Mise en service, essais et dépannage des systèmes

Introduction à la mise en service

La mise en service (commissioning) est l'ensemble des opérations systématiques qui permettent de vérifier qu'un système de réfrigération ou de climatisation est installé, réglé et opérationnel conformément aux spécifications du concepteur et aux exigences des codes applicables. Pour l'examen Sceau rouge, vous devez maîtriser la séquence logique de ces opérations, les instruments de mesure, les calculs de performance et les méthodes de diagnostic.

La mise en service ne se limite pas à la mise en marche. Elle comprend : la vérification de l'installation, les essais d'étanchéité, l'évacuation, la charge en frigorigène, le réglage des organes de régulation, la vérification des sécurités et la documentation des résultats.

Séquence de mise en service

Vérifications préliminaires avant la mise en marche

Avant toute mise sous tension ou chargement en frigorigène, vous devez effectuer une inspection visuelle complète :

Vérifier le serrage des connexions électriques (couple de serrage selon les spécifications du fabricant)

Contrôler la continuité des circuits de commande

S'assurer que les disjoncteurs et fusibles sont calibrés selon les plans

Vérifier l'alignement des poulies et la tension des courroies

Confirmer que les supports de tuyauterie sont en place et que la tuyauterie est libre de toute contrainte

Inspecter les soudures et les joints pour détecter les défauts visibles

Important : Le Code canadien de l'électricité, Chapitre V, règle 8-200 exige qu'un avis d'installation soit soumis à l'autorité compétente avant la mise sous tension initiale. Ceci s'applique aux installations permanentes.

Essai d'étanchéité du circuit frigorifique

L'essai d'étanchéité doit être effectué avec de l'azote sec (N₂) ou un mélange d'azote et de frigorigène traceur. La pression d'essai ne doit jamais dépasser la pression de service maximale du côté basse pression ou du côté haute pression, selon le côté testé.

Composant	Pression d'essai typique (R-134a)	Pression d'essai typique (R-410A)
Côté basse pression	1 200 kPa (174 psig)	2 500 kPa (363 psig)
Côté haute pression	2 000 kPa (290 psig)	4 100 kPa (595 psig)
Durée minimale de l'essai	30 minutes	30 minutes

Procédure d'essai :

20.Pressuriser le circuit avec de l'azote à environ 70 % de la pression d'essai finale

21.Attendre 10 minutes pour permettre l'équilibrage thermique

22.Compléter la pressurisation à 100 %

23.Noter la pression et la température ambiante

24.Attendre 30 minutes et comparer les lectures

25.Une variation de pression due à la température est normale : utiliser la formule de correction

Formule de correction de pression :

P₂ = P₁ × (T₂ + 273) / (T₁ + 273)

Où P₁ et T₁ sont la pression et la température initiales, et P₂ et T₂ les valeurs finales. Une diminution de pression supérieure à 1 % après correction indique une fuite.

Détection des fuites

Après l'essai d'étanchéité à l'azote, si une fuite est détectée, il faut la localiser. Les méthodes de détection comprennent :

Solution savonneuse : efficace pour les fuites importantes, appliquer sur les joints, soudures et raccords

Détecteur électronique : sensible aux halogénures, calibrage nécessaire avant utilisation

Lampe UV avec colorant : injecter le colorant après la charge, puis inspecter avec la lampe

Détecteur à ultrasons : détecte les fuites par le son émis par le gaz sous pression

Piège d'examen : Ne jamais utiliser d'oxygène ou d'acétylène pour pressuriser un circuit frigorifique. L'oxygène réagit avec les huiles réfrigérantes et peut provoquer une explosion. Utiliser uniquement de l'azote sec.

Évacuation du circuit

Principes de l'évacuation

L'évacuation élimine l'humidité et les gaz non condensables du circuit. L'humidité résiduelle peut provoquer la formation d'acides, le gel du détendeur et la dégradation de l'huile.

Exigences d'évacuation :

Microniveau final : 500 microns ou moins (idéalement 300 microns)

Durée minimale : 30 minutes après avoir atteint le microniveau cible

Utiliser une pompe à vide à deux étages pour les systèmes de plus de 5 tonnes

Procédure d'évacuation

44.Raccorder la pompe à vide aux deux ports de service (aspiration et refoulement) si possible

45.Ouvrir complètement les vannes de la pompe à vide

46.Mettre la pompe en marche et noter le microniveau initial

47.Continuer jusqu'à atteindre 500 microns

48.Fermer la vanne de la pompe et effectuer l'essai de montée en pression (vacuum rise test)

49.Si la pression monte de plus de 100 microns en 10 minutes, il y a une fuite ou de l'humidité résiduelle

Essai de montée en pression : Après avoir atteint 500 microns, fermer la vanne d'isolement de la pompe. Attendre 10 minutes. Si la lecture dépasse 600 microns, il y a un problème.

