Froid commercial
Table des matières 1.
Introduct Introduction... ion......... ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............. ............. ............ ............ .................... ............................... ....................5 ...5
1.1
2.
Aspects Aspects énergétiq énergétiques. ues............ ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ......................5 ...........5
Descri Descripti ption on d’une d’une insta installa llatio tion n de froid froid comme commerci rcial.. al..... ...... ...... ....... ........ ......... .......... ......... ......... ......6 .6
2.1
Principe Principe - Points Points du cycle cycle sur diagram diagramme....... me................. ..................... ..................... ...................................... ............................ 6
2.2
Machine Machine frigorifi frigorifique. que........... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ......................... ............... 7
2.2.1
Evaporate Evaporateur...... ur................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..........................8 ...............8
2.2.2
Compress Compresseur.... eur............... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... .......................10 ............10
2.2.3
Condense Condenseur...... ur................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................10 .............10
2.2.4
Détendeu Détendeur......... r................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ..................... ....................... ............. 11
2.2.5 2.2.5
Efficac Efficacité ité énerg énergéti étiqu que e ou CO.... CO........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... ............... ............... ...........12 ....12
2.
!ham"re !ham"re froide....... froide.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................................ .................................. 12
2.#
$%ploita $%ploitation tion d&une d&une installat installation ion de froid froid commerci commercial..... al................ ..................... ...................................1 .........................1
2.4.1
!empé !empératur ratures es des c"am#res c"am#res froides.... froides.............. ..................... ...................... ........................................ ............................. 13
2.4.2
C$c%e C$c%e de dégivrag dégivrage........ e.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .....................14 ...........14
3.
Etat Etat des connai connaissa ssance nces... s...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ....... ........ ......... .......... ......... ......... .......... ......19 .19
.1
'mpact 'mpact sur l&en(ir l&en(ironne onnement.. ment............. ..................... ..................... ..................... ..................... .......................................... ............................... 1)
3.1.1
&es différente différentes s catégorie catégories s de f%uides f%uides frigorifiq frigorifiques.... ues.............. ..................... ................................21 .....................21
3.1.2 3.1.2
'spect 'spects s %égau( %égau( pour %a )uisse )uisse.... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. .............. .............. ..............25 .......25
.2
*u"stituti *u"stitution on des fluides fluides frigorifi frigorifiques ques.......... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................... ..................... 25
.
*olution *olutions s disponi" disponi"les... les............. ..................... ..................... ..................... ..................... .................................................. ........................................ 27
3.3.1
Evaporati Evaporation.... on............... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................................... ......................... 28
3.3.2
Condensa Condensation tion........... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................................... .......................... 28
.#
4.
+ou(ell +ou(elles es technolo technologies gies........... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................................... ............................. 2,
acteu acteurs rs influe influen!a n!ant nt le "#$... "#$...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ......... .......... ......... .........3 .....3% %
#.1
empé empératur rature e de condensa condensation. tion........... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................. ..................
#.2
empé empératur rature e d&é(apor d&é(aporatio ation....... n.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................. ......1 1
#.
au% au% de charge... charge.............. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................. .......2 2
5.
&esur &esures es d’opti d’optimis misati ation.. on..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ....... ........ ......... .......... .......34 ..34
5.1
!omptage !omptage d&énergi d&énergie....... e.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................... ................ #
5.2
empé empératur rature e de condensa condensation. tion........... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .............................# ..................#
5.2.1 5.2.1
*efroi *efroidis dissem sement ent + eau perdu perdue.. e...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... .............. ............... .............. ...........35 ....35
5.2.2 5.2.2
*efroi *efroidis dissem sement ent + air... air....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. .............. ............... .............3, .....3,
5.
empé empératur rature e d&é(apor d&é(aporatio ation....... n.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................. ......7 7
5.#
/ifféren /ifférentiel tiel de régulati régulation on de la températu température re d&é(apo d&é(aporatio ration......... n....................................... .............................. 7
5.5
0estion 0estion des au%iliai au%iliaires..... res................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................................... ......................... ,
5.6
ariati ariation on de (itesse (itesse du compress compresseur.. eur............. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................. ....... ,
Froid commercial
5.7
0estion 0estion des cycles cycles de dégi(rag dégi(rage....... e.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................) ........)
5.-.1
Dégivrag Dégivrage e par résistan résistance ce é%ectriq é%ectrique.... ue............... ...................... ..................... ........................................3 ..............................3
5.-.2 5.-.2
'utres 'utres s$st/m s$st/mes es de dégiv dégivrag rage.. e...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ .............. ............... .........40 .40
5.,
0estion 0estion des cham"res cham"res froides.. froides............ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................. ....... #1
5.8.1
)tocage )tocage des a%iments a%iments et produits produits.......... ..................... ..................... ..................... ..................... ...........................41 .................41
5.8.2
Dispositi Disposition on des c"am#res c"am#res se%on se%on %es %es températu températures... res.............. ..................... ..................... .....................42 ..........42
5.8.3 5.8.3
'dapta 'daptatio tion n des des tempér températu atures res.... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ ............... ............... ............42 .....42
5.)
0estion 0estion de l&éclai l&éclairage rage des cham"res cham"res froides... froides.............. ..................... ..................... ...................... .........................## ..............##
5.1 5.1
0estio 0estion n des é(entue é(entuels ls c"le c"les s chauff chauffan ants. ts..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ ............#5 .....#5
5.11 5.11
*ensi *ensi"il "ilisa isatio tion n des des utilis utilisate ateurs urs.... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............. ............... .............#5 ......#5
5.12
*ynth3se *ynth3se des mesures mesures simples simples applica" applica"les les au% installa installation tions s de de petite petite taille.........#5 taille.........#5
6.
'oluti 'olutions ons lors lors d’ass d’assain ainiss isseme ement. nt..... ....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ........ .......... ......... ......... .......4( ..4(
6.1
!hoi% !hoi% de l&archit l&architectur ecture...... e................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .........................#7 ..............#7
6.2
!hoi% !hoi% du fluide fluide frigorig3 frigorig3ne..... ne............... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................#, ..........#,
6.
4efroidi 4efroidisseme ssement nt du condense condenseur..... ur............... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ......................#, ...........#,
6.#
empé empératur rature e d&é(apor d&é(aporatio ation....... n.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................. ......#, #,
6.5
!hoi% !hoi% du syst3me syst3me de dégi(rage dégi(rage.......... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................................... ........................... #)
6.6
a"le a"leau au comparati comparatiff pour demande demande d&offres d&offres.......... .................... ..................... .......................................... ............................... #)
(.
$roductio $roduction n d’E"'....... d’E"'............. ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............. ................ .............51 ....51
7.1
'nfluence 'nfluence de la récupéra récupération tion de chaleur... chaleur............. ..................... ..................... ........................................... ................................. 51
7.2
aisa"il aisa"ilité ité d&une d&une installa installation tion solaire... solaire............. ..................... ..................... ..................... ..................... ............................. ................... 52
).
"as prati*ue. prati*ue....... ............. ............. ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............. ............. ...............5 .........53 3
,.1
+.
pital pital /aler /aler 8 ri"ourg ri"ourg........... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................................... ............................ 5
+nne,es... +nne,es......... ............ ............ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ .........5( ...5(
A.1
5 points pour économiser économiser l&énergie l&énergie sur (os meu"les meu"les et installations installations frigorifiques... frigorifiques... ..57
A.2
4ecommandation 4ecommandation d&équipements d&équipements économiseurs économiseurs d&énergie.............. d&énergie.............. ............ ...... ........... ........... .......57 .57
A.
0énéalogie 0énéalogie et familles de fluides fluides frigorig3nes.............. frigorig3nes.............. ............................ .............. ................... ........... ........... ..... 57
A.#
4ecommandations 4ecommandations de l&Association l&Association *uisse du roid 9A*:...................... ................ ........... ..... 57
A.5
;rdonnance sur sur les su"stances < +ou(elle +ou(elle réglementation....................... réglementation....................... .............. .......... .... 57
A.6 ormulaire pour demande d&autorisation pour installation a(ec plus de =g de ! 9Pro>et:.... 9Pro>et:.............. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................. .................. 57 A.7
!ircuits frigorifiques frigorifiques simples simples types................. ........................... ............. ......................... ................ .......... ........... .......... .... 57
A.,
!atalogue des des syst3mes selon les les applications............... applications............... ..................... .............. ............ .......... .......... ......... .... 57
A.)
/ocuments du li(ret li(ret d&entretien............. d&entretien........................... ............................ .............. ........................... .............. .................. .......... ....... .. 57
A.1
$%emples d&assainissem d&assainissements ents d&installations d&installations de froid commercial................. commercial................. ......... ..... ....57 57
Froid commercial
5.7
0estion 0estion des cycles cycles de dégi(rag dégi(rage....... e.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................) ........)
5.-.1
Dégivrag Dégivrage e par résistan résistance ce é%ectriq é%ectrique.... ue............... ...................... ..................... ........................................3 ..............................3
5.-.2 5.-.2
'utres 'utres s$st/m s$st/mes es de dégiv dégivrag rage.. e...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ .............. ............... .........40 .40
5.,
0estion 0estion des cham"res cham"res froides.. froides............ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................. ....... #1
5.8.1
)tocage )tocage des a%iments a%iments et produits produits.......... ..................... ..................... ..................... ..................... ...........................41 .................41
5.8.2
Dispositi Disposition on des c"am#res c"am#res se%on se%on %es %es températu températures... res.............. ..................... ..................... .....................42 ..........42
5.8.3 5.8.3
'dapta 'daptatio tion n des des tempér températu atures res.... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ ............... ............... ............42 .....42
5.)
0estion 0estion de l&éclai l&éclairage rage des cham"res cham"res froides... froides.............. ..................... ..................... ...................... .........................## ..............##
5.1 5.1
0estio 0estion n des é(entue é(entuels ls c"le c"les s chauff chauffan ants. ts..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ ............#5 .....#5
5.11 5.11
*ensi *ensi"il "ilisa isatio tion n des des utilis utilisate ateurs urs.... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............. ............... .............#5 ......#5
5.12
*ynth3se *ynth3se des mesures mesures simples simples applica" applica"les les au% installa installation tions s de de petite petite taille.........#5 taille.........#5
6.
'oluti 'olutions ons lors lors d’ass d’assain ainiss isseme ement. nt..... ....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ........ .......... ......... ......... .......4( ..4(
6.1
!hoi% !hoi% de l&archit l&architectur ecture...... e................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .........................#7 ..............#7
6.2
!hoi% !hoi% du fluide fluide frigorig3 frigorig3ne..... ne............... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................#, ..........#,
6.
4efroidi 4efroidisseme ssement nt du condense condenseur..... ur............... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ......................#, ...........#,
6.#
empé empératur rature e d&é(apor d&é(aporatio ation....... n.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................. ......#, #,
6.5
!hoi% !hoi% du syst3me syst3me de dégi(rage dégi(rage.......... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................................... ........................... #)
6.6
a"le a"leau au comparati comparatiff pour demande demande d&offres d&offres.......... .................... ..................... .......................................... ............................... #)
(.
$roductio $roduction n d’E"'....... d’E"'............. ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............. ................ .............51 ....51
7.1
'nfluence 'nfluence de la récupéra récupération tion de chaleur... chaleur............. ..................... ..................... ........................................... ................................. 51
7.2
aisa"il aisa"ilité ité d&une d&une installa installation tion solaire... solaire............. ..................... ..................... ..................... ..................... ............................. ................... 52
).
"as prati*ue. prati*ue....... ............. ............. ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............. ............. ...............5 .........53 3
,.1
+.
pital pital /aler /aler 8 ri"ourg ri"ourg........... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................................... ............................ 5
+nne,es... +nne,es......... ............ ............ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ .........5( ...5(
A.1
5 points pour économiser économiser l&énergie l&énergie sur (os meu"les meu"les et installations installations frigorifiques... frigorifiques... ..57
A.2
4ecommandation 4ecommandation d&équipements d&équipements économiseurs économiseurs d&énergie.............. d&énergie.............. ............ ...... ........... ........... .......57 .57
A.
0énéalogie 0énéalogie et familles de fluides fluides frigorig3nes.............. frigorig3nes.............. ............................ .............. ................... ........... ........... ..... 57
A.#
4ecommandations 4ecommandations de l&Association l&Association *uisse du roid 9A*:...................... ................ ........... ..... 57
A.5
;rdonnance sur sur les su"stances < +ou(elle +ou(elle réglementation....................... réglementation....................... .............. .......... .... 57
A.6 ormulaire pour demande d&autorisation pour installation a(ec plus de =g de ! 9Pro>et:.... 9Pro>et:.............. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................. .................. 57 A.7
!ircuits frigorifiques frigorifiques simples simples types................. ........................... ............. ......................... ................ .......... ........... .......... .... 57
A.,
!atalogue des des syst3mes selon les les applications............... applications............... ..................... .............. ............ .......... .......... ......... .... 57
A.)
/ocuments du li(ret li(ret d&entretien............. d&entretien........................... ............................ .............. ........................... .............. .................. .......... ....... .. 57
A.1
$%emples d&assainissem d&assainissements ents d&installations d&installations de froid commercial................. commercial................. ......... ..... ....57 57
Froid commercial
1. Intr Introd oduc ucti tion on ?e froid commercial recou(re une grande (ariété d&équipements d&équipements @ •
présentoirs
•
distri"uteurs de "oissons
•
machines 8 glace
•
cham"res froides et de congélation
•
etc.
/e faon généraleB on parle de froid commercial pour la plupart des applications alimentaires 9stoc=ageB e%position et distri"ution:.
1.1 1.1 Aspe Aspect cts s énerg énergét étiq ique ues s ?es installations de froid commercial représentent d&importants consommateurs d&énergieB surtout électrique mais aussi d&eau dans certains cas 9refroidissement 8 eau perdue des condenseurs:. Par Par e%em e%empl ple e et pour pour fi%e fi%err les les ordr ordres es de gran grande deur ur @ pour pour un hpi hpita tall de 75 lits lits 9fra 9frais is énergétiques annuels de 1,&.- ! en(iron:B la consommation d&électricité représente en(ir en(iron on 2&# 2&#..- ! ! et celle celle d&eau d&eau 9refro 9refroid idiss isseme ement nt 8 eau eau perdu perdue e pour pour la moitié moitié des installations: en(iron #&2.- ! C soit un total de 6&6.- ! ou encore quelques .5D des frais énergétiques de l&hpital. 'l est intére intéressa ssant nt d&a(o d&a(oir ir une idée idée des des coEts coEts en électr électrici icité té d&une d&une insta installllati ation on de froid froid commercial. ?e graphique qui suit présente une estimation des frais électriques pour le compresseur d&une machine frigorifiqueB en fonction de la puissance du compresseur ainsi que du tarif d&électricité. d&électricité. Estimation des frais d -lec -lectricit tricit "ompresseur mac/ine froid commercial 0tau, de c/are (% 5F #F5
25 cts/ #F F5
2% cts/
7 8 F " 4 s l e u 2F5 n n a s 2F i a r f
15 cts/
1% cts/
1F5 1F
5
.5
1
1.5
2
2.5
.5
puissance compresseur 7
Figure 1. Frais annuels d’électricité pour une installation de f roid commercial commercial selon la puissance du compresseur.
Froid commercial
2. Description Description d’une installation installation de froid froid commercial commercial Pour plus de détails sur les installations de froid en généralB (ous pou(eG consulter la documentation documentation du séminaire energo H?a production de froidI. +ous +ous rapp rappel elon ons s ici ici uniq unique ueme ment nt les les poin points ts les les plus plus impo import rtan ants ts pour pour appo apport rter er une une compréhension suffisante des syst3mes de froid commercial.
2.1 Principe Principe - Points Points du cycle cycle sur diagram diagramme me ?a machine frigorifique est "asée sur la propriété des fluides frigorig3nes frigorig3nes de s&é(aporer et de se condenser 8 des températures différentes en fonction de la pression. A titre d&e%empleB d&e%empleB nous allons considérer le diagramme du 41#aB a(ec les différents états d&un cycle frigorifique standard.
