Surchauffe et sous-refroidissement : le calcul de charge qui rapporte des points à l'examen du Sceau rouge

Pourquoi la surchauffe et le sous-refroidissement tombent presque à chaque examen

Chez les mécaniciens en réfrigération et climatisation, le plus gros bloc de questions de l'examen du Sceau rouge porte sur le diagnostic et la charge du système. La surchauffe et le sous-refroidissement sont les deux valeurs qui répondent à presque toutes ces questions, et l'examen les aborde de trois façons : les définir, les calculer ou les diagnostiquer. Si vous passez d'une forme à l'autre sans hésiter, toute une famille de questions devient des points acquis.

Les deux définitions, en une ligne chacune

• Surchauffe = température de la ligne d'aspiration moins la température de saturation (d'évaporation) correspondant à la pression d'aspiration mesurée. C'est la valeur qui prouve que l'évaporateur refoule de la vapeur, pas du liquide.
• Sous-refroidissement = température de saturation (de condensation) correspondant à la pression de la ligne liquide, moins la température de la ligne liquide. C'est la valeur qui prouve que le condenseur accumule du liquide et que le dispositif de détente a toujours une colonne pleine avec laquelle travailler.

Les deux se lisent de la même manière : pression → température de saturation au tableau pression-température (ou à l'échelle du manifold) → comparaison avec la température de la conduite prise à la pince avec une sonde isolée.

La règle qui décide par quelle valeur on charge

C'est le piège le plus fréquent. C'est le dispositif de détente qui dicte la méthode de charge :

• Orifice fixe (piston) ou tube capillaire → charge par surchauffe. Le débit massique qui traverse l'orifice dépend de la différence de pression de part et d'autre, donc la surchauffe de l'évaporateur est l'indicateur de charge, et elle varie avec les conditions intérieures et extérieures.
• Détendeur thermostatique (TXV) ou détendeur électronique (EEV) → charge par sous-refroidissement. Un détendeur thermostatique maintient lui-même la surchauffe : la surchauffe ne dit donc presque rien sur la charge, contrairement à la colonne de liquide au condenseur. La cible est habituellement de 10 à 15 °F (souvent 12 °F), ou la valeur de la plaque du fabricant.

Exemple 1 : la surchauffe cible sur un système à orifice fixe

Bulbe humide intérieur 67 °F, bulbe sec extérieur 95 °F. La formule de surchauffe cible utilisée sur la plupart des tables de charge à orifice fixe est :

Surchauffe cible = (3 × BH intérieure − 80 − BS extérieure) ÷ 2

(3 × 67 − 80 − 95) ÷ 2 = (201 − 175) ÷ 2 = 13 °F. C'est la valeur visée avant même de toucher au réfrigérant.

On mesure ensuite. Pression d'aspiration 118 psig au R-410A. Au tableau pression-température, 118 psig correspond à environ 40 °F de saturation. La ligne d'aspiration lit 55 °F. Surchauffe réelle = 55 − 40 = 15 °F. On est 2 °F au-dessus de la cible, ce qui, sur un système à piston, signifie une charge légèrement insuffisante : ajouter du réfrigérant par petites quantités, laisser stabiliser 10 à 15 minutes, puis remesurer. À l'examen, on attend la direction et la méthode (ajouter de la charge, revérifier la surchauffe), pas un réglage de valve.

Exemple 2 : le sous-refroidissement sur un système à détendeur

Pression de la ligne liquide 320 psig au R-410A → environ 100 °F de saturation. La ligne liquide lit 88 °F. Sous-refroidissement = 100 − 88 = 12 °F, en plein dans la cible : la charge est correcte. Si la ligne liquide lisait plutôt 95 °F, le sous-refroidissement tomberait à 5 °F : charge insuffisante, et le détendeur affame l'évaporateur. À l'inverse, une ligne liquide à 78 °F donne 22 °F de sous-refroidissement : surcharge, ou restriction ou mauvaise dimension de la ligne liquide, alors on vérifie le filtre déshydrateur avant d'ajouter ou de retirer quoi que ce soit.

Cinq pièges que l'examen tend autour de ces valeurs

• Charger un système à détendeur par la surchauffe, ou un système à piston par le sous-refroidissement. Mauvaise méthode, mauvaise réponse.
• Oublier que les mélanges zéotropes se comportent autrement : le R-407C a plusieurs degrés de glissement, donc la surchauffe se calcule avec le point de rosée de la pression d'aspiration et le sous-refroidissement avec le point de bulle de la pression liquide. Le R-410A est quasi azéotrope (environ 0,2 °F de glissement) : la différence est négligeable, et l'examen le sait.
• Blâmer la charge alors que le problème est le débit d'air. Un serpentin évaporateur encrassé ou un filtre bouché réduit la charge thermique et fait monter la surchauffe alors que la charge est parfaite.
• Lire la mauvaise conduite : la surchauffe se mesure sur la ligne d'aspiration à la sortie de l'évaporateur, le sous-refroidissement sur la ligne liquide après le condenseur, jamais aux robinets de service.
• Prendre la température avec la pince sur un tronçon qui touche le caisson, un faisceau de conduites ou une autre ligne, et oublier d'isoler la sonde.

Ce qu'il faut mémoriser avant le jour de l'examen

Mémorisez les deux définitions, la formule de surchauffe cible, la plage de 10 à 15 °F de sous-refroidissement et la logique de direction : surchauffe élevée = évaporateur affamé, surchauffe près de zéro = risque de retour de liquide au compresseur, sous-refroidissement faible = charge insuffisante, sous-refroidissement élevé = surcharge ou restriction. Les valeurs exactes de pression-température, elles, se lisent au tableau. Ces cinq éléments transforment toute une famille de questions de diagnostic en points gratuits.