Piège d'examen : Ne jamais utiliser le compresseur du système pour faire le vide. Cela endommagerait le compresseur et ne produirait pas un vide suffisant.

Charge en frigorigène

Méthodes de charge

Méthode	Application	Avantages	Inconvénients
Charge liquide (côté liquide)	Systèmes neufs, grande capacité	Rapide, précise	Risque de coups de liquide au compresseur
Charge vapeur (côté aspiration)	Petits systèmes, complément de charge	Sûre pour le compresseur	Lente, moins précise
Charge par pesée	Tous systèmes	Précision maximale	Nécessite une balance
Charge par surchauffe	Détendeur thermostatique	Ajuste la charge selon les conditions	Nécessite des instruments

Calcul de la charge

La charge nominale est indiquée sur la plaque signalétique de l'équipement. Pour les systèmes avec ligne de liquide longue, ajouter 0,5 % de la charge par mètre de ligne supplémentaire au-delà de 7,5 m.

Exemple de calcul :

Système avec charge nominale de 4,5 kg de R-410A. Ligne de liquide de 15 m.

Longueur excédentaire : 15 m − 7,5 m = 7,5 m

Ajout : 7,5 m × 0,5 % × 4,5 kg = 0,169 kg

Charge totale : 4,5 kg + 0,169 kg = 4,669 kg

Indicateurs de charge correcte

Surchauffe à l'évaporateur : 5 °C à 8 °C (détendeur thermostatique)

Sous-refroidissement au condenseur : 5 °C à 10 °C

Surchauffe au compresseur : 10 °C à 20 °C (mesurée à 15 cm du compresseur)

Différentiel de température de l'air : 8 °C à 12 °C pour la climatisation

Réglage des organes de régulation

Détendeur thermostatique (TXV)

Le réglage du TXV se fait par la tige de réglage. La surchauffe est mesurée comme suit :

Surchauffe = Température de la ligne d'aspiration − Température d'évaporation (pression correspondante)

Procédure de réglage :

72.Installer un thermomètre sur la ligne d'aspiration près du bulbe

73.Installer un manomètre sur le port de service basse pression

74.Convertir la pression en température de saturation (utiliser le tableau du frigorigène)

75.Calculer la surchauffe actuelle

76.Tourner la tige de réglage dans le sens horaire pour augmenter la surchauffe (réduire le débit)

77.Attendre 15 minutes entre chaque ajustement pour stabiliser le système

Valeurs de référence :

TXV standard : 5 °C à 8 °C

TXV avec égalisation externe : 4 °C à 6 °C

Capillaire : 2 °C à 4 °C (non réglable)

Pressostats et sécurités

Type de pressostat	Réglage typique (R-404A)	Fonction
Haute pression (HP)	2 800 kPa (406 psig)	Arrêt à la pression maximale
Basse pression (BP)	100 kPa (15 psig)	Arrêt à la pression minimale
Différentiel HP	400 kPa (58 psig)	Réarmement automatique
Différentiel BP	150 kPa (22 psig)	Réarmement automatique

Règle de sécurité : Le pressostat haute pression doit être réglé à une valeur inférieure à la pression d'épreuve du récipient le plus faible du circuit. Consulter la plaque signalétique du fabricant.

Vannes de régulation d'eau (condenseur à eau)

Vanne à eau : régler pour maintenir une pression de refoulement constante

Différentiel typique : 100 kPa à 150 kPa entre ouverture et fermeture

Température d'eau de sortie : 35 °C à 40 °C pour les condenseurs à eau

Essais de performance

Calcul du rendement énergétique

Coefficient de performance (COP) :

COP = Puissance frigorifique (kW) / Puissance absorbée (kW)

EER (Energy Efficiency Ratio) :

EER = Puissance frigorifique (BTU/h) / Puissance absorbée (W)

Conversion : 1 kW = 3 412 BTU/h

Exemple :

Système produisant 10,5 kW de froid avec une consommation de 3,2 kW.

COP = 10,5 / 3,2 = 3,28

EER = (10,5 × 3 412) / 3 200 = 11,2 BTU/(W·h)

Mesure des débits d'air

Méthode de la grille :

102.Mesurer la vitesse de l'air avec un anémomètre à plusieurs points de la grille

103.Calculer la vitesse moyenne

104.Multiplier par la surface effective de la grille

Débit (m³/s) = Vitesse moyenne (m/s) × Surface effective (m²)

Méthode du cône : Utiliser un cône de mesure calibré pour les bouches d'extraction.