1 " a r J K K ! liquide
détente
1 " ar ar J -2 5K 5K ! liquide
1 " a r J 6 5K 5K ! gaG
condensation
compression
é(aporation
1 " ar ar J - 1 1 K! K! gaG
Figure 2. Diagramme log(P)-h pour le R13a.
Froid commercial
1 " ar ar J 6 5K 5K ! gaG
condensation 1 " a r J K K ! liquide
compression
détente
1 " ar ar J -1 K K ! gaG é(aporation
1 " ar ar J -2 5K 5K! liquide
Figure 3. Diagramme !-s pour le R13a.
' %a pression pression atmosp"érique atmosp"érique ?e 41#a est liquide 8 - K! et se met 8 H"ouillirI au% alentours de -25K!. *i du fluide 41#a 8 -K! circule dans un serpentin et que l&air 8 2K! passe autour de ce tuyauB l&air se refroidira @ il cédera sa chaleur au fluide qui lui s&é(aporera. !&est le rle de l&é(aporateur l&é(aporateur de la machine frigorifique. ' %a pression pression de 10 #ar #ar !ette foisB le 41#a ne (a H"ouillirI qu&8 #K!. Autrement ditB si de la (apeur de fluide 8 1 "ar et 8 65K! circule dans un serpentin et que de l&air 8 2K! passe autour de ce tuyauB le fluide se refroidira et 8 partir de #K!B il se liquéfieraB il se condensera. $n se condensantB il (a li"érer énormément de chaleur. !&est le rle du condenseur de la machine frigorifique.
*i l&on souhaite donc que le fluide puisse HprendreI de la chaleur @ il doit Ltre 8 "asse pression et 8 "asse température sous forme liquideB pour lui permettre de s&é(aporer.
*i l&on souhaite qu&il puisse céder sa chaleur @ il doit Ltre 8 haute température et 8 haute pressionB sous forme (apeurB pour lui permettre de se condenser.
2.2 2.2 Mach Machin ine e frig frigor orif ifiq ique ue outes outes les installations installations de froid 9commercial ou autre: sont composées des mLmes éléments principau% @ •
l&é(aporateur
•
le compresseur
•
le condenseur
•
le détendeur
'l y a en plus un circuit reliant tous ces éléments.
Froid commercial
Figure . Principe d’une machine frigorifi"ue # compression.
?&ensem"le du cycle peut Ltre représenté dans le diagramme enthalpie-pression. *ous la cour"e en cloche 9cour"e de saturation: se situent les états de mélange liquide-(apeurC 8 gauche de la clocheB le fluide est 8 l&état liquide 9il se Hsous-refroiditI:B 8 droiteB le fluide est 8 l&état (apeur 9il HsurchauffeI:.
Figure $. Représentation du c%cle frigorifi"ue sur le diagramme log(P)-h.
+ous donnons maintenant une description succincte du fonctionnement de ces éléments.
2.2.1 E:aporateur ?&é(aporateur est un échangeur de chaleur 8 tra(ers lequel circule le fluide frigorifiqueB qui e%trait de la chaleur du milieu 8 refroidir en s&é(aporant. n é(aporateur peut fonctionner selon deu% principes @ •
en mode sec
•
en mode noyé
n é(aporateur en mode sec (oit sa quantité de réfrigérant adaptée de mani3re 8 ce que la totalité du fluide soit (aporisée et surchauffée 8 sa sortie 9les coups de liquideB qui peu(ent
Froid commercial
endommager le compresseurB sont ainsi é(ités:. ?a quantité de réfrigérant nécessaire est moins importante qu&a(ec les é(aporateurs noyés. ?&incon(énient de ce type de syst3me est que seulement une partie de la surface d&échange de l&appareil n&est utilisée pour l&é(aporationB réduisant ainsi son efficacité thermique. ?&é(aporateur en mode noyé est en permanence rempli de réfrigérant 8 l&état liquideB offrant une surface ma%imale pour l&échange de chaleur. n syst3me de séparation des phases liquideJgaG est nécessaire pour é(iter toute intrusion de liquide dans le compresseur. /e plusB la séparation fluideJhuile et l&utilisation de réfrigérants Géotropes 9par e%emple 4#7!: peu(ent poser pro"l3mes. ?es installations de froid commercial utilisent ma>oritairement des é(aporateurs en mode sec. ?&é(aporateur d&une machine de froid commercial estB le plus sou(entB placé dans l&am"iance 8 refroidir 9cham"res froidesB (itrineB etc.:. ;n parle alors de circuit 8 détente directeB au contraire d&une installation a(ec un réseau d&eau glacée. ?e fluide frigorig3ne liquide entre en é"ullition et s&é(apore en a"sor"ant la chaleur du fluide e%térieur. /ans un deu%i3me tempsB le gaG formé est encore lég3rement réchauffé par le fluide e%térieurB c&est ce qu&on appelle la phase de surchauffe 9entre 7 et 1:.
Figure &. Fonctionnement de l’é'aporateur.
Figure . 'aporateur # détente directe placé dans une cham*re froide.
Froid commercial
2.2.2 "ompresseur 'l en e%iste de plusieurs types @ •
8 pistons
•
8 (is
•
tur"o
•
scroll
+ous n&allons pas entrer dans les détails de ces différents types dans le cadre de ce séminaire. Pour la plupart des installations de froid commercial 9puissance frigorifique >usqu&8 1 =N:B on utilise des compresseurs 8 pistons ou des compresseurs scroll pour certaines applications. ?es compresseurs de type *croll ont des performances lég3rement inférieures 8 celles des compresseurs 8 pistons 9!;P:B par contre ils se prLtent mieu% 8 un réglage a(ec (ariateur de fréquence et tol3rent mieu% la présence de liquide dans le gaG. Au ni(eau des compresseurs 8 pistonsB les constructeurs ont dé(eloppé des mod3les optimisés 8 culasses coniquesB ce qui améliore sensi"lement leur !;P. ?e compresseur (a tout d&a"ord aspirer le gaG frigorig3ne 8 "asse pression et 8 "asse température 91:. ?&énergie mécanique apportée par le compresseur (a permettre d&éle(er la pression et la température du gaG frigorig3ne. ne augmentation d&enthalpie en résultera.
Figure +. Fonctionnement du compresseur.
2.2.3 "ondenseur ?e condenseur est un échangeur transmettant la chaleur interne emmagasinée par le réfrigérant (ers un médium e%terneB en général l&air ou l&eau. ?es condenseurs sont différenciés selon trois types @ •
le condenseur 8 air
•
le condenseur 8 eau
•
le condenseur 8 é(aporation
?es condenseurs 8 air ou aérorefroidisseurs sont principalement utilisés sur des installations de petite et de moyenne puissanceB typiquement les installations de froid commercial. !es syst3mes fonctionnent par le "iais de (entilateursB qui forcent le passage de l&air le long d&éléments 9tu"esB etc.: remplis de (apeur de frigorig3ne 9syst3me direct: ou d&eau 9syst3me indirect:. ?es intérLts principau% de ce type de syst3me sont sa consommation nulle en eau
et une maintenance simple. Par contre, l’air ayant une capacité thermique
Froid commercial
spécifque plus réduite que l’eau, le compresseur et les ventilateurs ont une taille et une consommation énergétique plus importante (la surconsommation en énergie des ventilateurs peut atteindre les 15% de la consommation totale du système rigorifque!. "a quantité de rérigérant nécessaire est également plus importante par rapport # un système # condenseur # eau. ?es condenseurs 8 eauB de mLme que les condenseurs é(aporatifsB sont utiles pour les installations de taille importante et sont donc rarement utilisés pour des installations de froid commercial. n condenseur fonctionne selon le principe sui(ant @ le gaG chaud pro(enant du compresseur (a céder sa chaleur au fluide e%térieur. ?es (apeurs de fluide frigorig3ne se refroidissent 9HdésurchauffeI:B a(ant l&apparition de la premi3re goutte de liquide 9point :. Puis la condensation s&effectue >usqu&8 la disparition de la derni3re "ulle de (apeur 9point #:. ?e fluide liquide peut alors se refroidir de quelques degrés 9sous-refroidissement: a(ant de quitter le condenseur.
Figure ,. Fonctionnement du condenseur.
2.2.4 Dtendeur Pour compléter le cycle frigorifiqueB le circuit doit pou(oir re(enir 8 sa pression de départ. !eci est réalisé par le détendeurB qui r3gle également le dé"it et la surchauffe du réfrigérant sortant de l&é(aporateur. ?es principau% détendeursB pour les é(aporateurs de type secB sont @ •
thermostatiques
•
électroniques
?es détendeurs thermostatiques sont les mod3les les plus répandus. 'ls sont "ien connus des installateurs et leur pri% sont raisonna"leB mais ontB entre autreB l&incon(énient d&Ltre mal adapté 8 des (ariations importantes de charge thermique 9c&est le cas dans les cham"res froides: et de pression de condensation. Pour é(iter ces pro"l3mesB des détendeurs 8 orifices multiples ont été dé(eloppésB permettant l&ou(erture en cascade de plusieurs orifices.
"es détendeurs électroniques, plus chers, permettent d’o$tenir une régulation précise, mme lors d’un onctionnement en puissance réduite, et n’ont pas les inconvénients cités du détendeur thermostatique. &n raison du co't élevé des détendeurs électroniques, ils ne sont utilisés que pour des installations de puissance importante. ?e fluide frigorig3ne se (aporise partiellement dans le détendeur pour a"aisser sa température.
Froid commercial
Figure 1. Fonctionnement du détendeur..
2.2.5 Efficacit nerti*ue ou "#$ ?e coefficient de performance 9!;P: d&une machine frigorifique est défini comme étant le rapport entre la prestation fournie par la machine et le tra(ail a"sor"é par la machine. ?a prestation fournie est le refroidissement de la cham"re froide 9puissance frigorifique:B le tra(ail a"sor"é est la puissance électrique du compresseur. /ifférentes définitions du !;P e%istent selon que l&on consid3re la puissance frigorifique nette ou "rute ainsi que la puissance électrique du compresseur seul ou a(ec ses accessoires. Pour plus de détailsB (ous pou(eG consulter la documentation du séminaire energo H?a production de froidI. n climatiseur est énergétiquement efficace s&il demande peu d&énergie électrique au compresseur pour atteindre une puissance frigorifique donnée.
Figure 11. llustration du /0P d’une machine frigorifi"ue # compression.
2.3 Chambre froide ?es armoires et cham"res froides assurent la conser(ation des mati3res premi3res nécessaires 8 la préparation des repas et celles des produits finis ou semi-finis qui doi(ent Ltre stoc=és. ;n distingue les armoires frigorifiques des cham"res frigorifiques. /ans une cham"re froideB les personnes peu(ent circuler. ne cham"re froide est donc plus (olumineuse qu&une armoire froide. ?e plus sou(entB les parois sont composées de panneau% préfa"riqués. !es panneau% préfa"riqués comprennent une me en matériau isolant 9mousse de polyuréthane en général: placé en sandOich entre deu% feuilles métalliques en aluminiumB en acier ino%yda"leB en tle d&acier laqué ou entre deu% panneau% stratifiés ou en com"inaison des deu%. ;n distingue différents types d&armoires ou de cham"res froidesB classées selon leur taille etJou leur mode de construction @
Froid commercial •
?&armoire froide @ ?es (olumes sont annoncés en litres et non en m ce qui implique de petits (olumes 91&5 l ma%imum:. ?es (olumes annoncés sont utilisa"les 8 plus de )D car il n&y a pas de circulation 8 réser(er.
•
?a cham"re froide compacte @ ?es (olumes proposés (ont de 2.2 m 8 7.2 m 9moins de 1 m:. n espace de ser(ice et de circulation doit Ltre pré(u ce qui ram3ne le (olume utile 8 5D en(iron pour les petits mod3les et 8 6D en(iron pour le plus gros mod3le 9Q 5 m:.
•
?a cham"re froide modula"leB démonta"le et la cham"re froide "tie @ ?es (olumes annoncés (ont >usqu&8 6 m en un ou plusieurs compartiments. ?&espace utile correspond 8 en(iron ,D de ces (olumes car l&on doit pré(oir @
une circulation de l&air pour faciliter l&échange calorieJfrigorie a(ec les denrées entreposées
une circulation de ser(ice pour le personnel
;n distingue ensuite les différentes cham"res froides selon leur ni(eau de température. •
$nceinte 8 température positi(e @ 'l est recommandé d&affecter une enceinte 8 chaque famille de mati3re premi3re 9c&est-8-dire H8 risque différentI: @ produits laitiersB (iandesB (olailles et charcuterie non sta"lesB produits sta"les et semi-conser(es. ?e ni(eau de séparation dépendra fortement de la grandeur de l&e%ploitation. Plus petite elle estB moins les produits 8 risque différents pourront Ltre stoc=és dans des enceintes différentes. ?a séparation de(ra alors se faire différemment par le Gonage ou l&em"allage. ?es plats cuisinés 8 l&a(anceB apr3s réfrigérationB doi(ent Ltre conser(és dans une cham"re spécifique.
•
$nceinte 8 température négati(e @ ?es produits congelés et surgelés peu(ent sé>ourner dans une mLme enceinte oR la température est égale ou inférieure 8 -1,K!. ?es produits de mLme nature seront regroupés par Gone.
2. !"ploitation d#une installation de froid commercial A présent que l&on a (u les différents éléments d&une installation de froid commercialB il s&agit encore d&a"order les conditions d&e%ploitation d&une telle installation. 'l s&agit essentiellement de la gestion des températures des différentes cham"res froides ainsi que des cycles de dégi(rage.
2.4.1 Tempratures des c/ambres froides ?a température des cham"res froides dépend de la nature des aliments que l&on (a y stoc=er. ?&ordonnance fédérale sur les denrées alimentaires indique les températures 8 respecter selon la nature des aliments 9;/A' ,17.2 du 1 er mars 1))5: @ •
?es denrées alimentaires dans lesquelles il y a lieu de s&attendre 8 une prolifération rapide des micro-organismes 8 température am"iante 9denrées alimentaires tr3s périssa"les: doi(ent Ltre réfrigérées aussi rapidement que possi"le 8 une température égale ou inférieure 8 5K! 8 l&issue de leur o"tentionB de leur fa"rication ou de leur préparation et maintenues 8 cette température >usqu&8 leur remise au consommateur.
•
?es salades mi%tes et les légumes prLts 8 l&emploi doi(ent Ltre conser(és 8 une température égale ou inférieure 8 12K! durant le stoc=age et le transportB ainsi que lors de la remise au consommateur.
•
?es produits laitiers doi(ent Ltre stoc=és 8 une température inférieure 8 6K!.
•
?a (iande et les produits 8 "ase de (iande doi(ent Ltre stoc=és 8 une température de 2K!.
Froid commercial •
?es poissonsB crustacés et mollusques doi(ent Ltre stoc=és 8 une température de 2K!.
•
?es produits surgelés doi(ent Ltre conser(és 8 une température égale ou inférieure 8 -1,K!. !ette température peut Ltre augmentée pour une courte durée pendant le transport et lors du dégi(rage des appareils frigorifiques cheG le détaillant. ?a température des produits dans les couches superficielles ne dépassera toutefois pas -15K!.
