AQUIDEAS

Légende: (1) bouteille de départ liquide (2) déshydrateur (3) voyant liquide (4) échangeur de

chaleur (5) vanne électromagnétique (6) détendeur MOP* (7) résistances-bac-évacuation-cordon

chauffant (8) résistances de dégivrage (9) pressostat BP** régulation (10) pressostat BP sécurité

(11) pressostat HP*** sécurité (12) bouteille anti-coup de liquide (13) régulation pressostatique

de condensation (14) clapet de décompression (15) régulateur, commande, automate.

(* MOP = Maximun Operating Pressure ; ** BP = Basse Pression ; *** HP = Haute Pression)

     Attardons-nous maintenant sur le cas particulier de la chambre froide. Le groupe frigorifique est composé des éléments suivants (référez-vous au schéma ci-dessus) :

• le compresseur : - aspire le gaz, venant de l’évaporateur qui est à basse pression et basse température.

                           - envoie ensuite ce gaz vers le condensateur sous haute pression et haute température.

• le condenseur : - permet au liquide frigorigène de passer de l’état de vapeur à l’état de liquide, grâce au

                                    refroidissement avec l’aide d’un ventilateur.

• le déshydrateur : - filtre les impuretés et piège l’humidité.

• le détendeur : - contrôle le bon remplissage du fluide frigorigène de l’évaporateur.

                                  - réduit la pression à l’entrée de l’évaporateur pour réduire la température du fluide.

• L'évaporateur : - transforme le liquide en vapeur.

                       - Pour mieux diffuser l’air dans la chambre froide, un système de ventilation est souvent

                         intégré.

                       - Pour les chambres froides négatives, il faut prévoir un fil chaud qui permet d’éviter la

                         formation de glace.

     Pour le bon fonctionnement d’une chambre froide, il faut l’isoler correctement. A cet effet, on utilise le plus souvent des panneaux préfabriqués composés de mousse polyuréthane placé entre deux feuilles de panneaux métalliques, stratifiés, aluminium ou d’autres matériaux (isolants sans CFC¹ et HCFC², car ils contenaient du chlore classifié aujourd’hui de pollueur environnemental).

     Il existe deux catégories de chambre froide :

• Les chambres froides positives où règne une température au-dessus de 0°C, en général entre 0° et 15°C. Elles sont principalement utilisées pour les fruits et légumes et fonctionnent avec certains types de réfrigérants comme le R-134A³.

• Les chambres froides négatives où règne une température inférieure à 0°C, en général autour de −18°C mais peut descendre bien plus bas. Ces chambres sont spécialement utilisées pour surgeler les aliments qui doivent être conservés sur une longue période. On utilise alors des réfrigérants industriels comme le R-404⁴⁵.

     Enfin, il y a aussi l’important transport réfrigéré routier. Les produits transportés doivent être maintenus à une température dirigée pendant leurs trajets, mais aussi pendant leurs différents transferts, du fournisseur jusqu’aux clients finaux, par des entrepôts à température conditionnée et des chambres froides.

     Cela concerne le transport de produits périssables, tels que des produits frais (légumes, fruits, plantes, fleurs) ou congelés (viandes, poissons), des produits pharmaceutiques (vaccins, produits sanguins) et d’autres produits sensibles à la température. Les camions frigorifiques sont équipés de systèmes de réfrigération qui permettent de maintenir une température constante à l’intérieur de la remorque ou du conteneur pendant le transport sur de longues distances. L’enjeu est aussi de maintenir la température intacte même pendant les périodes de pause du trajet.

     Le transport frigorifique est donc essentiel pour assurer la qualité et la sécurité des produits transportés, ainsi que pour respecter les normes et les réglementations sanitaires en vigueur.

     D’autre part, il dispose d'une ou plusieurs sources d’énergie en fonction de son activité/ses besoins spécifiques :

1. L’énergie thermique (la plus répandue) – Un moteur thermique entraîne le compresseur.

Ce moteur brûle du carburant pour exploiter l'énergie libérée sous forme de chaleur et la transforme en énergie mécanique (ou en mouvement). Une partie de la chaleur est convertie en travail en exploitant les propriétés d'un fluide, généralement un gaz ou la vapeur d'un liquide.

2. L'énergie électrique - Un moteur électrique entraîne le compresseur.

Ici, le moteur a un dispositif (stator, rotor, balais, aimants, etc.) qui convertit l’énergie électrique en énergie mécanique. Il repose sur le principe de l’induction électromagnétique, c’est-à-dire que lorsque du courant électrique circule dans les bobines du stator, un champ magnétique est créé. Les moteurs électriques sont beaucoup plus efficaces que les moteurs à combustion, car ils ne gaspillent pas d’énergie sous forme de chaleur et donc réduisent les coûts de fonctionnement.

     La présence d’un thermostat, à cadran ou via un système de contrôle à microprocesseur, permet de maintenir la température contrôlée et désirée à l’intérieur du compartiment quelle que soit la température extérieure ambiante.

     Le circuit de l’air dans un camion, une remorque ou un container frigorifique fonctionne toujours de la même manière : si le chargement dans la cellule frigorifique est réparti de manière idéale et que le thermostat se règle sur la température voulue, l’air frais est propulsé d’abord dans la partie supérieure du chargement vers l’arrière du compartiment. Tout en revenant vers l’avant, l’air froid absorbe la chaleur lors de son passage dessous, autour et à travers le chargement.