Méthode de la chute de pression : Mesurer la pression statique à travers un filtre propre et utiliser la courbe du fabricant.

Bilan thermique du condenseur

Chaleur totale rejetée au condenseur :

Q_cond = Q_évap + P_comp

Où :

Q_cond = chaleur rejetée (kW)

Q_évap = puissance frigorifique (kW)

P_comp = puissance absorbée par le compresseur (kW)

Exemple :

Q_évap = 10,5 kW, P_comp = 3,2 kW

Q_cond = 10,5 + 3,2 = 13,7 kW

Dépannage systématique

Méthodologie de diagnostic

120.Recueillir les informations : plainte du client, historique de maintenance, conditions ambiantes

121.Inspection visuelle : recherche de fuites d'huile, de glace, de composants endommagés

122.Mesures électriques : tensions, courants, continuité des enroulements

123.Mesures frigorifiques : pressions, températures, surchauffe, sous-refroidissement

124.Analyse : comparer les mesures aux valeurs théoriques

125.Vérification de la cause racine : ne pas traiter le symptôme, mais la cause

Tableau de diagnostic rapide

Symptôme	Causes possibles	Vérifications
Pression d'aspiration trop basse	Charge insuffisante, filtre bouché, TXV sous-réglé	Surchauffe élevée, sous-refroidissement faible
Pression d'aspiration trop haute	Charge excessive, TXV sur-réglé, compresseur inefficace	Surchauffe faible, sous-refroidissement élevé
Pression de refoulement trop haute	Condenseur sale, air dans le circuit, charge excessive	Différentiel de température au condenseur
Pression de refoulement trop basse	Condenseur surdimensionné, charge insuffisante, vanne 4 voies défectueuse	Sous-refroidissement faible
Compresseur court-cyclage	Pressostat BP mal réglé, charge insuffisante, détendeur bloqué	Temps de marche, différentiel du pressostat
Surchauffe excessive	TXV sous-réglé, bulbe mal fixé, charge insuffisante	Température ligne aspiration
Surchauffe nulle	TXV sur-réglé, bulbe détaché, charge excessive	Risque de coups de liquide

Diagnostic du compresseur

Test de résistance des enroulements :

Type de moteur	Bornes	Résistance typique (Ω)
Monophasé (CSR)	C-R	2 à 5 Ω
Monophasé (CSR)	C-S	5 à 10 Ω
Triphasé	T1-T2, T2-T3, T1-T3	Égales entre elles

Test d'isolement : Utiliser un mégohmmètre (500 V) entre chaque borne et la masse. La résistance doit être supérieure à 1 MΩ.

Test de courant : Mesurer le courant de chaque phase. Un déséquilibre supérieur à 10 % indique un problème d'alimentation ou de moteur.

Déséquilibre de courant (%) = (Courant max − Courant min) / Courant moyen × 100

Diagnostic du détendeur thermostatique

Signes de défaillance :

TXV bloqué fermé : pression d'aspiration basse, surchauffe élevée, compresseur qui court-cyclage

TXV bloqué ouvert : pression d'aspiration haute, surchauffe nulle, risque de coups de liquide

Perte de charge du bulbe : TXV se ferme complètement, pression d'aspiration chute

Test du TXV :

140.Chauffer le bulbe avec la main : la pression d'aspiration doit augmenter

141.Refroidir le bulbe avec de la glace : la pression d'aspiration doit diminuer

142.Si aucune réaction, le TXV est défectueux

Analyse des paramètres de fonctionnement

Surchauffe et sous-refroidissement

Surchauffe : différence entre la température réelle de la vapeur et sa température de saturation à la même pression. Elle garantit que le frigorigène arrive au compresseur en phase vapeur.

Sous-refroidissement : différence entre la température de saturation du liquide et sa température réelle. Il garantit que le frigorigène arrive au détendeur en phase liquide.

Formules :

Surchauffe = T_aspiration_réelle − T_saturation (à P_aspiration)

Sous-refroidissement = T_saturation (à P_refoulement) − T_liquide_réelle

Interprétation des pressions

Rapport de compression :

Rapport = Pression absolue de refoulement / Pression absolue d'aspiration

Valeurs normales : 2,5 à 4,5 pour les systèmes à compression simple. Un rapport supérieur à 5 indique un problème (température de refoulement excessive, rendement réduit).

Température de refoulement : Ne doit pas dépasser 120 °C pour la plupart des compresseurs. Au-delà, l'huile se dégrade et le compresseur peut tomber en panne.