2.4.2 ";cle de di:rae /e faon généraleB la formation de gi(re sur l&é(aporateur diminue les performances de l&installation. 'l est donc important de limiter cette formation au ma%imum. !ependantB le dégi(rage de l&é(aporateur apporte de la chaleur 8 l&intérieur de la cham"re froideB espace que l&on souhaite refroidir. 'l est donc important de "ien gérer les cycles de dégi(rage pour limiter la formation de gi(re tout en limitant aussi l&apport de chaleur dans la cham"re froide. #riine du i:re ?&air am"iant autour de l&é(aporateur contient de l&eau. !ette eau gi(re au contact des surfaces froides de l&é(aporateur lorsque la température dans la "atterie est inférieure 8 K!. Effet du i:re ?e gi(re diminue le transfert thermique entre l&air et la surface e%térieure de la "atterie. ?e gi(re sur les tu"es 8 ailettes de l&é(aporateur gLne la circulation de l&air soufflé par le (entilateur. ?e dé"it d&air diminue puisque la résistance 8 l&écoulement de l&air au tra(ers de la "atterie gi(rée s&accroSt. ?&apport de froid (ers la cham"re se fait moins "ien. ?a température de la cham"re froide monte quelque peu.
Figure 12. Formation de gi're dans une cham*re froide.
/u cté du circuit frigorifique @
*uite 8 la résistance thermique qui se crée entre la "atterie et l&air 9c&est une Hcouche isolanteI entre l&échangeur et la cham"re froide:B le réfrigérant ne s&é(apore pas enti3rement dans l&é(aporateur.
Froid commercial
?a quantité de (apeur produite diminueB mais le compresseur continue d&aspirer puisque la température de consigne n&est pas atteinte. ?a pression 8 l&entrée du compresseur 9TP: diminue. *i la pression diminueB la température d&é(aporation diminue également. A court termeB cela augmente le froid donné 8 la cham"re 9l&écart de température Hcham"re-é(aporateurI augmente:B mais cela augmente l&effet de gi(rageU
?e détendeur (a réagir @ il constate que la surchauffe des gaG est trop fai"leB il imagine que c&est parce que la charge frigorifique dans la cham"re a diminué et il diminue le dé"it de fluide. ?a quantité de (apeur produite diminue encoreB la Tasse Pression diminue également et le gi(rage s&accentueU
Au point que la conduite d&aspiration (ers le compresseur peut compl3tement gi(rer. Vuelques gouttes liquides de réfrigérant peu(ent alors se retrou(er 8 l&entrée du compresseurB a(ec le risque de créer des Hcoups de liquideI au compresseur.
0lo"alementB le compresseur de la machine frigorifique tra(aille a(ec une mau(aise efficacité énergétique @ la couche de glace sur l&é(aporateur peut Ltre comparée 8 une cou(erture posée sur un radiateur 9pour o"tenir la mLme chaleurB il faudra augmenter la température de l&eau et diminuer le rendement en chaudi3re:.
uste a(ant l&é(aporateur. ?a (anne se ferme. ?a "asse pression au compresseur descend et le compresseur s&arrLte d3s que le ni(eau réglé sur le pressostat "asse pression est atteint. Vuand il n&y a pas de (anne magnétiqueB le compresseur est directement arrLté électriquement 9contacteur:. Mais dans ce casB une migration de réfrigérant peut se produire et encore continuer 8 s&é(aporerB ce qui peut poser pro"l3me. 2. ArrLt de la (entilation de l&é(aporateur. $n arrLtant la (entilationB on é(ite une diffusion dans la cham"re froide de la chaleur dégagée par l&é(aporateur en cours de dégi(rage. /es fa"ricants d&é(aporateur ont mLme imaginé des manchons souples en fi"re polyester 9encore appelés Hshut upI:B placés 8 la sortie du (entilateur de l&é(aporateur et d&en(iron 5 cm de long. ?orsque la (entilation est 8 l&arrLtB ce manchon retom"e et se ra"at sur la surface de pulsion du (entilateur. ne "arri3re physique autour de la chaleur produite dans l&é(aporateur est créée.
Figure 13. %stme de confinement de l’é'aporateur (shut up).
. 4échauffage de la "atterie >usqu&8 une température supérieure 8 K! pour faire fondre la glace
Froid commercial
?e positionnement d&une sonde de fin de dégi(rage est nécessaire dans la "atterie pour permettre le contrle de la température 8 K! et permettre 8 la production de froid de reprendre. $n pratiqueB la position idéale de la sonde n&est pas facile 8 déterminer car le gi(re n&est pas tou>ours uniforme sur l&é(aporateur. #. 4emise en circulation du fluide frigorig3ne Apr3s disparition du gi(re et égouttage soigné de la "atterie pour éliminer l&eau de fusionB le fluide frigorig3ne est remis en circulation pour refroidir la "atterie. Pour s&assurer du parfait égouttageB une temporisation est pré(ue entre la fin du dégi(rage et l&ou(erture de la (anne magnétique permettant 8 la production frigorifique de reprendre. 5. 4emise en fonctionnement de la (entilation !&est seulement apr3s l&ou(erture de la (anne magnétique et apr3s une deu%i3me temporisation 9permettant 8 la "atterie d&atteindre une température moyenne inférieure ou égale 8 celle de l&enceinte: que les (entilateurs de l&é(aporateur sont remis en fonctionnement 9technique encore appelée Hsnap freeGeI:. A défautB la remise en route prématurée des (entilateurs peut en(oyer de la chaleur dans la cham"re froide etJou des gouttelettes d&eau encore présentes. 6. 4eprise du cycle normal de refroidissement ?e réchauffage de la "atterie pour assurer la fusion du gi(re peut se faire de di(erses faons. •
Par résistance chauffante @ /es résistances chauffantes sont im"riquées dans les tu"es en cui(re qui composent la "atterie de l&é(aporateur. ?eur position et leur puissance sont étudiées par le fa"ricant de mani3re 8 répartir uniformément la chaleur produite 8 l&ensem"le de la "atterie.
•
Par introduction de (apeurs refoulées par le compresseur @ !ette techniqueB encore appelée dégi(rage par H(apeurs chaudesI ou par HgaG chaudsIB consiste 8 in(erser le cycle et 8 faire fonctionner l&é(aporateurB le temps du dégi(rageB en condenseur.
•
Par aspersion d&eau sur la surface e%terneB gi(réeB de la "atterie
•
Par circulation d&air de la cham"re @ /e l&air pro(enant soit de l&intérieur de la cham"re mLmeB soit de l&e%térieurB est en(oyé sur l&échangeur. /ans le premier casB le dégi(rage est tr3s lent. /ans le secondB il faut isoler l&é(aporateur de la cham"reB ce qui n&est pas pratique.
?&inertie des produits stoc=és suffit 8 maintenir l&am"iance dans une fourchette de température accepta"le. =ulation des c;cles &a régu%ation par "or%oge !&est la méthode la plus simple @ les opérations de dé"ut et de fin de dégi(rage sont commandées par de simples horloges 8 contacts.
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Figure 1. orloge de commande des c%cles de dégi'rage.
&a régu%ation é%ectronique inte%%igente ?a programmation des opérations de dégi(rage est plus délicate qu&il n&y paraSt. ?a commande optimale de ces opérations e%ige que l&initiation du dégi(rage soit commandée par la présence effecti(e de gi(re déposée sur la "atterieB et que la fin du dégi(rage soit commandée par la (érification que tout le gi(re ait disparu de sa surface. $ncore faut-il disposer des capteurs adéquats. ?e plus sou(entB on utilise des sondes de température placées stratégiquement sur l&é(aporateur. !es capteurs peu(ent Ltre com"inés 8 une sur(eillance de la pression d&é(aporation 9la présence de gi(re se traduit par une diminution de la pression d&é(aporation:. oici les principes de fonctionnement rencontrés cheG deu% fa"ricants. remi/re tec"nique 'nitialementB une programmation horaire traditionnelle des dégi(rages est organisée. ?e régulateur analyse la cour"e de montée en température @ s&il n&aperoit pas de plancher horiGontal lui indiquant une phase de fusion de la glace 9pendant laquelle la température reste constante:B il en déduit qu&il n&y a(ait pas de gi(re et ralentira la cadence des dégi(rages X $n pratiqueB il enregistre le temps total de montée en température @ si ce temps est tr3s courtB il sait qu&il n&y a pas eu de période de fusion. ?a programmation initiale resteB mais en fonction d&une statistique éta"lie sur la mesure du temps des 1 derniers dégi(ragesB il décide de sauter ou non le dégi(rage sui(ant. ?e nom"re de dégi(rage diminue sensi"lement.
Figure 1$. /%cle de dégi'rage.
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)econde tec"nique !e second syst3me associeB en faitB une régulation de dégi(rage proprement-dite 8 un choi% d&une technique de dégi(rage 9dégi(rage par résistance chauffante ou par circulation d&air de la cham"re:. Au ni(eau de la régulation du dégi(rage proprement-diteB une sonde sert 8 mesurer la température am"iante de la cham"re 9reprise d&air 8 l&é(aporateur:B l&autre est placée dans les ailettes de l&é(aporateur. !ette derni3re peut déduire des températures enregistrées la présence de glaceB selon une technique qui ne nous a pas été détaillée. !heG ce fa"ricantB le crit3re d&arrLt du dégi(rage classique est une température d&é(aporateur de 1K!. !ela sem"le éle(é mais c&estB sem"le-t-ilB une sécurité par rapport 8 l&a"sence totale de glace. Vuant au choi% de la technique de dégi(rageB le syst3me part d&un raisonnement fort intéressant @ $n Htemps normalIB il ne faut pas faire fondre cette glace par une source de chaleur e%térieureB mais "ien par l&air de la cham"re. oute l&énergie latente contenue dans la glace sera restituée 8 l&am"iance. ?e compresseur s&arrLte et le (entilateur continue 8 pulser l&air am"iant sur la "atterie.
*i la cham"re est positi(e 9stoc=age de fruit et légumesB de (iandesB U:B l&air 8 Q# ou Q5K! fera fondre la glace et restituera le froid (ers l&am"iance. A noter que l&humidité est également restituéeB entraSnant une teneur en eau plus forte dans la cham"reB ce qui est fa(ora"le 8 la conser(ation des (ictuailles.
*&il s&agit d&un congélateur 8 -2K!B la glace présente sur l&échangeur est une glace 8 <25 J -27K!B glace fort poudreuse qui ne HcolleI pas fortement 8 l&é(aporateur. 'l sem"le que l&air de la cham"re 8 -2K! (a alors pro(oquer la su"limation de la glace 9passage de l&état solide 8 l&état (apeur:.
Par contreB si une entrée importante de marchandises est organiséeB un dégi(rage classique par résistance chauffante aura pro"a"lement lieu @ il n&est pas possi"le d&attendre la fusion de la glace par l&air am"iantB le compresseur fonctionnant 8 pleine charge. Vuel que soit le syst3me de régulation intelligenteB la souplesse de ces appareils par rapport au% thermostats mécaniques permet d&affiner les réglages et de proposer des fonctions complémentaires @ •
alarmes
•
possi"ilité de faire fonctionner le congélateur a(ec une consigne a"aissée de 5K! la nuit 9pour "énéficier du courant de nuit:
•
possi"ilité de délester durant la pointe Y horaire
•
...
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3. Etat des connaissances +ous essayonsB dans cette sectionB de faire le point sur les derni3res é(olutions du froid commercialB que ce soit au ni(eau légal a(ec l&impact sur l&en(ironnement ou encore au ni(eau technique a(ec les derni3res inno(ations.
3.1 $mpact sur l#en%ironnement A(ec les nou(elles réglementations pour la protection de l&en(ironnement 9limiter les gaG 8 effet de serre et la destruction de la couche d&oGone:B les fluides frigorig3nes utilisés dans les installations sont en constante é(olution. $n effetB certains fluides encore en ser(ice sont 8 présent interdits alors que de nou(eau% fluides dits naturels sont de plus en plus utilisés. A(ec toute installation de froid commercialB il est donc important de considérer les aspects liés 8 l&utilisation des fluides frigorig3nes pour Ltre en conformité a(ec les nou(elles directi(esB tout en ayant une (ision sur le long terme. !ertains fluides utilisés au>ourd&hui risquent en effet d&Ltre interdits dans quelques années. ;n (a ainsi essayer de fa(oriser au ma%imum les solutions dont l&impact sur l&en(ironnement est moindre. ?a qualité en(ironnementale d&un fluide frigorig3ne est "asée sur plusieurs crit3res @ •
;/P ou ;Gone /estruction Potential @ cette mesure est rapportée 8 la référence du 411B qui a un potentiel de destruction de l&oGone stratosphérique de 1.
•
0NP ou 0lo"al Narming Potential @ cette mesure donne le potentiel de réchauffement climatiqueB ou effet de serreB en équi(alent de =g de !; 2 9le !;2 a un 0NP de 1:.
?e ta"leau qui suit donne ces (aleurs pour les fluides frigorig3nes les plus courant @
!lasse
4éfrigérants
!!
411 412 452
!!
422
;/P 0NP (aleur 411 Z 1 =g éq. de !;2 1 #F ., )-5%% .2 5F#) .#
1F7
Mélange de !!
4#,a
!
41#a 4125 41#a
1F 2F, F,
Mélange de !
4##a 4#7c 4#1a
F26 1F5 1F7
2 [1 1
propane J "utane A fai"le effet de serre ammoniac !;2
Figure 1&. 4aleurs 0DP et 56P pour différents réfrigérants.
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Figure 1. Représentation graphi"ue pour les principau7 /F/8 /F/ et F/.
Pour é(aluer l&impact glo"al sur l&en(ironnement d&une installation de froidB il faut considérer d&autres facteurs en plus des deu% précédentes mesures. Pour celaB il e%iste un indicateur @ le $N' ou otal $qui(alent Narming 'mpact. 'l tient compte non seulement du 0NP du fluide considéréB mais aussi de la consommation énergétique de l&installation 9la production d&électricité dégage du !; 2:B du tau% de fuites ainsi que d&autres param3tresB ceci sur la durée de (ie de l&installation. +ous donnons la formule du $N' 8 titre d&information @ $N' Z 90NP % ? % m % n: Q 90NP % m % \ 1 - a uites
reco(ery
] : Q 9 n % $ annual % " :
Perte par récupération $ffet de serre direct
$nergie nécessaire $ffet de serre indirect
0NP Z 0lo"al Narming Potential du réfrigérant 9horiGon 1 ans: n Z durée de l&e%ploitation de l&installation 9en(iron 15 ans: m Z masse de réfrigérant areco(ery Z récupération du fluide en fin de (ie 9peut Ltre estimée 8 75D: $annual Z consommation d&électricité annuelle " Z émission !; 2 J =Nh électrique 9.#1 =g !; 2 J =Nh pour euromi%: ? Z fuite annuelle 9peut Ltre estimée 8 1D:
?ors de la conception d&une nou(elle installation de froid commercial ou encore lors d&un assainissement importantB il faudrait considérer ce facteur et essayer de choisir la solution qui présente le $N' le plus fai"le. 'l est "ien é(ident que d&autres crit3res doi(ent aussi Ltre considérés dans le choi% du fluide frigorig3ne @ thermodynamiques 9pressions et
Froid commercial
températures de fonctionnementB efficacité du cycle:B sécurité 9to%icitéB inflamma"ilité et caract3re e%plosif:B techniques 9sta"ilitéB lu"rificationB détection de fuites: et économiques.
3.1.1
les réfrigérants naturels
•
les réfrigérants halogénés
C&C ?es !! 9chlorofluorocar"ures: sont des su"stances composées uniquement d&atomes de car"oneB de fluor et de chlore. !ette composition implique une grande sta"ilité chimiqueB entraSnant ainsi une haute durée de (ie de ces molécules dans l&atmosph3re. ?es !! sont généralement des réfrigérants ininflamma"les et possédant de "onnes propriétés physiquesB mais poss3dent un effet nocif sur la couche d&oGone. •
411 @ 0roupes centrifuges H"asse pressionI.
•
412 @ $ssentiellement froid domestique et climatisation automo"ileB mais aussi dans les groupes refroidisseurs d&eau centrifuges.
•
41 @ 4ares utilisations en froid tr3s "asse température.
•
41# @ 4ares utilisations en froid tr3s "asse température.
•
411 @ A"andonné a(ant son interdiction.
