Dimensionnement de tuyauterie CO2
Données système
Avancé – Marges et matériau de tuyauterie
Évaporateurs
| Nom | Circuit | kW |
|---|
Projet
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Options · Unités
Schéma de principe
Liste de matériel
Plan d'isolation
Raccordements par évaporateur
Collecteurs principaux
Afficher le calcul
Calcul par tuyauterie
| Tuyauterie | Débit massique [kg/s] | Masse volumique [kg/m³] | Diamètre intérieur [mm] | Vitesse [m/s] | Re | f | Longueur (+ surcote) [m] | Δp [kPa] | Δp par mètre [Pa/m] | Type de tuyau, PS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| #1 1/2" · Liquide: Groupe frigorifique → Chambre froide 1 | 0,1043 | 972,4 | 11,2 | 1,09 | 103 000 | 0,0185 | 6 (+1,8) | 7,44 | 954 | K65 · PS 60 bar |
| #2 1/2" · Liquide: Chambre froide 1 → Congélateur 1 | 0,07272 | 972,4 | 11,2 | 0,759 | 71 900 | 0,0198 | 6 (+1,8) | 3,87 | 496 | K65 · PS 60 bar |
| #3 3/8" · Liquide: Congélateur 1 → Chambre froide 2 | 0,05316 | 972,4 | 8,4 | 0,986 | 70 100 | 0,0201 | 6 (+1,8) | 8,84 | 1 130 | K65 · PS 60 bar |
| #4 3/8" · Liquide: Chambre froide 2 → Congélateur 2 | 0,02948 | 972,4 | 8,4 | 0,547 | 38 900 | 0,0226 | 6 (+1,8) | 3,06 | 392 | K65 · PS 60 bar |
| #5 3/8" · Liquide: Congélateur 2 → Vitrine MT | 0,01579 | 972,4 | 8,4 | 0,293 | 20 800 | 0,026 | 6 (+1,8) | 1,01 | 129 | K65 · PS 60 bar |
| #6 1/2" · Aspiration MT: Groupe frigorifique → Chambre froide 1 | 0,07103 | 70,26 | 11,2 | 10,3 | 584 000 | 0,0146 | 6 (+1,8) | 37,7 | 4 830 | K65 · PS 52 bar |
| #7 3/8" · Aspiration MT: Chambre froide 1 → Chambre froide 2 | 0,03946 | 70,26 | 8,4 | 10,1 | 433 000 | 0,0155 | 6 (+1,8) | 52 | 6 670 | K65 · PS 52 bar |
| #8 3/8" · Aspiration MT: Chambre froide 2 → Vitrine MT | 0,01579 | 70,26 | 8,4 | 4,05 | 173 000 | 0,0173 | 6 (+1,8) | 9,29 | 1 190 | K65 · PS 52 bar |
| #9 1/2" · Aspiration LT: Groupe frigorifique → Congélateur 1 | 0,03326 | 32,8 | 11,2 | 10,3 | 310 000 | 0,0157 | 6 (+1,8) | 19 | 2 430 | K65 · PS 30 bar |
| #10 3/8" · Aspiration LT: Congélateur 1 → Congélateur 2 | 0,01369 | 32,8 | 8,4 | 7,53 | 170 000 | 0,0174 | 6 (+1,8) | 15 | 1 920 | K65 · PS 30 bar |
| #11 3/8" · Ligne vers Chambre froide 1 · Liquide | 0,03157 | 972,4 | 8,4 | 0,586 | 41 600 | 0,0223 | 5 (+1,5) | 2,88 | 443 | K65 · PS 60 bar |
| #12 3/8" · Ligne vers Chambre froide 1 · Aspiration MT | 0,03157 | 70,26 | 8,4 | 8,11 | 346 000 | 0,0159 | 5 (+1,5) | 28,4 | 4 370 | K65 · PS 52 bar |