Vérification des sécurités et dispositifs de protection

Sécurités obligatoires selon les codes

Code canadien de l'électricité, Chapitre V : exige la mise à la terre, la protection contre les surintensités, les sectionneurs

CSA B52 : norme pour les systèmes mécaniques de réfrigération — exige les soupapes de sûreté, les disques de rupture, les pressostats

CSA B149.1 : applicable si le système utilise du gaz naturel pour un groupe de génération ou un brûleur

Soupapes de sûreté

Exigences CSA B52 :

Installer une soupape de sûreté sur chaque récipient sous pression

La soupape doit être dimensionnée pour évacuer la charge complète en cas de feu

Le refoulement doit être dirigé vers l'extérieur ou vers un endroit sûr

Ne jamais installer de vanne d'isolement entre le récipient et la soupape

Valeurs de réglage typiques :

Récipient basse pression : 1 500 kPa à 2 000 kPa

Récipient haute pression : 2 500 kPa à 3 000 kPa

La pression de réglage doit être inférieure à la pression d'épreuve du récipient

Pressostats de sécurité

Le pressostat HP doit être à réarmement manuel pour les systèmes de plus de 5 kW

Le pressostat BP peut être à réarmement automatique si le système est protégé contre le court-cyclage

Vérifier le fonctionnement des pressostats en simulant les conditions (ne jamais bloquer les soupapes de sûreté)

Essais de fonctionnement et documentation

Essai de fonctionnement complet

176.Démarrage : vérifier la séquence de démarrage, le délai anti-court-cyclage (5 minutes minimum)

177.Régime permanent : attendre 30 minutes, puis mesurer tous les paramètres

178.Cyclage : vérifier le fonctionnement du thermostat ou du contrôleur

179.Dégivrage (si applicable) : vérifier le cycle complet, les températures de fin de dégivrage

180.Sécurités : tester chaque sécurité individuellement

181.Arrêt : vérifier la séquence d'arrêt, le cycle de purge

Documentation requise

Rapport de mise en service avec toutes les mesures

Certificat d'étanchéité (essai à l'azote)

Rapport d'évacuation (microniveau final)

Quantité de frigorigène chargée

Réglages des pressostats et des sécurités

Résultats des essais de performance

Copie des certificats de qualification du technicien

Résumé

La mise en service suit une séquence stricte : vérifications préliminaires, essai d'étanchéité, évacuation, charge, réglages, essais de performance

L'essai d'étanchéité se fait à l'azote sec, jamais à l'oxygène ou à l'acétylène

L'évacuation doit atteindre 500 microns ou moins, avec un essai de montée en pression

La charge en frigorigène se fait par pesée pour la précision, avec ajout pour les longues lignes

La surchauffe au TXV doit être de 5 °C à 8 °C ; le sous-refroidissement de 5 °C à 10 °C

Le rapport de compression normal est de 2,5 à 4,5

Les sécurités doivent être testées individuellement et documentées

Le Code canadien de l'électricité, Chapitre V, règle 8-200 exige l'avis d'installation avant mise sous tension

La norme CSA B52 régit les soupapes de sûreté et les récipients sous pression

Pièges à éviter

201.Confondre pression relative et pression absolue dans les calculs de rapport de compression — toujours utiliser les pressions absolues (ajouter 101,3 kPa à la pression manométrique)

202.Utiliser l'oxygène pour l'essai d'étanchéité — risque d'explosion avec l'huile ; utiliser uniquement de l'azote

203.Oublier la correction de température lors de l'essai d'étanchéité — la pression varie avec la température ; utiliser la formule de correction

204.Charger le frigorigène en liquide côté aspiration — risque de coups de liquide ; charger en vapeur côté aspiration ou en liquide côté liquide

205.Ne pas attendre la stabilisation du système entre les réglages — attendre au moins 15 minutes après chaque ajustement

206.Confondre surchauffe et sous-refroidissement — la surchauffe se mesure côté basse pression, le sous-refroidissement côté haute pression

207.Régler le pressostat HP au-dessus de la pression d'épreuve — toujours vérifier la plaque signalétique du fabricant

208.Oublier l'avis d'installation (règle 8-200 du Code canadien de l'électricité) avant la mise sous tension

209.Ne pas tester les sécurités après la mise en service — chaque sécurité doit être vérifiée individuellement

210.Utiliser un détecteur de fuites non calibré — toujours calibrer selon les instructions du fabricant avant utilisation

211.Ignorer le déséquilibre de courant triphasé — un déséquilibre supérieur à 10 % indique un problème sérieux

212.Ne pas documenter les résultats — la documentation est obligatoire pour la traçabilité et la garantie

213.Confondre les frigorigènes lors de la charge — vérifier la plaque signalétique et utiliser les raccords adaptés (les raccords R-410A sont différents des R-22)

214.Oublier le délai anti-court-cyclage — respecter le délai minimal de 5 minutes avant redémarrage du compresseur

Mise en service, essais et dépannage des systèmes