•
411# @ Pompes 8 chaleur et climatisation de sous-marin.
•
4115 @ luide pas utilisé seulB mais dans le 4-52B mélange aGéotropique tr3s utilisé en
Froid commercial
froid commercial "asse température. ous les !! sont interdits de production depuis 1))5. $n plus de ces fluides pursB on dénom"re de nom"reu% mélanges 8 "ase de !! @ •
452 @ Mélange aGéotrope_ de 422 et de 4115B qui est un !! interdit.
•
45 @ Mélange aGéotrope_ de 4152a et de 412B qui est un !! interdit.
•
45 @ Mélange aGéotrope_ de 42 et de 41B qui est un !! interdit.
aéotrope é%ange de %iquides dont %es p"ases vapeur et %iquide en équi%i#re ont %a m6me composition 7%e point dé#u%%ition demeure constant9. )e dit de mé%ange %iquide qui #out + une température fi(e en gardant une composition constante. )e dit dun mé%ange de réfrigérant qui se comporte comme un f%uide "omog/ne %ors de %a condensation respectivement %évaporation.
'C&C ?es molécules de !! 9hydrochlorofluorocar"ures: sont composées d&atomes de car"oneB de fluorB de chlore et d&hydrog3ne. 'ls sont chimiquement moins sta"les et se dissocient en partie lors de leur passage dans l&atmosph3re. !omme les !!B ils sont pratiquement ininflamma"les et ont de "onnes caractéristiques thermiques. ?eur impact en(ironnemental sur la couche d&oGone est plus réduit que celui des !!. •
422 @ luide frigorig3ne le plus sou(ent utiliséB aussi "ien en froid industriel qu&en climatisation.
•
412 @ 4emplace le 411 dans les groupes centrifuges.
•
412# @ $ssentiellement utilisé dans certains mélanges.
!es fluides sont amenés 8 disparaStre puisque leur production est progressi(ement interdite. $n plus de ces fluides pursB on dénom"re de nom"reu% mélanges 8 "ase de !! 9mélanges de transition pro(isoirement tolérés: @ •
4#1 @ Mélange Géotrope_ de 422B de 4152a et de 412#. /es concentrations di(erses entre ces constituants e%istentB de l8 les 4#1AB 4#1T et 4#1!.
•
4#2T @ Mélange Géotrope_ de 422B de 4125 et de 42).
•
4#,A @ Mélange Géotrope_ de 422B de 41#a et de 4125.
éotrope 7contraire daéotrope9. :n mé%ange éotropique est un mé%ange de réfrigérant qui ne se comporte pas comme un f%uide "omog/ne %ors de %a condensation respectivement %évaporation %es différentes composantes peuvent c"anger détat de mani/re indépendante c"angeant %es propriétés t"ermod$namiques du mé%ange. Ceci peut causer %e d$sfonctionnement de %insta%%ation ainsi que des pro#%/mes de remp%issage en cas de fuite.
'&C ?es ! 9hydrofluorocar"ures: sont des molécules composées d&hydrog3neB de fluor et de car"one. !eu%-ci ont été dé(eloppés ces derni3res années pour remplacer les !! et !!. ?eur inflamma"ilité est lég3rement plus éle(ée que celle des !!B sans pour autant causer des pro"l3mes quelconques. ?es ! sont des gaG 8 potentiel d&effet de serre éle(é. 'ls peu(ent de plus se décomposerB selon leur structureB en acide fluorhydrique 9: et J ou en acide trifluoroacétique 9A:B mais ne sont pas considérés comme appau(rissant la couche d&oGone stratosphérique. •
41#a @ luide frigorig3ne qui a remplacé le 412 en froid domestique et en climatisation
Froid commercial
automo"ile. !&est également un composant ma>eur de la plupart des mélanges de remplacement. •
4125 @ +&est >amais utilisé pur en raison de sa pression critique trop fai"le 966K!:. 'l entre dans la composition de nom"reu% mélanges compte tenu de son pou(oir He%tincteurI.
•
42B 4152a et 41#a @ 'nflamma"les et donc utilisés uniquement en mélange a(ec d&autres composants qui HneutralisentI leur inflamma"ilité.
!es fluides sont ceu% utilisés actuellementB dont l&impact sur l&en(ironnement est limité. $n plus de ces fluides pursB on dénom"re de nom"reu% mélanges 8 "ase de ! 9mélanges ne contenant plus de molécule chlorée: @ •
4##A @ Mélange Géotrope de 4125B de 41#a et de 41#a 9##J52J#:. A noter qu&il est presque aGéotropique.
•
4#7A @ Mélange Géotrope de 42B de 4125 et de 41#a 92J#J#:.
•
4#7T @ Mélange Géotrope de 42B de 4125 et de 41#a 91J7J2:.
•
4#7! @ Mélange Géotrope de 42B de 4125 et de 41#a 92J25J52:.
•
4#1A @ Mélange Géotrope de 42B et de 4125 95J5:.
•
4#1T @ Mélange Géotrope de 42B et de 4125 9#5J55:.
•
457A @ Mélange aGéotrope de 4125 et de 41#a 95J5:.
&luides ( bas effet de serre 'ls sont considérés comme moins inquiétants pour l&en(ironnement car 8 la fois sans action sur l&oGone stratosphérique et d&un fai"le impact sur l&effet de serre. 'ls présentent tous des incon(énientsB soit au ni(eau sécuritéB soit au ni(eau thermodynamique. ;n peut les regrouper en deu% catégories @ ?es hydrocar"ures @ 'l s&agit essentiellement du propane 942):B du "utane 946: et de l&iso "utane 946a:. !es fluides organiques présentent de "onnes propriétés thermodynamiquesB mais sont dangereu% par leur inflamma"ilité. ?e monde du froid s&est tou>ours méfié de ces fluidesB mLme s&ils sont réapparus récemment dans des réfrigérateurs et des mousses isolantes. ?eur utilisation future paraSt peu pro"a"le en climatisation ou en froid commercialB (u le coEt de la mise en sécurité aussi "ien mécanique qu&électrique. ?es produits dits HnaturelsI @ 9+ ou 4717B !;2 ou 47##B eau ou 47#:. •
?&ammoniac 9+ : @ luide inorganiqueB thermodynamiquement e%cellent frigorig3ne pour des températures d&é(aporation comprises entre -5K! et 2K!. Mais c&est un fluide dangereu% @ to%ique et inflamma"le. Malgré tous ces défautsB ses qualités sont telles qu&il est utilisé dans le froid industriel.
•
?e dio%yde de car"one 9!; 2: @ luide inorganiqueB non to%iqueB non inflamma"leB mais peu performant au ni(eau thermodynamique. *on usage impliquerait des pressions éle(ées et des compresseurs spéciau%. 'l peut seulement Ltre intéressant 8 tr3s "asse température 9entre -5 et -5K!:.
•
?&eau 92;: @ luide inorganiqueB "ien entendu sans to%icité. MLme si sa grande enthalpie de (aporisation est intéressanteB il ne se prLte pas 8 la production de froid sous K!. 'l est peu adapté au cycle 8 compression et ses applications sont rares.
Comparatif des fluides frigorifiques ?a figure qui suit présente le comparatif 9par rapport au 422: des principau% réfrigérants utilisésB que ce soit pour les ! ou les fluides 8 fai"le effet de serre.
Froid commercial
Figure 1+. !a*leau comparatif pour différents fluides frigorifi"ues (5roupe de sécurité selon 9 3+ 1- : %stmes de réfrigération et pompes # chaleurs ; 7igences de sécurité et d’en'ironnement8 /9 - /omité uropéen de 9ormalisation8 2).
Froid commercial
3.1.2 +spects lau, pour la 'uisse $n *uisseB l&utilisation des fluides frigorig3nes est réglementée notamment par l&;rdonnance sur les *u"stancesB dont la derni3re modification remonte au a(ril 2B entrée en (igueur le 1er >an(ier 2#. 'l est possi"le de résumer la teneur de cette loi de la faon sui(ante @ •
•
•
interdiction de li"érer des fluides frigorig3nes dans l&atmosph3reB soit o"ligation de les récupérer. interdiction d&utiliser les !! pour les installations neu(es et les meu"les frigo d3s le 1 er >an(ier 1))#. interdiction d&utiliser les !! pour les (éhicules 8 moteur 9d3s le 1 er a(ril 1))6:B pour les mousses isolantes 9d3s le 1er >an(ier 2: et pour les installations neu(es et les meu"les frigo 9d3s le 1 er >an(ier 22:.
?es derni3res modifications portent sur les points sui(ants 9en (igueur d3s le 1 er >an(ier 2#: @ •
interdiction de recharger des appareils ou des installations contenant des !! ou des !!
•
e%ceptions @ les fluides !! peu(ent Ltre utilisés >usqu&8 fin fé(rier 2)B les fluides !! recyclés >usqu&8 fin fé(rier 21#
•
autorisation o"ligatoire pour les installations contenant plus de =g de ! 9correspondant 8 une puissance électrique de 1 8 1.5 =N en(iron:
•
contrle d&étanchéité o"ligatoire pour toutes installations de plus de =g
/e faon synthétiqueB les frigoristes ne disposent actuellement que des ! pour les applications courantes. /epuis 2#B ils sont en principe interditsB mais tolérésB a(ec autorisation ponctuelle pour les installations de plus de =g 9(ous trou(ereG la (ersion pro(isoire du formulaire de demande d&autorisation en anne%e W& A.6 ormulaire pour demande d&autorisation pour installation a(ec plus de =g de ! 9Pro>et:&&:. !ela (a s&accompagner en plus de mesures contraignantes comme par e%emple le contrle de fuitesB annuel et o"ligatoire. $n conséquenceB les nou(elles installations doi(ent Ltre construites a(ec des fluides !B hydrocar"ures ou naturels. /e plusB les propriétaires d&installations frigorifiques auront les o"ligations sui(antes @
demande de dérogation pour les installations e%istantes contenant des !!B et qui ne pourront plus Ltre transformées en 2#
demande d&autorisation pour installations neu(es contenant plus de =g de !
annoncer les installations e%istantes contenant plus de =g de !!B !! et !
réparation immédiate en cas de défaut d&étanchéité annoncé
tenir un li(ret d&entretien
n certain nom"re de ces documents (ous sont donnés 8 titre d&e%emple en anne%e.
3.2 )ubstitution des fluides frigorifiques ?&interdiction des !! ainsi que des !! implique le remplacementB sous une forme ou une autreB du syst3me frigorifique. !e remplacement peut prendre la forme soit @ •
de l&enti3reté de l&installationB ce qui représente une solution simpleB mais généralement coEteuse
•
du réfrigérant par un autre neutre (is-8-(is de la couche d&oGoneB une solution selon le cas difficile 8 réaliser et pou(ant a(oir certaines conséquences sur la production
Froid commercial
frigorifique Pour les installations en fin de (ie ou ayant des pro"l3mes techniques 9inétanchéitéB pannesB mau(aise efficacité énergétiqueB etc.:B le remplacement total de l&installation s&a(3re plus intéressant que la simple su"stitution du réfrigérant. /&un autre ctéB le remplacement du fluide frigorifique peut Ltre réaliséB dans les limites du techniquement possi"leB sur des installations relati(ement neu(es ou étant encore en "on état de fonctionnement. ?es crit3res de choi% entre ces deu% solutions sont multiples et doi(entB entre autresB tenir compte des aspects sui(ants @ •
faisa"ilité technique
•
coEts financiers
•
conditions de garantie du frigoriste
*emp%acement du réfrigérant Tien que la su"stitution du fluide frigorifique soit une solution moins onéreuse que le remplacement total du syst3meB elle n&est pas tou>ours possi"le. ?&installation a été conue pour un réfrigérant au% caractéristiques "ien précises au%quelles celles du nou(eau réfrigérant peu(ent ne pas correspondre. Pour é(iterB ou du moins limiterB les pro"l3mes liés 8 la su"stitution de fluide 9réduction de la puissance frigorifiqueB endommagement du syst3meB etc.:B les propriétés des différents réfrigérants 8 disposition doi(ent correspondre le plus possi"le 8 celles du fluide 8 remplacer. 'l faut notamment faire attention au% points sui(ants @ •
propriétés thermodynamiques du fluide
•
compati"ilité a(ec l&huile du syst3me
•
compati"ilité en(ers les métau% et autres matériau% de l&installation.
?e ta"leau qui suit donne quelques e%emples de fluides de remplacement.
Froid commercial
Applications
ppareils domestiques
)eroidisseurs d4eau
Fluides
Fluides de
actuels
transition
) 1* + )
-P / + 0
5
52
) 11 ) 1* ) 113
) 1* ) 13*$
6 0roid commercial température positive
0roid commercial température négative
0roid $asse température
:limatisation
supposés défnitis ) 13a + ) */ ) *35 ) 13a 6
-P / + 0 ) 1*
52
) 13a
) **
) 5*
6P 7 + 0 1 89:&; 2/" ) **
0roid industriel
Fluides
6 + ) **
) **
) 1 > 1
< 5 + ="& 2 6 + ) 33 &9 *
) 1 + )
) *
5 ) ** ) 5
) 33 ) 1*5 + 0 3
0 5? + -P 22
) 13 a + < * : / + ="& 22
-P 5* + @P ir conditionné
) 1*
3
automo$ile
) 5
0 5? + -P 22
) 13 a
Figure 1,. n'entaire des f luides de remplacement selon les applications.
Pour des installations installées a(ant 1)) en(ironB le simple remplacement du réfrigérant est fortement déconseillé en raison du risque important de fuite et de panne sur l&installation. $n effetB les matériau% d&étanchéité utilisés 8 cette époque ne supportent que tr3s mal les nou(eau% fluides frigorifiquesB "eaucoup plus agressifs.
3.3 )olutions disponibles /e par la taille plutt modeste des installations courantes de froid commercial 9puissance frigorifique inférieure 8 1 =N:B les solutions disponi"les sont plus limitées que pour des installations de production de froid plus importantes 9froid climatique ou industriel:. +ous n&allons donc pas donner un é(entail complet des solutions pour les installations de production de froid en général 9(ous pou(eG consulter pour cela la documentation du séminaire energo H?a production de froidI:B mais plutt nous limiter 8 celles qui sont en(isagea"les pour les installations de froid commercial de petite tailleB autrement dit la plupart des installations que nous allons rencontrer dans les institutions pu"liques de type hpitau%B $M* ou écoles J gymnases.
Froid commercial
3.3.1 E:aporation A(ec la contrainte de place dans les cham"res froides 9on souhaite optimiser le (olume utile: et les températures parfois négati(es ou du moins proches de K!B les installations de froid commercial utilisent presque tou>ours un é(aporateur 8 détente directe placé dans la cham"re froide. n réseau d&eau glacée n&est dans ce cas que difficilement conce(a"leB malgré ses a(antages en terme d&adaptation des températures en fonction de la charge et de réduction des pro"l3mes de fuite de réfrigérant. !ette solution est sou(ent "eaucoup trop coEteuse par rapport 8 une solution 8 détente directe 9en(iron 8 #D plus ch3re:.
3.3.2 "ondensation Pour les applications de froid commercialB le refroidissement du condenseur est dans la plupart des cas assuré par une circulation d&air e%térieurB 8 l&aide d&un simple (entilateur a(ec le condenseur placé 8 l&e%térieur 9en toiture ou en faade:. Pour des fai"les puissancesB on peut mLme imaginer refroidir le condenseur a(ec la circulation d&air du local oR se trou(e la machine frigorifique. 'l est également possi"le de récupérer la chaleur du condenseur pour le préchauffage de l&eau chaude sanitaireB a(ec en complément un refroidisseur 8 air lorsque le "allon de récupération est chargé. !ette solution a l&incon(énient de dégrader quelque peu le !;P de la machine en la faisant tra(ailler 8 une température de condensation plus éle(ée C par contre elle permet de récupérer cette énergie. 'l s&agit dans ce cas de faire le "ilan entre la consommation électrique supplémentaire et la chaleur économisée pour l&eau chaude sanitaire.
