Cycles frigorifiques : Architecture en cascade HT/BT

 

I. Introduction et périmètre

L’architecture en cascade associe deux cycles frigorifiques indépendants pour atteindre des températures basses avec des taux de compression maîtrisés :

• Un étage BT, ou basse température, qui produit le froid utile ;
• Un étage HT, ou haute température, qui rejette la chaleur vers l’ambiance.

Les deux circuits sont reliés uniquement par un échangeur dit évapo-Condenseur. Cet échangeur est le Condenseur du circuit BT et l’évaporateur du circuit HT. Les fluides ne se mélangent pas et peuvent être différents.

 

II. Architecture et principe de fonctionnement

II.1. Principaux composants

Une architecture en cascade simple comprend généralement deux circuits frigorifiques indépendants, chacun équipé de son propre Fluide frigorigène, de son Compresseur et de son Détendeur.

 

II.2. Cheminement du fluide

Le cycle se décompose en deux boucles frigorifiques distinctes, tel qu’illustré sur le schéma ci-dessous.

 

II.3. Lecture dans les diagrammes P-h

Une cascade ne se lit pas sur une boucle unique. Chaque fluide possède son propre diagramme P-h et son propre débit massique.

• Le circuit BT évapore à la pression la plus basse puis condense à la température intermédiaire ;
• Le circuit HT évapore légèrement en dessous de la température de condensation BT ;
• Les deux cycles sont couplés par le bilan thermique de l’échangeur cascade.