| #13 3/8" · Ligne vers Chambre froide 2 · Liquide | 0,02368 | 972,4 | 8,4 | 0,439 | 31 200 | 0,0237 | 5 (+1,5) | 1,72 | 265 | K65 · PS 60 bar |
| #14 3/8" · Ligne vers Chambre froide 2 · Aspiration MT | 0,02368 | 70,26 | 8,4 | 6,08 | 260 000 | 0,0164 | 5 (+1,5) | 16,5 | 2 540 | K65 · PS 52 bar |
| #15 3/8" · Ligne vers Vitrine MT · Liquide | 0,01579 | 972,4 | 8,4 | 0,293 | 20 800 | 0,026 | 5 (+1,5) | 0,84 | 129 | K65 · PS 60 bar |
| #16 3/8" · Ligne vers Vitrine MT · Aspiration MT | 0,01579 | 70,26 | 8,4 | 4,05 | 173 000 | 0,0173 | 5 (+1,5) | 7,74 | 1 190 | K65 · PS 52 bar |
| #17 3/8" · Ligne vers Congélateur 1 · Liquide | 0,01956 | 972,4 | 8,4 | 0,363 | 25 800 | 0,0247 | 5 (+1,5) | 1,23 | 189 | K65 · PS 60 bar |
| #18 3/8" · Ligne vers Congélateur 1 · Aspiration LT | 0,01956 | 32,8 | 8,4 | 10,8 | 243 000 | 0,0165 | 5 (+1,5) | 24,3 | 3 740 | K65 · PS 30 bar |
| #19 3/8" · Ligne vers Congélateur 2 · Liquide | 0,01369 | 972,4 | 8,4 | 0,254 | 18 100 | 0,0269 | 5 (+1,5) | 0,654 | 101 | K65 · PS 60 bar |
| #20 3/8" · Ligne vers Congélateur 2 · Aspiration LT | 0,01369 | 32,8 | 8,4 | 7,53 | 170 000 | 0,0174 | 5 (+1,5) | 12,5 | 1 920 | K65 · PS 30 bar |
Base du calcul
- Méthode
- Chaque tuyauterie est dimensionnée au plus petit diamètre qui maintient la vitesse en dessous ou égale à la cible et qui est homologué pour sa PS ; la chute de pression est calculée selon Darcy-Weisbach.
- Équations
ṁ = Q / (h″(t₀) − h′(t_liq))v = ṁ / (ρ · π·d²/4)Re = ρ·v·d / μf = 0.25 / [log₁₀(ε/(3.7·d) + 5.74/Re^0.9)]² (Re ≥ 2300); f = 64/Re (Re < 2300)Δp = f · (L/d) · ρ·v²/2, L = length × (1 + allowance %)
- Facteur de frottement
- Swamee–Jain (explicit form of Colebrook–White)
- Données du fluide
- CoolProp, Span–Wagner EOS (R744) 8.0.0
- Normes
- EN 378-2 (PS) · ASTM B280 / EN 12735-1 (outside diameters, walls) · ASME B31.5 (P = 2·S·t/D, S = 41 MPa annealed) · EN 14276 (K65, manufacturer 120 bar)
- Remarques
- Débit massique issu de la puissance frigorifique et de la différence d'enthalpie entre la vapeur saturée à la température d'évaporation et le liquide à la température du liquide ; lignes d'aspiration avec la surchauffe indiquée.
- Les différences de hauteur statique et la perte de charge des vannes et accessoires au-delà de la surcote ne sont pas incluses.