3. *ou%elles technologies /e nou(elles techniques e%istent pour rendre le circuit frigorifique étanche 9Géro fuites:. !&est d&ailleurs une des modifications importantes des nou(elles directi(esB a(ec contrle o"ligatoire des fuites. Par e%empleB tous les raccords ne sont plus (issésB mais "rasés ou soudés. /es économies d&énergie peu(ent Ltre réalisées grce 8 l&utilisation des nou(elles inno(ations techniques et technologiquesB principalement au tra(ers du choi% des fluides frigorig3nesB de l&utilisation de compresseur de nou(elle générationB de mise en place de récupération de chaleur ainsi que d&un matériel de régulation adapté. 'l est également possi"le d&a"aisser les coEts d&e%ploitation par une meilleure adaptation de l&installation au% "esoins de l&utilisateur. 'l est é(ident que toutes ces mesures (isant 8 réduire les coEts d&e%ploitation de l&installation frigorifique ne s&appliquent "ien que pour des installations d&une certaine taille. $n effetB dans ce casB il est alors plus facile d&amortir les in(estissements supplémentaires par la réduction des frais d&énergie. $n raison des coEts sou(ent éle(és de ces nou(elles technologies et possi"ilités de réglageB ces mesures sont que rarement appliquées au% petites installations. Par e%empleB le coEt d&un détendeur électronique pour la régulation de l&é(aporation est de 6 8 1F.- !B alors qu&un mod3le standard thermostatique ne coEte que 1 8 25.- !. ?es nou(elles technologies au>ourd&hui disponi"les sont les sui(antes @
détendeurs électroniques
compresseurs scroll ou 8 (is pour les plus grosses puissances
réglage par (ariation de (itesse
régulation de nou(elle génération pour les températures de condensation et d&é(aporation
Froid commercial
régulation de nou(elle génération pour les cycles de dégi(rage 9sondes de température couplées 8 une sur(eillance de la pression d&é(aporation:
etc.
Froid commercial
4. acteurs influen!ant le "#$ Plusieurs facteurs influencent les performances d&une machine frigorifique. 'l s&agit donc de tra(ailler a(ec les meilleures performances possi"les afin de diminuer la consommation d&électricité du compresseur. +ous passons en re(ue les différents facteurs en essayant de mettre en relief la sensi"ilité du syst3me 8 ces param3tres. ?a figure ci-dessous présente le cycle du cas de "ase pour l&é(aluation des facteurs qui influencent le !;P 9cycle au 41#aB température de condensation 5K!B température d&é(aporation <1K!B puissance frigorifique 5 =N:. "@"
'C8 B %.3% 7 2 5
4
T4 B 33.% >"7
" B 6.43 7
T2 B 6).% >"7
T" B 35.% >"7
3 T3 B 6).% >"7
T5 B 26.4 >"7
B 1.54 7 m B %.%31 s7 E B 5.%% 7
TE B ?1%.% >"7
6
T( B ?5.% >"7 (
6 B %.24 7
)
1
T1 B (.1 >"7
T) B ?4.% >"7
=E=ICE=+AT B =134a
"#$ B 3.25% "#$F B 3.2(3
"+=A#T B
%.56
Figure 2. /%cle de la configuration de *ase.
.1 +empérature de condensation /e faon généraleB plus la température de condensation est "asseB et plus le !;P de la machine sera éle(é. ?a température de condensation est plutt limitée (ers le haut en raison de pro"l3me de haute pression dans le réseau frigorifique. +ous donnonsB 8 titre d&e%empleB le cas d&une machine frigorifique au 41#a d&une puissance froid de 5 =N pour une température d&é(aporation de -1K!. +ous allons comparer le !;P pour des températures de condensation de 25K! 8 #5K!. ?e graphique qui suit présente l&é(olution du !;P en fonction de la température de condensation.
Froid commercial
Influence de la tem prature de condensation &ac/ine au =134a de 5 froid ? Temprature d-:aporation ?1%>" 5 #.5
#.)
# .75
.5
.25
2.,#
$ #2.5 "
2.51
2 1.5 1 .5 2
25
5
#
#5
5
temprature de condensation >"7
Figure 21. 'olution du /0P selon la température de condensation.
;n constate que la diminution de la température de condensation de 2K! 9passage de #5 8 25K!: s&accompagne d&une augmentation du !;P de 75D.
.2 +empérature d#é%aporation /e faon généraleB plus la température d&é(aporation est éle(éeB et plus le !;P de la machine sera éle(é. ?a température d&é(aporation doit toutefois rester suffisamment "asse pour permettre de garantir les températures dans les différentes cham"res froides. +ous donnonsB 8 titre d&e%empleB le cas d&une machine frigorifique au 41#a d&une puissance froid de 5 =N pour une température de condensation de 5K!. +ous allons comparer le !;P pour des températures d&é(aporation de -#K! 8 K!. ?e graphique qui suit présente l&é(olution du !;P en fonction de la température d&é(aporation.
Froid commercial
Influence de la tem prature d-:aporation &ac/ine au =134a de 5 froid ? Temprature de condensation 35>" 5 #.5
#.#)
# .7)
.5 .25
2.,2
$ #2.5 "
2.#6 2.16
2
1.)2 1.7
1.5
1.52
1 .5 -#5
-#
-5
-
-25
-2
-15
-1
-5
temprature d-:aporation >"7
Figure 22. 'olution du /0P selon la température d’é'aporation.
;n constate que l&augmentation de la température d&é(aporation de 2K! 9passage de -2 8 K!: s&accompagne d&une augmentation du !;P de plus de ,D.
.3 +au" de charge 0énéralementB pour des machines frigorifiques a(ec des compresseurs 8 pistonsB le !;P est plus éle(é en charge partielle qu&8 pleine charge. 'l ne faut cependant pas que le tau% de charge descende en dessous de 25D en(ironB sans quoi le !;P diminue fortement. ?a figure qui suit illustre l&é(olution générale du !;P en fonction du tau% de chargeB a(ec et sans (ariation de fréquence 9e%emple pour un gros compresseur 8 pistons:. E:olution du "#$ selon le tau, de c/are +:ec et sans :ariation de fr*uence
$ # "
sans (ariateur a(ec (ariateur Poly. 9sans (ariateur: Poly. 9a(ec (ariateur:
D
1D
2D
D
#D
5D
6D
7D
,D
tau, de c/are 7
Figure 23. 'olution du /0P selon le tau7 de charge.
)D
1D
5
Froid commercial
?e plus sou(entB le tra(ail en charge partielle s&accompagne d&une augmentation de la température d&é(aporation et d&une diminution de la température de condensationB ce qui participe 8 l&augmentation générale du !;P de l&installation. Pour les installations de froid commercial de petite tailleB le compresseur tra(aille en tout ou rienB il n&y a donc pas de (ariation du !;P selon la charge. +ous n&allons donc pas trop nous attarder sur ce pointB (ous pou(eG consulter la documentation du séminaire energo W&Production de froid&& pour plus de détails.
Froid commercial
5. &esures d’optimisation n certain nom"re de solutions techniques ainsi qu&une maintenance rigoureuse permettent de fortement réduire la consommation énergétique du syst3me. +ous présentons dans ce chapitre les mesures d&optimisation qu&il est possi"le de réaliser sur une installation e%istanteB a(ec peu ou pas du tout d&in(estissementB afin de diminuer les consommations d&énergie et ainsi diminuer les coEts d&e%ploitation. *elon la technologie des installations e%istantesB toutes ces mesures ne s&appliquent pas forcément pour toutes les installations de froid commercial. 'l s&agit donc d&adapter ces mesures 8 chaque cas pratique et pour chaque situation. ;n (eillera également 8 demander l&a(is d&un e%pert en la mati3reB pour é(iter tout pro"l3me de disfonctionnement. /ans une installation de froid commercialB il n&y a pas que la machine frigorifique qui peut Ltre optimisée. ?a gestion des cham"res froides proprement dite est tout aussi importante pour o"tenir une installation optimale 9gestion des stoc=sB de l&éclairageB ha"itudes des utilisateursB etc.:. ?a gestion des consommateurs d&énergie anne%e est aussi importante 9au%iliairesB c"les chauffantsB etc.:. ?orsque de petits in(estissements sont nécessaires pour réaliser certaines mesures 9détendeur électroniqueB détecteur pour l&éclairageB syst3me de fermeture des portes automatiqueB nou(elle régulation des dégi(ragesB etc.:B il est é(ident qu&il sera plus facile de les >ustifier et donc de les renta"iliser si l&installation est de plus grande taille. +ous donnons donc 8 la fin de ce chapitre une liste de mesures simples qui s&appliquent aussi pour de petites installations. ous trou(ereG encore d&autres suggestions pour optimiser (os installations frigorifiques en anne%e W& A.1 5 points pour économiser l&énergie sur (os meu"les et installations frigorifiques&&.
,.1 Comptage d#énergie !ela ne représente pas (raiment une mesure d&optimisationB mais le comptage d&énergie de (otre installation de(rait faire partie intégrante de toute campagne d&optimisation. $n effetB il est "eaucoup plus facile de >ustifier des in(estissementsB aussi fai"les soient-ilsB lorsque l&on connaSt de faon aussi précise que possi"le la consommation énergétique de l&installation. ?orsque des mesures d&optimisation sont réaliséesB il est également intéressant de pou(oir é(aluer les conséquences de telles mesures par la comparaison des consommations a(ant et apr3s optimisation. !&est une "onne source de moti(ation par la confirmation des résultats o"tenusB ainsi qu&un "on moyen de >ustifier les é(entuels in(estissements aupr3s de (otre direction. /ans la grande ma>orité des installations de froid commercialB ces comptages n&e%istent pas et il est tr3s difficile de connaStre a(ec précision la consommation d&énergie de l&installation. A(ant une campagne d&optimisationB il peut Ltre utile d&installer un comptage pour pou(oir sui(re l&é(olution des consommations. 'ls peu(ent Ltre de deu% types @ •
compteur d&énergie 9électrique: @ pri% "rut entre 25.- et 65.- !B permet de connaStre directement la consommation d&énergie de l&installation
•
compteur d&heures 9compresseur: @ pri% entre 5.- et ,.- !B permet de faire une appro%imation de la consommation d&énergie de l&installation
,.2 +empérature de condensation !omme nous l&a(ons (u précédemmentB la température de condensation a une influence sur les performances de l&installation @ plus elle est "asse et plus le !;P de la machine frigorifique est éle(é. ?&optimisation de cette température de condensation dépend fortement du moyen utilisé pour refroidir le condenseur.
Froid commercial
?orsque l&on optimise la température de condensationB le gain est dou"le @ en a"aissant la température de condensation en fonction de la température e%térieure 9nuitB mi-saisonB hi(er: on augmente la puissance frigorifiqueB tout en diminuant la puissance électrique a"sor"ée. AinsiB la puissance frigorifique étant plus grandeB on diminue les heures de fonctionnement du compresseur tout en consommant moins de =Nh électrique. /es mesures effectuées en rance dans les supermarchés ont démontré un gain annuel compris entre 5 et #D.
5.2.1 =efroidissement J eau perdue 'l y a encore de tr3s nom"reuses installations qui utilisent de l&eau perdue comme refroidissement du condenseur. !e sont d&ailleurs sou(ent les mLmes qui contiennent encore des !! et qui de(raient Ltre assainies suite au% nou(elles directi(es. !e procédé a comme intérLt d&Ltre simple et techniquement peu coEteu%. *on importante consommation en eau 9pou(ant atteindre les ,6 lJh par =N th: fait cependant qu&il n&est gu3re plus réalisé.
Figure 2. Refroidissement # eau perdue du condenseur.
?orsque le condenseur est encore refroidi 8 l&eau perdue 9solution 8 é(iter autant que possi"le X:B les coEts induits par la consommation d&eau sont sou(ent plus importants que les coEts d&électricité pour la machine frigorifique. /ans ce casB l&optimisation de la température de condensation consiste généralement 8 tra(ailler a(ec une température aussi éle(ée que possi"le 9selon les données du fa"ricantB consulter (otre installateur frigoriste pour les (aleurs 8 respecter:B ceci afin de diminuer le plus possi"le la consommation d&eau. /ans ce casB l&augmentation de consommation électrique a(ec une température de condensation plus éle(ée est largement compensée par la diminution des coEts pour l&eau de refroidissement. 'l s&agit en fait de trou(er l&optimum 9coEts d&e%ploitation minimau%: entre la consommation électrique de la machine frigorifique et la consommation d&eau perdue pour le refroidissement du condenseur. /e faon pratique pour réaliser cette optimisationB on proc3de de la faon sui(anteB lorsque le compresseur est en fonction @ •
on mesure la température de l&eau 8 la sortie du condenseur 9é(acuation de l&eau perdue:
•
on r3gle le dé"it d&eau 9(anne: pour o"tenir une température autour de #K! 9(aleur 8 discuter a(ec le fa"ricant de la machine frigorifique ou a(ec (otre frigoriste:
?orsque le condenseur est encore refroidi 8 l&eau perdueB il est tou>ours intéressant d&é(aluer la renta"ilité du remplacement de ce syst3me par un refroidissement 8 air. $n effetB les coEts
Froid commercial
importants en eau suffisent sou(ent 8 >ustifier un tel in(estissement 9renta"ilité sur 8 # ansB (oir moins pour certaines installations:. Pour estimer les coEts induits par un refroidissement 8 eau perdueB (ous pou(eG procéder de deu% faons @ •
par mesure directe du dé"it d&eau de refroidissement lorsque les machines frigorifiques fonctionnent @ mesurer le temps pour remplir une mesure d&un litre par e%empleB ensuite multiplier ce dé"it par le nom"re d&heures de fonctionnement 9en(iron 5F hJan: pour o"tenir la consommation annuelle
•
par calcul 8 partir de la puissance frigorifique et des températures aller J retour de l&eau de refroidissement
E(emp%e pour une c"am#re froide puissance frigorifique de 1, ; eau de refroidissement de 15 + 40?@m 3 Consommation eau perdue A 71, ; ( 1.4 ( 0.8,9 @ 740 B 159 ( 5000 "@an A 3853 m 3 @an Cot eau perdue A 3853 ( 2.20 A 84-,.= C>?@an facteur de c"a%eur de condensation env. 1.4 pour c"am#re froide 1.- pour congé%ateur
5.2.2 =efroidissement J air ?orsque le condenseur est refroidi 8 airB le coEt du refroidissement est donné par la consommation électrique du (entilateur qui (a faire circuler l&air autour du condenseur. *ur le principeB on cherche 8 régler la température de condensation pour optimiser la consommation électrique du syst3meB entre celle du (entilateur qui refroidit le condenseur et celle du compresseur de la machine frigorifique. Plus la température de condensation est "asse et plus le (entilateur (a consommer d&électricité pour atteindre cette consigneB mais plus le !;P de la machine (a Ltre éle(é et la consommation électrique du compresseur fai"le. 0énéralementB la puissance électrique du (entilateur est "ien plus fai"le que celle a"sor"ée par la machine frigorifique. ;n (a donc chercher le plus sou(ent 8 diminuer la température de condensation autant que possi"le en faisant fonctionner le (entilateur au ma%imumB ceci afin d&augmenter le !;P de la machine et ainsi diminuer la consommation électrique glo"ale de l&installation.
7 / 6 5 4 e u * i r t c e l . n o i t a m m o s n o c
optimum
compresseur machine (entilateurs condenseur total
temprature de condensation >"7
Figure 2$. 0ptimisation température condensation ; condenseur # air.
