hitachi).

Deux types de compresseur à débit variable est utilisé suivant les marques.

1. L'inverter qui en fonction de la demande varie sa vitesse ,du coup son volume aspiré et donc sa puissance,et s'adapte en permanence au besoin des locaux à climatiser d'ou une souplesse importante et une consommation optimisée.
2. Le digital scroll (modulation)c'est ici le déplacement de la spirale supérieure d'un compresseur scroll par l'alimentation d'une électrovanne qui interdit pendant un certain laps de temps la compression ce qui lui permet d'avoir des paliers de puissance de 7 à 100 %.

Régulation et gestion des VRV !

Depuis quelques années l'évolution la plus flagrante dans les technologies à volume de réfrigérants variables se situe au niveau de la régulation, surtout depuis l'introduction du concept de la logique floue, celle-ci s'intègre dans la boucle de régulation PID et permet une auto-adaptation ou un apprentissage en continu de la régulation aux conditions intérieures, extérieures et aux habitudes des utilisateurs.
Ce type de fonctionnement améliore substantiellement le confort des utilisateurs notamment en permettant l'ajustement des températures de soufflage en fonction des conditions intérieures et extérieures qui sont mesurées en permanence.

La régulation des VRV,DRV est du type PID. Une platine électronique utilise les informations de transducteurs de pressions et de différentes sondes afin de maintenir une température d'évaporation conforme au bon fonctionnement. Tout cela en répondant à la charge thermique,en contrôlant la vitesse ou la modulation du (des) compresseur débit variable et le fonctionnement des compresseurs à commande Marche/Arrêt.

Exemple de fonctionnement unité de 10 ch, au démarrage seul le compresseur à débit variable fonctionne, mais quand la demande dépasse la puissance de ce compresseur, un autre compresseur tout ou rien est mis en service Puis si la demande diminue, le compresseur à débit variable commencera à moduler sa vitesse pour s'adapter à la puissance à fournir. Si la charge diminue encore, le compresseur fixe sera stoppé, puis celui à débit variable adaptera en régulant sa puissance.

Taux de connexion, c'est quoi ?

Le taux de connexion sur un système VRV correspond à la puissance totale des unités intérieures installées par apport à la puissance du groupe extérieur. Ce taux est généralement compris entre 50 % et 130 %.
Par exemple :
Pour une unité extérieure de 10 HP si les unités intérieures ont une puissance de 5 HP au total le taux sera de 50.
Si les deux puissances sont identiques (intérieure, extérieur) alors le taux sera de 100 %.
On peut aller jusqu’à 130 % parce que, le foisonnement évite que toutes les unités intérieures fonctionnent en même temps.

Boîtiers de sélection (BS):

Uniquement pour certains modéles à récupération d'énergie. Muni d'un jeu d'électrovannes commandées par  une platine électronique interne etcqui orientent le fluide selon la demande soit vers le groupe de condensation , soit vers les appareils ayant des besoins thermiques différents.

Charge en fluide des installations :

• Soit la charge est réalisée à partir d'une charge nominale introduite d'usine et qui est ajustée sur le chantier pendant la mise en service, ce complément de fluide est calculé en fonction des dimensions des tubes et de leurs longueurs.
• Soit la charge est calculée automatiquement par un programme informatique qui ajuste la charge en fluide en fonction des données enregistrées et qui correspondent à un cycle thermodynamique idéal.

En cas de fuite avérée, il n'est pas recommandé de tenter un "appoint". La seule méthode fiable est la suivante :

1. Récupérer l'intégralité de la charge de réfrigérant du système.
2. Réparer la fuite de manière durable.
3. Effectuer un tirage au vide poussé de l'ensemble de l'installation.
4. Recharger le système à la balance avec la quantité exacte de réfrigérant spécifiée sur le rapport final d'installation.

Cette méthode garantit que le système fonctionnera avec la charge pour laquelle il a été conçu, assurant performance et fiabilité.

En plus:

Quelques fabricants proposent des solutions VRV à condensation par eau,des échangeurs à plaques captent l'énergie contenue dans l'eau d'une nappe phréatique par exemple pour la restituer sous forme de chauffage en hiver et inversement cède de l'énergie en mode climatisation.
D'autres ont développé des technologies pour remplacer les systèmes à volume variable au R22  par des VRV au R410A sans changer les liaisons frigorifiques et en gardant les connexions électriques.