Pression admissible par diamètre
| Diamètre | Cuivre standard (Cu-DHP) | Cuivre renforcé (Cu-DHP) | Cuivre K65 (CuFe2P) type de tube choisi |
|---|---|---|---|
| 1/4" 6,4 mm | 98 bar 0,76 mm | 123 bar 0,95 mm | – |
| 3/8" 9,5 mm | 70 bar 0,81 mm | 88 bar 1,02 mm | 120 bar 0,56 mm |
| 1/2" 12,7 mm | 53 bar MT, LT 0,81 mm | 66 bar 1,02 mm | 120 bar 0,75 mm |
| 5/8" 15,9 mm | 46 bar LT 0,89 mm | 57 bar MT, LT 1,11 mm | 120 bar 0,93 mm |
| 3/4" 19,0 mm | 38 bar LT 0,89 mm | 48 bar LT 1,11 mm | 120 bar 1,19 mm |
| 7/8" 22,2 mm | 42 bar LT 1,14 mm | 53 bar MT, LT 1,43 mm | 120 bar 1,38 mm |
| 1-1/8" 28,6 mm | 36 bar LT 1,27 mm | 46 bar LT 1,59 mm | 120 bar 1,78 mm |
| 1-3/8" 34,9 mm | 33 bar LT 1,40 mm | 41 bar LT 1,75 mm | 120 bar 2,17 mm |
| 1-5/8" 41,3 mm | 30 bar LT 1,52 mm | 38 bar LT 1,91 mm | 120 bar 2,56 mm |
| 2-1/8" 54,0 mm | 27 bar ⛔ 1,78 mm | 34 bar LT 2,22 mm | 120 bar 3,35 mm |
| 2-5/8" 66,7 mm | 25 bar ⛔ 2,03 mm | 31 bar LT 2,54 mm | – |
| 3-1/8" 79,4 mm | 24 bar ⛔ 2,29 mm | 30 bar ⛔ 2,86 mm | – |
| 3-5/8" 92,1 mm | 23 bar ⛔ 2,54 mm | 28 bar ⛔ 3,18 mm | – |
| 4-1/8" 104,8 mm | 22 bar ⛔ 2,79 mm | 27 bar ⛔ 3,49 mm | – |
| 5-1/8" 130,2 mm | 20 bar ⛔ 3,18 mm | 25 bar ⛔ 3,97 mm | – |
| 6-1/8" 155,6 mm | 19 bar ⛔ 3,56 mm | 23 bar ⛔ 4,45 mm | – |
Cuivre standard (Cu-DHP): Tube frigorifique courant (ACR). Seuls les plus petits diamètres supportent la pression du CO2 — voir le repère ⛔ par rapport à votre pression de calcul.
Cuivre renforcé (Cu-DHP): Même matériau mais paroi environ 25 % plus épaisse, pour une pression admissible supérieure au cuivre standard.
Cuivre K65 (CuFe2P): Alliage de cuivre haute résistance pour le CO2, 120 bar. Choix standard pour les systèmes subcritiques et transcritiques. Fabriqué uniquement de 3/8″ à 2-1/8″ — les diamètres supérieurs nécessitent un autre matériau.
Source et méthode : cuivre standard et renforcé selon la formule des tubes minces P = 2·S·t/D avec S = 41 MPa (6 000 psi), contrainte admissible du tube cuivre recuit jusqu'à 38 °C. Le brasage recuit le tube à chaque raccord : une installation brasée se calcule donc avec la valeur du cuivre recuit (Copper Tube Handbook, ASME B31.5) ; la valeur du cuivre écroui, environ 69 MPa, ne vaut que pour les raccords dudgeonnés ou à compression. K65 : 120 bar indiqués par le fabricant (Wieland) pour l'alliage CuFe2P selon EN 14276, 3/8″–2-1/8″. Vérifiez toujours avec les données du fournisseur avant le montage.
Autres pays
Les pressions nominales ci-dessus suivent la pratique européenne (EN 378, EN 14276, EN 13480-3 ; parois en cuivre selon ASTM B280/B88). Sur d'autres marchés, la tuyauterie de fluide frigorigène est dimensionnée et approuvée selon ces codes à la place. Ce calculateur n'a pas été vérifié par rapport à ceux-ci – utilisez le code en vigueur là où l'installation est montée.