'l est tout 8 fait imagina"le d&a(oir une consigne de condensation glissante selon la température e%térieure 9atteindre une température "asse demande moins d&électricité lorsque la température e%térieure est "asse:B ou du moins de tra(ailler a(ec deu% consignes
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différentes en hi(er et en été. ?es différentes possi"ilités de réglage ainsi que les modifications 8 apporter au syst3me doi(ent Ltre discutées a(ec (otre installateur frigoriste pour permettre un fonctionnement optimal de (otre installation. n moyen d&adapter la température de condensation 8 la température e%térieure est celui de la méthode dite de la Hhaute pression flottanteI. Au lieu d&utiliser un détendeur thermostatique classiqueB peu adapté 8 la (ariation de pression de condensationB il est plus >udicieu% d&utiliser des détendeurs 8 orifices multiples ouB mieu%B de type électroniqueB qui permettent d&adapter la pression 9et donc la température: de condensation de consigne 8 la température du milieu e%térieur. $n plus d&augmenté l&efficacité énergétique de la machineB cette méthode a également l&intérLt de réduire le temps de fonctionnement du compresseurB et donc d&augmenter sa longé(ité. ?a réduction de la température de condensation est cependant limitée par une pression de condensation minimum 9entre 2 et 25K! pour la plupart des installations:. !elle-ci empLche la formation de gaG 9Hflash-gasI: dans la partie liquide du circuit frigorifiqueB néfaste au "on fonctionnement de l&installation. !ette méthode peut aussi Ltre accompagnée de la mise en (ariation de fréquence du ou des (entilateurs 9(oir sous H5.5 0estion des au%iliairesI:.
,.3 +empérature d#é%aporation !omme nous l&a(ons (u précédemmentB la température d&é(aporation a une influence sur les performances de l&installation @ plus elle est haute et plus le !;P de la machine frigorifique est éle(é. ?a température d&é(aporation est dépendante du milieu ou du procédé 8 refroidirB et est donc difficile 8 optimiser. *eul dans le cas de charges thermiques (aria"les 9typiquement pour une cham"re froide: peut-elle Ltre adaptée grce 8 un syst3me de régulation relié au détendeur électroniqueB qui définit la température du syst3me en fonction de la charge. ne température d&é(aporation optimale de(ra donc dépendre de la charge 8 é(acuer des cham"res froides ainsi que de la température 8 maintenir 8 l&intérieur de ces derni3res C le "ut étant de maintenir la "asse pression d&une centrale frigorifique 9donc la température d&é(aporation: le plus haut possi"le. ?a (ariation de la température d&é(aporation nécessite l&utilisation de détendeurs électroniquesB "eaucoup plus coEteu% que les mod3les thermostatiques. !ette méthode ne s&applique "ien que pour des installations d&une certaine taille. ?a plupart des installations ne disposent pas de cette possi"ilité de réglageB il faut dans ce cas contacter (otre installateur frigoriste pour connaStre les détails et les possi"ilités de (otre installation.
,. ifférentiel de régulation de la température d#é%aporation ?a température de l&é(aporateurB pour un compresseur 8 (itesse fi%eB n&est pas constante @ elle (arie entre deu% ni(eau% de températures qui ser(ent de référence pour le déclenchement et l&arrLt de l&installation frigorifique 9méthode du Htout ou rienI:. ?a température moyenne entre ces deu% ni(eau% correspond 8 la température nominale requise. Vuand la température supérieure est atteinteB un syst3me de régulation fait fonctionner l&installation frigorifique >usqu&8 ce que la température limite inférieure soit o"tenue. ?&écart entre ces deu% températuresB appelé Hdifférentiel de températureI 9ou hystérésis:B r3gle le mode de fonctionnement de l&installation@ plus celui-ci sera grandB plus la fréquence de fonctionnement du syst3me sera réduiteB mais plus la durée de fonctionnement de l&installation sera longue. Pour optimiser l&installationB il est nécessaire d&utiliser un différentiel réduit. Plus l&écart de température est grandB plus la température d&é(aporation réellement atteinte est "asse. ?a consommation électrique du compresseur s&en trou(e également accrueB et la température du milieu ou du procédé 8 refroidir perd en sta"ilité. ?&impact de cette méthode (arie en
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fonction de la charge thermique @ une réduction du différentiel de température de 2K! est plus efficace pour des charges thermiques partielles "asses qu&éle(ées. ?&incon(énient ma>eur de cette mesure est que le compresseur est déclenché plus fréquemmentB ce qui augmente son usure et diminue sa longé(ité.
Figure 2&. Différentiel de réglage de la température d’é'aporation.
,., estion des au"iliaires ?es composants au%iliaires du syst3me frigorifiqueB c&est-8-dire essentiellement les (entilateurs pour une installation de froid commercial 9également les pompes pour les plus grosses installations:B peu(ent "énéficier de l&adaptation de la puissance électrique de leur moteur en fonction du "esoin frigorifique. Pour les (entilateursB cette technique est principalement intéressante dans le cas de l&utilisation de la haute pression flottante pour le réglage de la température de condensation. ?a solution classiqueB en l&occurrence réduire le nom"re de (entilateurs en fonctionnementB ne permet qu&une adaptation étagée du dé"itB et entraSne une mau(aise répartition de l&air sur le corps d&échange 9une grande partie s&échappant alors par les orifices de (entilateurs 8 l&arrLt et non plus le long du corps d&échange:. ?a régulation 8 dé"it d&air (aria"le permet d&é(iter ces incon(énientsB et donc d&améliorer l&efficacité énergétique du syst3me. ?es pompesB tout comme les (entilateursB peu(ent par l&entremise de la (itesse (aria"le adapter leur dé"it en fonction des "esoins réels de l&installation. !e type de régulation en dé"it (aria"le 9installation de (ariateur de fréquence: est économiquement de plus en plus intéressante a(ec la diminution des pri% des (ariateurs. 'l n&est donc pas inutile d&estimer la renta"ilité d&une telle mesure pour la modification d&une installation e%istante qui ne disposerait pas de (ariation de fréquence. $n r3gle généraleB les (entilateurs des é(aporateurs fonctionnent non-stop. 'l est possi"le de les asser(ir 8 la température de la cham"re froideB ce qui réduit leur fonctionnement de faon sensi"le. outefoisB il faudra alors contrler que la température ne peut pas s&éle(er de faon localeB endommageant ainsi les denrées stoc=ées.
,./ 0ariation de %itesse du compresseur !omme pour les au%iliaires et 8 partir d&une certaine puissance électriqueB la mise en (ariation de fréquence du compresseur peut Ltre une mesure renta"le. ?es performances énergétiques de l&installation peu(ent Ltre améliorées en faisant (arier la (itesse de rotation du compresseur. ?a (ariation de la (itesse de rotation est généralement réalisée par (ariation de fréquence. !ette méthodeB fonctionnant grce 8 un syst3me électroniqueB permet une régulation précise de la production frigorifique en fonction de la puissance électrique du compresseur. ?a igure 2 donne un e%emple de l&influence de la
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(ariation de fréquence sur le !;P d&une machine. ?es intérLts de cette méthode par rapport 8 celle du compresseur 8 (itesse fi%e et 8 régulation par différentiel de température sontB entre autresB l&augmentation de l&efficacité énergétique du syst3me 9surtout en charge thermique partielle et (ariante:B et une utilisation plus souple du moteur 9augmentation de la longé(itéB réduction du courant de démarrage:. !ependantB cette méthode se prLte moins "ien au% compresseurs 8 pistons qu&8 ceu% de type *croll ou 8 (is. 'l faudra donc se renseigner aupr3s d&un spécialiste frigoriste pour (érifier la faisa"ilité d&une telle mesure sur (otre installation. /e plusB l&installation d&un (ariateur de fréquenceB sur des machines de petite puissanceB augmente considéra"lement le pri% de l&installation 9>usqu&8 trois fois supérieur:. ;n peut raisonna"lement en(isager une (ariation de (itesse du compresseur pour des puissances électriques 8 partir de # =N en(iron.
,. estion des cycles de dégi%rage ?e dégi(rage des é(aporateurs représente un point important de l&optimisation d&une installation de froid commercial. !omme nous l&a(ons (u plus hautB la formation de gi(re sur l&é(aporateur diminue sensi"lement les performances de l&installation frigorifique. ?&optimisation du dégi(rage est relati(ement comple%e etB le plus sou(entB fait appel 8 une méthode itérati(e. $n effetB une fréquence de dégi(rage trop éle(ée peut entraSner une surconsommation en énergie de la part du syst3me de dégi(rageB alors qu&une fréquence trop réduite nuira 8 l&efficacité énergétique de l&installation. 'l s&agit donc de trou(er un optimum entre ces deu% contraintes. *ur les nou(elles installationsB il e%iste différents syst3mes de dégi(rage HintelligentsI qui s&adaptent automatiquement en fonction de la présence effecti(e ou non de gi(re sur l&é(aporateur. ;n peut donc dire que ces syst3mes s&optimisent automatiquement. Par contreB ces syst3mes n&e%istent pas sur la plupart des installations de froid commercial e%istantesB oR les cycles de dégi(rages sont commandés par une simple horloge. /ans ce casB il s&agit d&optimiser la fréquence ainsi que la durée des cycles. /ans certains casB il peut Ltre intéressant de modifier le syst3me de dégi(rage en installant par e%emple des sondes de fin de dégi(rage. ?es paragraphes qui sui(ent présentent les possi"ilités ainsi que les méthodologies 8 sui(re pour l&optimisation du dégi(rage des é(aporateurs.
5.(.1 Di:rae par rsistance lectri*ue *ur la plupart des installations de froid commercialB le dégi(rage des é(aporateurs se fait 8 l&aide d&une résistance électrique qui (a chauffer et faire fondre le gi(re. $n généralB la régulation des cycles de dégi(rage se fait dans ce cas sur simple horloge. +ous présentons au% paragraphes qui sui(ent les différents aspects qu&il faut considérer pour optimiser un tel syst3me de dégi(rage.
urée et fréquence des cycles 'l est relati(ement difficile de donner des durées et des fréquences standards pour les cycles de dégi(rage. $n effetB ils peu(ent Ltre tr3s (aria"les selon les conditions d&utilisation des cham"res froides. ?a formation de gi(re sur l&é(aporateur dépend essentiellement de la teneur en eau de l&air dans les cham"res ainsi que de la température de surface de l&é(aporateur @ plus l&air est humide et plus la surface de l&é(aporateur est froideB plus la formation de gi(re sera rapide et importante. ?ors de la mise en ser(ice de (otre installationB (otre frigoriste configure l&horloge de dégi(rage selon son e%périence personnelle et selon des r3gles empiriques. 'l est cependant recommandé d&o"ser(er la formation de gi(re a(ant et apr3s les cycles de dégi(rage afin de
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régler au mieu% la durée et la fréquence des dégi(rages. !omme la formation de gi(re est plus importante en été 9humidité plus importante dans l&air am"iant:B il est préféra"le de faire ces contrles en période esti(ale lorsque le risque de gi(re est plus éle(é. A(ant toute optimisation des cycles de dégi(rageB il faut s&assurer que le dégi(rage actuel soit efficace. ?a premi3re chose 8 (érifier est la qualité du dégi(rageB c&est-8-dire la fusion compl3te du gi(re 8 la fin du premier cycle dans la >ournée. *i la durée du premier cycle n&est pas suffisanteB les prochains cycles ne seront non plus pas efficaces. A(ant de réduite le nom"re de cycles de dégi(rageB il faut donc que la durée des cycles soit suffisante. $nsuite et seulement lorsque le nom"re de cycles sem"le optimalB il est alors possi"le d&essayer une réduction de la durée des dégi(rages. Par e%empleB si le gi(re n&a pas totalement disparu 8 la f in d&un cycleB il faudra alors songer 8 augmenter la durée de ce dégi(rage. *i aucune formation de gi(re n&est (isi"le >uste a(ant un cycle programmé de dégi(rageB on peut essayer de supprimer ce cycle ou du moins le retarder.
$nstant des dégi%rages dans la ournée ?&instant des dégi(rages au cours de la >ournée est aussi un param3tre important pour garantir des performances optimales de (otre installation frigorifique. $n généralB la formation de gi(re sur l&é(aporateur est moins importante lorsque les charges 8 é(acuer sont fai"les et lorsqu&il y a peu d&ou(erture de portes pour sortir ou entrer des aliments. 'l est donc sou(ent superflu de dégi(rer la nuitB ou alors les cycles peu(ent Ltre au minimum réduits durant cette période. A titre indicatifB on pourrait imaginer la répartition des cycles au cours de la >ournée de la faon sui(ante 9"ase pour # cycles: @
n cycle 8 22 heures
n cycle 8 7 heures
n cycle 8 11 heures
n cycle 8 16 heures
n cycle supplémentaire 8 2 heures du matin serait certainement superflu et pourrait ainsi Ltre supprimé. 'l y a cependant un a(antage 8 dégi(rer la nuit @ comme le compresseur fonctionne 8 fai"le charge et qu&il y a peu de pertur"ations e%térieuresB le dégi(rage sera alors plus efficace et plus rapide. /e plusB la température de la cham"re froide en sera moins pertur"éeB garantissant ainsi une plus grande sta"ilité au% denrées stoc=ées.
)onde de début ou de fin de dégi%rage ne régulation des cycles de dégi(rage a(ec sondes de dé"ut et de fin de dégi(rage est une "onne alternati(e 8 la régulation par simple horloge. 'l en e%iste de plusieurs types mais le principe reste le mLme @
'l s&agit de détecter la présence de gi(re sur l&é(aporateur 8 l&aide de capteurs 9le plus sou(ent des sondes de température: afin d&enclencher etJou de déclencher le dégi(rage.
?a présence de gi(re se traduit par une température de surface de l&é(aporateur autour de K! 9glace: alors qu&en fonctionnement sans gi(re cette température est celle de la cham"re froide.
/es syst3mes simples et relati(ement peu coEteu% e%istent pour modifier les régulations par horloge a(ec des sondes de dé"ut etJou de fin de dégi(rage. 'l faut dans ce cas consulter (otre frigoriste pour connaStre les solutions qu&il peut (ous proposer.
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5.(.2 +utres s;stèmes de di:rae /&autres syst3mes de dégi(rage e%istent mais ils sont peu répandus dans les applications de froid commercial de petite taille. 'l s&agit des modes sui(ants @ •
tilisation des gaG chauds du compresseur @ ce syst3me a l&a(antage d&utiliser la chaleur perdue du condenseur pour fondre le gi(re sur l&é(aporateur. Par contreB il nécessite une conduite supplémentaire ainsi qu&un syst3me de régulation asseG é(olué. Pour cette raisonB on ne le rencontre que sur de grosses installations oR les coEts d&e%ploitation sont éle(és.
•
Aspersion d&eau @ on peut utiliser de l&eau préchauffée par la récupération de chaleur sur le condenseur pour faire fondre la glace de l&é(aporateur. !e syst3me est utilisé notamment dans les cham"res froides de fruits et légumes oR un fort tau% d&humidité améliore la conser(ation des produits stoc=és.
•
entilation a(ec l&air am"iant de la cham"re @ cette technique utilise l&air am"iant de la cham"re pour fondre le gi(re de l&é(aporateur. !ette méthode est de moins en moins utilisée en raison du fai"le différentiel de température entre le gi(re et l&air de la cham"re qui prolonge la durée du dégi(rage. !e syst3me peut mLme Ltre utilisé dans des cham"res de congélation C la glace est alors supprimée par su"limation.
!omme ces syst3mes de dégi(rage sont peu répandus dans les installations de froid commercial qui font l&o">et de ce séminaireB nous n&allons pas nous attarder sur les mesures d&optimisation qui peu(ent Ltre prises dans ce cas. /e plusB la consommation d&énergie de ces syst3mes étant moins importante que celle des dégi(rages électriquesB le potentiel d&optimisation en est également réduit.
,. estion des chambres froides *ur une installation de froid commercialB il faut non seulement e%ploiter la machine frigorifique de faon optimaleB mais aussi les cham"res froides qui en dépendent. A ce ni(eauB il faut sur(eiller les points qui sui(ent.
