Pierres angulaires : Making Cold III

Plusieurs entreprises ont introduit des compresseurs frigorifiques au début des années 1880. En 1891, la revue Industrial Refrigeration contenait des publicités d'au moins 30 fabricants américains de machines à glace et de réfrigération pour répondre à la demande croissante de production de glace et de réfrigération mécanique dans les brasseries, les abattoirs, les laiteries, les hôtels, les restaurants, les navires à vapeur et bien d'autres entreprises.

À la fin des années 1890, la demande augmenta pour des compresseurs frigorifiques plus compacts, plus légers et fonctionnant à des vitesses plus élevées, destinés aux systèmes de réfrigération de capacité moyenne pour les hôtels, restaurants, hôpitaux et diverses installations industrielles. L'énergie vapeur n'étant pas toujours disponible, d'autres types d'entraînement furent introduits. Le premier compresseur à moteur électrique à courant continu, entraîné directement par le grand fabricant Frick, fut construit au début des années 1900. Ces machines adaptables permirent une large diffusion de la réfrigération mécanique .

Compresseurs frigorifiques horizontaux à longue course Frick, vers 1913.

Frick, qui avait été pionnière dans le domaine des grands compresseurs frigorifiques verticaux , a également introduit des compresseurs horizontaux à longue course en 1911, Fig. 1, qui sont restés en service jusque dans les années 1950.

Les compresseurs fermés élargissent considérablement l'utilisation de la réfrigération.

Avec la miniaturisation croissante des compresseurs ouverts, les châssis en A supportant les cylindres furent finalement intégrés en une seule pièce. De cette configuration naquit le compresseur fermé. Fabriquées pour la première fois en 1915, ces machines, dont un exemple est présenté figure 2, étaient disponibles en différentes tailles à temps pour répondre aux besoins urgents des camps, des usines de production alimentaire et de poudre, des hôpitaux et des navires durant la Première Guerre mondiale. La conception fermée conservait de nombreux avantages des machines à basse vitesse, mais les compresseurs fermés à lubrification automatique fonctionnaient en toute sécurité sans surveillance constante. Ceci ouvrit la voie aux systèmes à commande automatique en 1922. Des gammes de compresseurs alternatifs à moteur électrique haute vitesse furent développées, pouvant comporter jusqu'à neuf cylindres, comme illustré par le compresseur de climatisation Frick à moteur électrique (figure 3).

Compresseur fermé à entraînement électrique Frick.

Compresseurs centrifuges pour la réfrigération industrielle

Face à l'augmentation des besoins en réfrigération industrielle, notamment dans les applications cryogéniques, gazières et chimiques, les compresseurs centrifuges se sont rapidement imposés. Leur première utilisation dans les grandes applications de réfrigération et de refroidissement industriel remonte à avant la Seconde Guerre mondiale, et dès les années 1950, plusieurs entreprises produisaient de grandes machines centrifuges pour ce secteur. La figure 4 présente un compresseur centrifuge des années 1960, utilisé dans une application de réfrigération au propylène.

L'électricité permet une climatisation pratique

La climatisation passive remonte à l'Égypte préhistorique. Les techniques passives restèrent largement répandues jusqu'au XXe siècle, où elles commencèrent à être remplacées par la climatisation mécanique, développée autour des machines frigorifiques industrielles et des machines à fabriquer de la glace. Le médecin John Gorrie utilisa son compresseur et sa technologie de fabrication de glace, brevetés en 1850, pour rafraîchir l'air de ses patients à l'hôpital d'Apalachicola, en Floride. Il espérait un jour utiliser sa machine à glace pour réguler la température des bâtiments et envisageait une climatisation centralisée capable de rafraîchir des villes entières. Malheureusement, le décès de son principal bailleur de fonds empêcha la réalisation de son projet.

Compresseur de climatisation Frick à moteur électrique.

Ce n'est qu'avec la généralisation de l'électricité que le développement de climatiseurs plus performants et moins coûteux a été possible. William H. Carrier a construit en 1901 ce qui est considéré comme le premier climatiseur électrique moderne. Il permettait de contrôler la température et l'humidité d'un grand bâtiment. La climatisation des grands bâtiments et des installations industrielles s'est ensuite généralisée grâce à l'utilisation de compresseurs à moteur électrique, comme celui illustré sur la figure 3.

En 1914, le premier climatiseur domestique fut installé, en 1931 le premier climatiseur individuel fit son apparition, et la climatisation était proposée dans les automobiles à la fin des années 1930. Le développement de la climatisation ouvrit un tout nouveau marché pour les compresseurs de petite et moyenne taille .

Les compresseurs à vis rotative remplacent les machines à piston.

Dans les années 1950, la société suédoise Svenska Rotor Maskiner AB (SRM), basée à Stockholm, avait développé et commercialisé sous licence des compresseurs à vis qui ont rapidement supplanté les compresseurs à piston dans les applications de compression d'air. Poursuivant ses recherches, SRM a mis au point des compresseurs à vis haute pression optimisés pour les cycles frigorifiques. Le premier exemplaire a été livré en 1962 et, en cinq ans, plus de 1 000 compresseurs à vis frigorifiques ont été produits. À la fin des années 1960, les compresseurs à vis commençaient à remplacer la plupart des compresseurs à piston dans les applications de réfrigération et de climatisation, et allaient bientôt dominer le secteur.

Compresseur centrifuge Ingersoll-Rand dans une application de réfrigération au propylène, vers 1960.

Compresseurs à spirale développés pour la climatisation résidentielle et automobile

La croissance rapide du marché de la climatisation résidentielle et automobile dans les années 1970 a engendré une forte demande de compresseurs compacts, efficaces et économiques, pouvant être produits en grande série à des prix compétitifs. Cette demande a été satisfaite au début des années 1980, lorsque les premiers compresseurs à spirale pratiques ont été utilisés au Japon pour la climatisation automobile et domestique. En 1987, après dix ans de développement, la société Copeland Corporation, basée à Sidney (Ohio) et intégrée par la suite à Emerson, a lancé son premier compresseur à spirale. Son succès a conduit à la création d'une gamme de compresseurs à spirale destinés à des applications allant de la climatisation résidentielle et commerciale légère à la réfrigération pour les industries agroalimentaire, de la santé et du transport maritime. Au début des années 2000, les compresseurs à spirale étaient largement utilisés dans les applications de climatisation et de réfrigération commerciales et résidentielles.