États-Unis
- ASME B31.5 – Refrigeration Piping and Heat Transfer Components: dimensionnement de tuyauterie, pression de calcul et pression d'épreuve
- ANSI/ASHRAE Standard 15 – Safety Standard for Refrigeration Systems: exigences de sécurité pour les installations frigorifiques
- ASTM B280 – Seamless Copper Tube for Air Conditioning and Refrigeration Field Service: tube en cuivre
Canada
- CSA B52:23 – Mechanical refrigeration code: code de réfrigération ; se réfère à ASME B31.5 pour la tuyauterie
Australie et Nouvelle-Zélande
- AS/NZS 5149 – Refrigerating systems and heat pumps — Safety and environmental requirements: exigences de sécurité pour les installations frigorifiques
- AS 4041 – Pressure piping: dimensionnement de tuyauterie, pression de calcul et pression d'épreuve
- AS/NZS 1571 – Copper — Seamless tubes for air-conditioning and refrigeration: tube en cuivre
Dimensionnement des tuyauteries CO2 – questions fréquentes
Comment dimensionner une tuyauterie CO2 (R744) ?
Le calculateur déduit le débit massique de la puissance frigorifique de chaque évaporateur et des propriétés du CO2 aux températures d'évaporation et de liquide, puis choisit le plus petit diamètre qui maintient la vitesse sous la valeur cible. La perte de charge est calculée par Darcy–Weisbach et affichée aussi en chute de température équivalente (K).
Calculer avec l’outil ci-dessus ↑CO2 (R744) : dimensionnement – tubes acier →
Quelle vitesse retenir pour la ligne d'aspiration et la ligne liquide en CO2 ?
Par défaut : 12 m/s dans les aspirations MT et LT et 1,2 m/s dans la ligne liquide. Une vitesse plus élevée donne des tubes plus petits mais une perte de charge plus forte, et les colonnes montantes d'aspiration doivent garder assez de vitesse pour le retour d'huile aux compresseurs. Toutes les valeurs sont modifiables.
Calculer avec l’outil ci-dessus ↑
Pourquoi du tube cuivre K65 pour le CO2 ?
Les installations CO2 fonctionnent à des pressions bien plus élevées que les installations HFC. Le K65 (alliage CuFe2P, EN 14276) est prévu pour 120 bar du 3/8" au 2-1/8" et il est choisi par défaut. Le cuivre ACR standard a une pression admissible bien plus faible dans les gros diamètres ; un diamètre qui ne tient pas la pression de calcul saisie est marqué ⛔ et n'est jamais choisi automatiquement.
Calculer avec l’outil ci-dessus ↑CO2 (R744) : dimensionnement – tubes acier →
Quelle pression maximale admissible (PS) saisir ?
Les valeurs par défaut – 52 bar en aspiration MT, 30 bar en aspiration LT et 60 bar en liquide – sont des valeurs de départ courantes pour une installation CO2 transcritique booster selon l'EN 378-2. Utilisez toujours la PS de votre propre installation selon l'EN 378 et la DESP.
Calculer avec l’outil ci-dessus ↑Soupape de sécurité et conduite de refoulement (EN 13136 / EN ISO 24664) →
Le calculateur convient-il aux systèmes CO2 transcritiques booster ?
Oui. Côté basse pression, il dimensionne l'aspiration MT, l'aspiration LT et la ligne liquide de la bouteille aux évaporateurs, où le CO2 est sous-critique (−50 à +10 °C). Cochez « Ligne vers le refroidisseur de gaz » pour dimensionner aussi la haute pression : le refoulement vers le refroidisseur de gaz et la ligne de retour (75–140 bar, données CO2 de CoolProp). Les pressions admissibles sont calculées à température ambiante : vérifiez celle du refoulement à sa température réelle.
Calculer avec l’outil ci-dessus ↑
Le calculateur est-il gratuit, et que fournit-il ?
Il est gratuit et sans inscription. Vous obtenez le diamètre, la vitesse et la perte de charge de chaque tronçon, une liste de matériel par diamètre, l'isolation et un schéma frigorifique imprimable du A4 au A1, que l'on peut enregistrer comme fichier projet.