5.).1 'tocae des aliments et produits /ans la mesure du possi"leB on essaie d&a(oir une cham"re froide pour chaque type d&alimentsB ou du moins de regrouper les aliments dans les différentes cham"res froides selon les températures de stoc=age requises.
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Figure 2. toc
;n ma%imise le (olume utilisé dans les cham"res froides C une cham"re froide sous-utilisée est un consommateur d&énergie superflu. ;n essaie donc de gérer les stoc=s de faon 8 optimiser le tau% d&occupation des cham"res froides. ?orsqu&une cham"re froide est (raiment peu utiliséeB on peut essayer de la mettre hors-ser(ice et de regrouper les produits dans un mLme espace. ;n é(ite également de stoc=er dans des cham"res froides des aliments qui n&ont pas "esoin d&Ltre réfrigérer 9conser(esB "oissonsB etc.:. ;n profite au ma%imum du refroidissement gratuitB c&est-8-dire qu&on (a laisser refroidir les aliments chauds 9plats préparés: 8 température am"iante a(ant de les refroidir dans une cham"re froide. /e faon généraleB tous les produits entrés en cham"re froide de(raient Ltre au ma%imum 8 température am"iante 9en(. 22K!:.
5.).2 Disposition des c/ambres selon les tempratures ?orsque l&on dispose les cham"res froidesB on essaie de minimiser les écarts de température entre l&intérieur de la cham"re et le milieu en(ironnant. AinsiB on é(ite de placer une cham"re ou une armoire froide 8 pro%imité directe d&une source de chaleur 9par e%emple un four ou une cuisini3re:. ?orsque plusieurs cham"res sont im"riquées les unes dans les autresB on (a tou>ours de la température la plus haute (ers la plus "asse 8 mesure que l&on progresse (ers l&intérieur des cham"res 9par e%emple on entre dans une cham"re froide 8 #K! pour ensuite a(oir acc3s 8 une cham"re de congélation 8 -1,K!:.
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cham"re de congélation -1,K!
cham"re froide positi(e
Figure 2+. 7emple de disposition de cham*res froides.
5.).3 +daptation des tempratures ?es températures des cham"res froides doi(ent Ltre adaptées selon la nature des aliments qu&elles contiennentB ceci en respectant les directi(es sur les denrées alimentaires 9(oir plus haut sous W&2.# $%ploitation d&une installation de froid commercial I:. ?a mise en place d&un auto-contrle facilite l&optimisation des températures des différentes enceintes en donnant le moyen de sur(eiller en permanence l&é(olution de ces températures. 'l s&agit donc de rele(erB de contrler et de consigner les températures une fois par >our sur une feuille "ien (isi"le. *ur certaines installations 9surtout congélation:B cet auto-contrle est encore couplé 8 une centrale d&alarmes qui sur(eille les températures des enceintes frigorifiques.
Figure 2,. Rele'és "uotidiens des températures a'ec centrale d>alarmes.
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ype dFaliment ransport *toc=age (iande 7 2 (iande hachéeB produits 8 "ase de (iande hachée 5 2 crueB émincé autres produits 8 "ase de 7 5 (iande poissonsB crustacésB mollusquesB 2 2 échinodermesB entiers ou découpés produits surgelés -1, -1, (iande congelée destinée 8 la transformation en tant -12 que produit intermédiaire produits laitiers 5 5 o(oproduits pasteurisés 5 5 salades mi%tes et légumes 12 12 prLts 8 lFemploi
ente 5 5 5
2 -1,
5 5 12
Figure 3. ?per@u des températures recommandées dans les cham*res froides.
!ette mesure est d&autant plus importante pour les cham"res froides négati(esB l8 oR les degrés coEtent chers en électricité. AinsiB la température d&une cham"re de congélation ne de(rait en aucun cas Ltre inférieure 8 -2K!B la (aleur limite étant de -1,K! selon l&ordonnance sur les denrées alimentaires. Par e%emple pour une cham"re de congélation de 1 m 9ht % lar % lon Z 2 % 2 % 2.5 m: placée dans un milieu am"iant 8 22K!B l&augmentation de température de -22K! 8 -1,K! s&accompagne d&une diminution des pertes thermiques 9donc de la puissance frigorifique nécessaire: de plus de 1D. ?a consommation d&énergie électrique sera donc diminuée d&autant. $ertes J tr a:ers les parois de la c/ambre froide
$ertes J tr a:ers les parois de la c/ambre froide
tot K 363.( 7
tot K 4%1.6 7 5 K 59.%3 7
5 K 65.22 7
long Z 2.5
long Z 2.5
3 K 52.69 7
4 K 65.)6 7
3 K 5).1) 7
4 K (2.(2 7
Tint K ?1) ders "7
Tint K ?22 ders "7
2 K 65.)6 7
2 K (2.(2 7
1 K 52.69 7 haut Z 2
1 K 5).1) 7 6 K 6(.53 7
larg Z 2
haut Z 2
6 K (4.54 7
larg Z 2
Figure 31. nfluence de la température d’une cham*re de congélation sur les pertes thermi"ues.
?&adaptation des températures dans les cham"res froides 9réglage du fonctionnement des é(aporateurs: doit Ltre réalisée par (otre spécialiste ou (otre installateur frigoriste.
,.4 estion de l#éclairage des chambres froides ?&éclairage dans les cham"res froides représente une source de chaleur relati(ement importante. 'l contri"ue donc 8 réchauffer l&am"iance de la cham"re et augmente ainsi la
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charge thermique 8 é(acuer par l&installation de froid commercial. Pour cette raisonB il est important de gérer cet éclairage de faon optimale. $n toute logiqueB on essaie d&utiliser l&éclairage des cham"res froides uniquement lorsque l&on se trou(e dans la cham"reB que ce soit pour entrer ou sortir des produits. ?a mani3re la plus efficace d&atteindre cet éclairage optimal est de placer un détecteur 9a(ec minuterie: 8 l&intérieur de chaque cham"reB qui enclenche l&éclairage seulement lors de mou(ement dans la cham"re froide. ?a plupart des installations ne disposent pas de ce type d&équipement. ?orsque l&éclairage est tr3s mal utilisé 9par e%emple enclenché en permanence X:B il peut Ltre renta"le d&installer des détecteurs dans les différentes cham"res froides. AinsiB on (a non seulement économiser l&électricité pour l&éclairageB mais aussi diminuer la consommation de l&installation frigorifique en diminuant la charge 8 é(acuer. /ans la plupart des casB on cherche tout au moins 8 signaler 8 l&utilisateur de faon tr3s claire 9(oyant 8 l&e%térieur des cham"res froides: lorsque l&éclairage est enclenché 9(oir sous W&5.11 *ensi"ilisation des utilisateurs&&:. /e cette faonB on tente de rappeler 8 l&utilisateur qu&il doit éteindre l&éclairage. $n effetB lorsque la porte de la cham"re froide est ferméeB il n&y a sou(ent aucun autre moyen que d&ou(rir la porte pour (érifier que l&éclairage soit "el et "ien éteint. $n plus de la gestion de l&éclairageB le choi% du type de source lumineuse est aussi important. ;ptimiser l&intensité lumineuse au% "esoins réels et utiliser des lampes 8 "asse consommation d&énergie ou des tu"es fluorescentsB réduisant ainsi la charge thermique due 8 la lumi3re artificielleB fait également partie d&une "onne gestion de l&éclairage. ?&utilisation d&oules économiques n&est cependant pas recommandée dans les cham"res de congélation en raison d&un mau(ais fonctionnement de ce type d&oules 8 "asse température 9pro"l3mes d&allumage et de longé(ité:. 'l faut donc utiliser des tu"es fluorescents dans ce cas.
,.15estion des é%entuels c6bles chauffants !ertaines cham"res froides sont équipées de c"les chauffantsB le plus sou(ent dans les portes pour é(iter qu&elles ne HcollentIB mais parfois aussi dans le sol pour é(iter la formation de gel au sol 9danger de chute: ou la condensation sur les surfaces froides dans les locau% situés au-dessous de la cham"re froide. !es c"les chauffants ser(ant 8 empLcher la formation de gel ou de gi(reB il est é(ident qu&ils ont lieu d&Ltre uniquement dans les cham"res froides négati(es 9ou 8 température proche de K!:. $n conséquenceB lorsque de tels c"les chauffants sont installés dans des cham"res froides 8 températures positi(esB l&optimisation de ces c"les consiste simplement 8 les dé"rancher puisqu&ils ne sont d&aucune utilité. /ans les cham"res froides négati(esB il s&agit de (érifierB et d&adapter le cas échéantB que la température de consigne 8 maintenir par ces c"les chauffants soit >uste positi(e 9autour de 2 8 K!:. Afin de diminuer la consommation résiduelle de ces c"lesB il est également possi"le d&installer une horloge de commande qui les enclenche et les déclenche alternati(ement 9par e%emple 15 minutes ;+B 15 minutes ;:. ;n trou(e également des c"les chauffants dans les (itrines de présentationB pour é(iter la condensation sur les (itres. 'l e%iste des syst3mes de régulation intelligente qui tiennent compte de la température et du degré d&hygrométrie dans la (itrine.
,.11 )ensibilisation des utilisateurs ne installation de froid commercial est une installation H(i(anteIB c&est-8-dire que son e%ploitation dépend fortement du comportement de ses utilisateurs 9personnel de cuisineB etc.:. ?orsque l&on souhaite optimiser le fonctionnement de son installation et ainsi diminuer les coEts d&e%ploitationB il ne faut pas négliger cette influence. 'l s&agit donc de sensi"iliser les
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utilisateurs afin de concerter les efforts de chacun C le ser(ice technique prend des mesures pour réduire la consommation d&énergieB les utilisateurs peu(ent donc en faire autant. ne information et des directi(es claires doi(ent donc Ltre données au% utilisateurs sur les points que nous a(ons dé>8 a"ordés en partieB pour rappel @ •
respecter les températures requises selon le type de marchandise
•
gérer les stoc=s de faon optimale
•
profiter du refroidissement gratuit a(ant d&entrer les marchandises dans les cham"res froides
•
n&utiliser l&éclairage que lorsque l&on est 8 l&intérieur des cham"res froidesB sinon l&éteindre
•
refermer systématiquement les portes des cham"res froides pour é(iter un apport trop important de chaleur et d&humidité de l&e%térieur
'l est é(ident que toutes ces mesures ne doi(ent pas Ltre trop contraignantes pour garantir un tra(ail agréa"le au personnel ainsi que l&hygi3ne des produits.
,.12 )ynth7se des mesures simples applicables au" installations de petite taille +ous a(ons présenté un certain nom"re de mesures d&optimisation des installations de froid commercialB parmi lesquelles certaines ne sont applica"les 9ou renta"les: que pour de grosses installations. +ous donnons ci-dessous une liste de mesures simples et peu coEteuses qui peu(ent Ltre mise en u(re aussi pour des installations de tr3s fai"le puissance @
4églage du dé"it d&eau de refroidissement des condenseurs 8 eau perdue afin de minimiser les consommations d&eau 9température de condensation 8 (oir a(ec son frigoriste:
Adaptation des températures des cham"res froides selon les e%igences des différents produits 9mettre une priorité sur les cham"res de congélation qui ne de(raient pas Ltre en dessous de <2K!:
!ontrle et adaptation des cycles de dégi(rage selon les o"ser(ations de la présence effecti(e de gi(re sur les é(aporateurs 9horloge:
'nstallation d&un syst3me de fermeture automatique des portes 9limite les apports de chaleur lorsque les portes restent ou(ertes:
0estion intelligente de l&éclairage 9choi% des luminaires et commande par détecteur:
;n peut aussi imaginer les actions un peu plus conséquentes ci-dessous @
$(aluation de la renta"ilité du remplacement des refroidissements 8 eau perdue par des condenseurs 8 air
0estion des dégi(rages a(ec sondes de dé"ut et de fin de cycle
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6. 'olutions lors d’assainissement ?ors de l&assainissement d&une installation e%istante 9ou pour une installation neu(e:B on fera attention au% différents points que nous a(ons dé>8 a"ordés plus hautB ceci afin de disposer d&une installation conforme du point de (ue légal 9choi% des fluides frigorig3nes: et qui pourra Ltre e%ploitée de faon optimale 9(ariation de fréquenceB détendeur électroniqueB (ariation des températures de fonctionnement en fonction de la charge et de la température e%térieureB etc.:. A la différence d&une installation neu(eB lors de l&assainissement d&une installation e%istanteB il est possi"le de mesurer la consommation électrique 9ou mieu% encore la puissance frigorifique: afin de (érifier le dimensionnement de l&installation et d&adapter si nécessaire la puissance de la nou(elle installation. +ous essayons de donner dans ce chapitre l&é(entail des solutions 8 é(aluer 9ou du moins 8 en(isager: ainsi que les points ou crit3res importants pour sélectionner la solution finale lors de l&assainissement d&une installation e%istante ou encore pour la conception d&une nou(elle installation. 'l est é(identB pour la ma>orité des installations de froid commercial 9fai"les puissances frigorifiques:B que les alternati(es possi"les seront tr3s réduites en raison des coEts importants et difficilement renta"les pour les solutions techniquement plus é(oluée. ous trou(ereG en anne%e W& A.2 4ecommandation d&équipements économiseurs d&énergieW& quelques recommandations d&équipements W&économiseurs d&énergie&& qu&il (aut la peine de consulter lors d&un assainissement ou lors de la conception d&une nou(elle installation.
/.1 Choi" de l#architecture ?orsque l&on parle de l&architecture d&une installation de froid commercialB cela englo"e plusieurs aspects @ •
tout d&a"ord le nom"re et la disposition des cham"res froides ou des meu"les froids @ cet aspect est dé>8 fi%é lors d&un assainissement C pour une nou(elle installation on (eillera 8 séparer le plus possi"le les Gones selon leur ni(eau de température 9(oir sous H 2.#.1 empératures des cham"res froidesI:.
•
nom"re de machines frigorifiques @ le nom"re de machines frigorifiques doit tenir compte des différents ni(eau% de température ainsi que de la redondance pour garantir la sécurité d&appro(isionnement. /ans ce choi%B il faut garder 8 l&esprit que les machines de tr3s fai"le puissance ont de moins "onnes performances que les plus grosses unités et qu&un grand nom"re de machines augmente aussi les risques de panne et les frais d&entretien. 0énéralementB on opte pour une unité pour le froid positif et une autre pour le froid négatif. 'l est certaine fois encore possi"le d&a(oir une unité supplémentaire pour les Gones techniques 8 climatiser 9centrales électriquesB locau% téléphoniques ou encore local pour les containers 8 ordures:.
Pour certaines installations de taille importante ou lorsque les locau% 8 refroidir sont répartis sur une grande surfaceB il est possi"le d&é(aluer une solution a(ec un réseau d&eau glacée plutt qu&un syst3me 8 détente directe. ?es a(antages d&utiliser l&eau comme fluide caloporteur sont les sui(ants @ •
on minimise les fuites de réfrigérant puisque le fluide frigorig3ne est cantonné au ni(eau de la machine frigorifique
•
l&adaptation des températures pour chaque consommateur et en fonction de la charge est facilitée 9réglage par (annes 8 deu% (oies plutt qu&a(ec des détendeurs:
Par contreB cette solution est sou(ent limitée au froid positif en raison de la taille plus importante des "atteries d&échange et du tau% de glycol dans l&eau. ;n commence cependant 8 (oir apparaStre d&autres fluides caloporteurs qui pourraient remplacer l&eau
Froid commercial
glycolé.
/.2 Choi" du fluide frigorig7ne !omme nous l&a(ons dé>8 mentionnéB le choi% du fluide frigorig3ne est relati(ement limité puisqu&il dépend de nom"reu% crit3resB tant légau% que techniques 9températures des cham"res froidesB to%icité et sécurité:. ne fois que nous a(ons considéré ces différents crit3resB il ne reste le plus sou(ent qu&un seul fluide qui remplit toutes les conditions. ;n peut donc dire que le choi% se fait de lui-mLme X !ependantB il ne faut pas hésiter 8 demander 8 son frigoriste s&il est possi"le d&utiliser les fluides Hdits naturelsI 9ammoniacB gaG car"onique: ou les hydrocar"ures. $n effetB on ne sait pas com"ien de temps les !B employés de faon systématique au>ourd&hui 941#a et 4##a en tLte:B seront encore autorisés a(ec les nou(elles contraintes en(ironnementales. 'l n&est en effet pas interdit de fa(oriser une solution douce pour notre en(ironnement en pri(ilégiant une (ue 8 long terme C "ien entendu pour autant que cette solution soit techniquement 9aspects liés 8 la sécurité notamment: et économiquement soutena"le. ?es nou(elles technologies autorisent de plus en plus des solutions alternati(es qui garantissent le "on fonctionnement de l&installation de froid commercial tout en sui(ant sa conscience en(ironnementale. Pour l&instant et de faon raisonna"le pour les installations de froid commercial de petite tailleB le choi% se limite tr3s sou(ent au 4##aB que ce soit pour le froid positif ou négatif.
/.3 8efroidissement du condenseur Pour la plupart des installations de froid commercial 9plutt de petite taille:B on utilisera des condenseurs 8 air. /e mani3re généraleB il faut a"solument proscrire les refroidissements 8 eau perdue en raison du gaspillage et des frais d&eau qu&ils représentent. Pour les plus grosses installationsB un refroidissement des condenseurs a(ec un circuit d&eau peut Ltre en(isagéB mais nous n&allons pas a"order cette solution ici car cela sort un peu du cadre de ce séminaire qui traite des installations de froid commercial que l&on peut rencontrer dans les hpitau% ou les $M*. ?&installation d&une récupération de chaleur pour le préchauffage de l&eau chaude sanitaireB mLme si elle diminue l&efficacité énergétique de la machine frigorifique par une augmentation de la température de condensationB est renta"le dans la ma>orité des cas. $n plusB cette récupération de chaleur diminue la consommation d&énergie fossile 9maGout ou gaG: et donc les émissions de !; 2. Afin d&optimiser la température de condensationB on essaie d&installer un condenseur 8 air en série a(ec la récupération de chaleur. +ous donnons plus de détails sur la récupération de chaleur au chapitre qui suit H7. Production d&$!*I. ?e point le plus important au ni(eau du condenseur 9pour un condenseur 8 air comme pour les autres: se situe au ni(eau de la régulation de la température de condensation 9ou la pression:. 'l est important de pou(oir régler cette température en fonction de la température e%térieure. !e réglage se fera d&une part au ni(eau de la détente 9méthode de la haute pression flottante: et aussi au ni(eau du dé"it d&air autour du condenseur. ;n (a donc pri(ilégier les détendeurs électroniques qui permettent une plus grande plage de réglage et des (entilateurs en (ariation de fréquence. !e type de régulation ne s&appliquera que pour des installations d&une certaine taille.
/. +empérature d#é%aporation !omme nous l&a(ons dé>8 mentionnéB nous disposons de relati(ement peu de marge de manu(re pour le réglage de la température d&é(aporation. ?a limite est en effet donnée par la température que l&on souhaite maintenir dans la cham"re froide.
Froid commercial
!ependantB il est important de pou(oir faire (arier cette température d&é(aporation en fonction de la charge de la cham"re froide C qui elle (arie fortement au cours de la >ournée 9ou(erture des portesB insertion de produits 8 température am"ianteB etc.:. 0énéralementB les nou(elles installations disposent de détendeurs électroniques qui permettent cette (ariation de température en fonction de la charge. ?ors de l&assainissement d&une installationB il s&agit donc de s&assurer que cette possi"ilité de réglage e%iste. out comme pour la (ariation de température de condensationB ce type de régulation ne s&appliquera que pour des installations d&une certaine taille.
/., Choi" du syst7me de dégi%rage ?e choi% du syst3me de dégi(rage se limite sou(ent au choi% de la régulation des cycles puisque le chauffage par résistance électrique est pratiquement le seul syst3me réaliste pour la ma>orité des installations de froid commercial. ;n fa(orisera donc les régulations a(ec sondes de dé"ut et de fin de dégi(rage plutt que les simples horloges de commande. !ertains fournisseurs proposent encore d&autres syst3mes W&intelligents&& pour déterminer de faon plus précise la présence ou l&a"sence de gi(reB il (aut donc la peine de comparer ces différentes solutions. Pour des installations de taille plus importanteB il faut pri(ilégier l&utilisation des gaG chauds pour le dégi(rage. ?orsque c&est possi"leB on choisira un syst3me de dégi(rage par (entilation forcée a(ec l&air am"iant de la cham"re.
/./ +ableau comparatif pour demande d#offres Pour (ous faciliter la tche lors de l&assainissement de (otre installation de froid commercialB nous a(ons préparé un ta"leau de données que de(raient remplir les fournisseurs 9appel d&offres:. 'l s&agit d&un ta"leau résumé a(ec les principales informations nécessaires pour comparer différentes solutionsB a(ec une liste de requLtes que (otre fournisseur peut proposer en options d&une offre de "ase. ?e ta"leau est pré(u pour une machine pour le froid positif et une autre pour le froid négatifB a(ec solution de "ase et solution 8 hautes performances. ous pourreG l&adapter "ien entendu selon (os "esoins et selon le type d&installation que (ous e%ploiteG C il s&agit l8 simplement d&une proposition.
Froid commercial
Figure 32. Données comparati'es pour un appel d>offres (assainissement ou nou'elle installation).
Froid commercial
(. $roduction d’E"' ?a production d&eau chaude sanitaire est un consommateur de chaleur toute l&annéeB tout comme l&est le froid commercial pour l&électricité. 'l peut donc Ltre intéressant de lier ces deu% installations a(ec un syst3me de récupération de chaleur pour le refroidissement des condenseurs de l&installation frigorifique. 'l s&agit dans ce cas d&analyser la renta"ilité de cette récupération de chaleur.
.1 $nfluence de la récupération de chaleur ?a récupération de chaleur sur le groupe de froid ne contri"ue pas nécessairement 8 l&amélioration de l&efficacité énergétique du syst3me frigorifique. ?&intérLt principal de cette méthode est qu&elle permet d&améliorer le "ilan énergétique du chauffage du site en utilisant des sources de chaleur ine%ploitée. ?a performance énergétique du syst3me frigorifique peut s&en trou(er diminuéeB car la température nécessaire au syst3me de production de chaleur 9chauffage etJou eau chaude: peut s&a(érer plus éle(ée que la température de condensation normale. /ans le cas d&une cou(erture importante du "esoin en chaleur par la récupération de chaleurB une comparaison des apports liés 8 la récupération améliorée 9augmentation de la température de condensation du syst3me: par rapport 8 la réduction de l&efficacité énergétique du syst3me frigorifique peut s&a(érer intéressante. *ur la ma>orité des installations de froid commercial 9de par leur modeste taille:B la récupération de chaleur peut Ltre utilisée uniquement pour le préchauffage de l&eau chaude sanitaireB les températures nécessaires pour l&eau de chauffage étant sou(ent encore plus éle(ées. Pour chaque installation de froid commercialB il s&agit donc d&estimer la renta"ilité d&une récupération de chaleurB en tenant compte de l&in(estissement et de la consommation électrique supplémentaires par rapport 8 la diminution de la consommation de chaleur. $tant donné que la consommation d&eau chaude sanitaire est tr3s (aria"le 9sou(ent trop fai"le la nuit pour assurer le refroidissement des condenseurs:B il est en principe nécessaire de pré(oir un second syst3me de refroidissementB qui fonctionne en complément de la récupération de chaleur. /ans ce casB on installera encore un refroidissement 8 air plutt qu&8 eau perdue comme c&était le cas a(ec les anciennes installations. ?es figures qui sui(ent présentent le comparatif entre un syst3me a(ec et sans récupération de chaleur.
Figure 33. %stme sans récupération de chaleur.
Froid commercial
Figure 3. %stme a'ec récupération de chaleur.
.2 &aisabilité d#une installation solaire Pour certains "timents oR les "esoins de chaleur en été ne sont liés qu&8 la production d&eau chaude sanitaireB il peut Ltre intéressant d&installer des capteurs solaires thermiques. !ette solution peut en effet permettre un arrLt complet des chaudi3res sur la période esti(aleB augmentant ainsi l&intérLt de l&installation solaire. ?orsqu&il y a une récupération de chaleur sur le froid commercial parB il faut tenir compte que le rendement des capteurs solaires est diminué en raison du préchauffage de l&eau chaude sanitaire par la récupération. /ans ce casB il est plus intéressant d&installer les capteurs solaires en parall3le de la récupération plutt qu&en sérieB ceci afin d&alimenter les capteurs tou>ours a(ec de l&eau aussi froide que possi"le et ainsi augmenter le rendement de l&installation solaire. $n r3gle généraleB la présence d&une récupération de chaleur a tendance 8 diminuer la renta"ilité d&une installation solaire thermique par diminution du rendement des capteurs. +ous n&allons pas entrer dans les détails des installations solaires iciB nous rappelons simplement qu&il est tou>ours intéressant d&analyser la faisa"ilité d&une installation solaire thermique. Pour plus de détailsB (ous pou(eG consulter la documentation du séminaire energo H*olaireI.
Froid commercial
). "as prati*ue Pour terminerB nous illustrons les différents points traités plus haut par un e%emple pratique @ l&hpital /aler 8 ri"ourg.
.1 '9pital aler ( &ribourg ?&hpital /aler 8 ri"ourg est équipé d&une installation de froid commercial standard pour le secteur hospitalier 9hpital de 7 lits:B qui produit le froid pour les locau% sui(ants @ •
2 cham"res de congélation
•
cham"res froides positi(es 9stoc=age de la (iandeB des légumes et des produits laitiers:
•
# armoires frigorifiques installées dans la cuisine
•
central téléphonique
•
local container
?&installation est composée de # machines frigorifiquesB dont deu% sont refroidies a(ec récupération de chaleur et deu% 8 l&eau perdue. 'l y a encore une cinqui3me production pour une des cham"res de congélationB a(ec condenseur refroidi 8 air 9installation plus récente:. ?a figure qui suit illustre le schéma de principe de l&installation e%istante.
Froid commercial
*chéma de principe et caractéristiques de l &installation actuelle de froid commercial Ai:eau " =efroidissement eau perdue =cuprationde c/aleur
CONDENSEUR
4%%l
1%> Eau de:ille
CONDENSEUR
CONDENSEUR
CONDENSEUR
III $l.K1.%2
Eauc/aude:ersstoc E"' 3%>
$l.K%.5
roid positif
roid natif
%?1>
?2%>
$l.K1.4
$l.K%.5 roid positif
roid positif =22
=4%4+ = 12
=12
=12
1
2
sallefrio :iande
3
sallefrio lumes
(.5m3
(.5m3 3>Tc
3>Tc
) salle frio lait
9 "onlateur
4 +ppareilfrio %.145m3 2 ? 4 > Tc
(.(m3 3>Tc
5 +ppareilfrio %.145m3 2?4>Tc
6 +ppareilfrio %.145 m3 2 ? 4 > Tc
5.1m3
( +ppareil frio %.145m3 2?4>Tc
1% TMT
'allecontainer
13.5 m3
?1)>Tc
2%m3
M24>Tc
M1)>Tc
= 4%4+
"uisine
11 "onlateur 13.5 m3 ?1)>Tc
Figure 3$. chéma de principe installation e7istante ; Apital Daler.
54
Froid commercial
*uite 8 une panne sur(enue sur une des machines frigorifiques 9celle alimentant la centrale téléphonique:B l&assainissement complet de l&installation a été en(isagéB notamment afin d&éliminer les réfrigérants maintenant interdits 9412 et 422: ainsi que pour supprimer les coEts importants d&eau de refroidissement. ?a figure qui suit présente le concept retenu pour la nou(elle installation assainie. Ai:eau "
+rorefroidisseurs en terrasse
=cupration de c/aleur
CONDENSEUR CONDENSEUR 1%%% l
1%> Eau de :ille
Eau c/aude :ers stoc E"' 3%>
5.(
1.4
roid positif
roid natif
= 4%4+ = 4%4+
= 4%4+
= 4%4+
1 salle frio :iande (.5 m3 3 > Tc
2
salle frio lumes (.5 m3 3 > Tc
3
) salle frio lait (.( m3 3 > Tc
4 +ppareil frio %.145 m3 2 ? 4 > Tc
5 +ppareil frio %.145 m3 2 ? 4 > Tc
6 +ppareil frio %.145 m3 2 ? 4 > Tc
( +ppareil frio %.145 m3 2 ? 4 > Tc
9
1%
"onlateur
TMT
5.1 m3
13.5 m3
?1) > Tc
"uisine
'alle container 2% m3
M24 > Tc =4%4+
11 "onlateur
%.)6
13.5 m3 ?1) > Tc
Figure 3&. chéma de principe installation proBetée ; Apital Daler.
M 1) > Tc
Froid commercial
*uite 8 une panne sur(enue sur une des machines frigorifiques 9celle alimentant la centrale téléphonique:B l&assainissement complet de l&installation a été en(isagéB notamment afin d&éliminer les réfrigérants maintenant interdits 9412 et 422: ainsi que pour supprimer les coEts importants d&eau de refroidissement. ?a figure qui suit présente le concept retenu pour la nou(elle installation assainie. Ai:eau "
+rorefroidisseurs en terrasse
=cupration de c/aleur
CONDENSEUR CONDENSEUR 1%%% l
1%> Eau de :ille
Eau c/aude :ers stoc E"' 3%>
5.(
1.4
roid positif
roid natif
= 4%4+ = 4%4+
= 4%4+
= 4%4+
1 salle frio :iande (.5 m3 3 > Tc
2
salle frio lumes (.5 m3 3 > Tc
3
) salle frio lait (.( m3 3 > Tc
4 +ppareil frio %.145 m3 2 ? 4 > Tc
5 +ppareil frio %.145 m3 2 ? 4 > Tc
6 +ppareil frio %.145 m3 2 ? 4 > Tc
( +ppareil frio %.145 m3 2 ? 4 > Tc
9
1%
"onlateur
TMT
5.1 m3
13.5 m3
?1) > Tc
"uisine
'alle container 2% m3
M24 > Tc
M 1) > Tc
=4%4+
11 "onlateur
%.)6
13.5 m3 ?1) > Tc
Figure 3&. chéma de principe installation proBetée ; Apital Daler.
55
Froid commercial
;n constate les points sui(ants @ •
une machine de production pour le froid positifB au 4##a
•
une machine de production pour le froid négatifB au 4##a
•
le (olume de la récupération de chaleur a été augmenté 8 1& l
•
suppression des refroidissements 8 eau perdue a(ec condenseurs raccordés sur la récupération de chaleurB couplé a(ec un refroidissement 8 air
/e plusB les choi% techniques qui ont été proposés sont les sui(ants @ •
(entilateurs pour refroidissement des condenseurs a(ec (ariation de fréquence
•
syst3me de dégi(rage a(ec air forcé de la cham"re froide lorsque possi"le
Froid commercial
;n constate les points sui(ants @ •
une machine de production pour le froid positifB au 4##a
•
une machine de production pour le froid négatifB au 4##a
•
le (olume de la récupération de chaleur a été augmenté 8 1& l
•
suppression des refroidissements 8 eau perdue a(ec condenseurs raccordés sur la récupération de chaleurB couplé a(ec un refroidissement 8 air
/e plusB les choi% techniques qui ont été proposés sont les sui(ants @ •
(entilateurs pour refroidissement des condenseurs a(ec (ariation de fréquence
•
syst3me de dégi(rage a(ec air forcé de la cham"re froide lorsque possi"le