     L’air qui circule en permanence dans le compartiment n’est ensuite plus renouvelé : le système absorbe simplement la chaleur de l’air et la rejette à l’extérieur.

Références :

• agora-industrie.fr

• camion-frigorifique.fr

• citeia.com

• cnrtl.fr

• connaissancedesenergies.org

• couleur-science.eu (l’entropie)

• encyclopedie-energie.org

• evolutrans.fr

• Formulaire du froid, Pierre Rapin & Patrick Jacquard, Dunod, 2001.

• fr.wikipedia.org

• futura-sciences.com

• groupestarservice.com

• La congélation des produits de la pêche, FAO, 1977.

• techno-science.net

• universalis.fr

Annexe I : Qu’est-ce l’entropie ?

     Introduite par Rudolf Clausius en 1865, l’entropie (nom féminin ; « transformation » en grec) est une grandeur thermodynamique exprimant le degré/une mesure de désordre microscopique de la matière/d’un système, c'est-à-dire d’un ensemble matériel délimité capable d’échanger de la chaleur et du travail avec le milieu extérieur.

     L'entropie d'un système rend compte du degré de dispersion de l’énergie (thermique, chimique, etc.) au sein même du système. Cette fonction calcule/mesure/définit/montre toujours une différence d'entropie qui est mesurée entre deux états, un état initial et un état final, et ne peut donc qu’augmenter.

     De fait, selon le second principe de thermodynamique (réf. la note en 1^re partie, au bas de la page mentionnant : « Comment définir le froid ? »), l'énergie d'un système isolé a tendance à se disperser le plus possible^{6 7 8}. Par conséquent elle a tendance à augmenter (contrairement à l’énergie totale qui se conserve). Toutefois, plus cette grandeur est élevée, plus l’énergie est dispersée, homogénéisée et donc moins utilisable (pour produire des effets mécaniques organisés)

     Elle est notée « S » et dans le système international (S.I.), se mesure en joule par kelvin (J.K^-1). Dans une transformation réversible, c’est le quotient de la variation de la quantité de chaleur transférée à un système par la température absolue de celui-ci : dS= dQ/T.

     En 1873, Ludwig Boltzmann découvrit que la fonction de distribution statistique des positions et des vitesses des molécules obéissait à une évolution irréversible. Il démontrait que la probabilité émise par le second principe thermodynamique qui pousse le chaud vers le froid était bien lié à l’entropie d’un système au nombre Ω (ω ou omega en capital) par la relation:

S = K.ln Ω 

où S = entropie

K = constante de Boltzmann (1,380 648 5279 × 10⁻²³)

Ω = nombre d’états « microscopiques » (nombre de complexions ou configurations)

qui tend vers un état d’équilibre « macroscopique » le plus probable vers lequel,

par agitation thermique, le système a tendance à évoluer spontanément.

(ln =logarithme népérien ou naturel⁹)

     On retrouve ainsi que plus les particules d’un système sont, en positions et en vitesses, dispersées de façon homogène entre leurs Ω états possibles, plus l’entropie de ce système est grande et sa capacité à fournir du travail limitée.

     En 1904, le troisième principe (Nerst) stipulait que l’entropie est nulle au zéro absolu puisqu’un ordre parfait y règne, la dotant ainsi d’une échelle de mesure absolue.

[Note : ne confondez pas l’entropie avec l'enthalpie, exprimée par la lettre « H », qui est l'énergie totale

d'un système, soit la somme de tous les types d'énergie qu'il contient à pression constante,

et qui est exprimée en joules (J) ou en kilojoules (kJ)].

Annexe II : Types et catégories de fluide frigorifique

1. CFC

• R-11 ou Trichlorofluorométhane (gaz incolore ou liquide très volatile, de formule CCl₃F)

• R-115 ou Chloropentafluoroéthane (gaz incolore, de formule brute C₂ClF₅₎

• R-12 ou Dichlorodifluorométhane (gaz comprimé liquéfié et incolore, formule CCl₂F₂)

• R-502 ou Mélange azéotropique (présentant certaines propriétés physiques propres aux corps purs, dont la propriété d'avoir la même composition en phases gazeuse et liquide)

2. HCFC

• R-22 ou CHClF₂ (gaz comprimé liquéfié et incolore)

• R-141b ou 1,1-Dichloro-1-fluoroéthane (réfrigérant)

3. HFC

• R-125 ou 1,1,1,2,2-Pentafluoroéthane (réfrigérant)

• R-134a ou 1,1,1,2 Tétrafluoroéthane (réfrigérant)

• R-404a ou Mélange zéotropique (réfrigérant)

• R-407c ou Mélange zéotropique (réfrigérant)

• R-410a ou Mélange zéotropique (réfrigérant)

• R-507 ou Mélange azéotropique (réfrigérant)

4. Hydrocarbure

• R-1150 ou Ethylène (gaz incolore et inflammable, C₂H₄ [Isomères¹⁰])

5. Autres fluides frigorifiques

• R-718 ou Eau (H₂O)

• R-717 ou Ammoniac (NH₃ ; sous conditions ambiantes, forme un gaz incolore)

• R-744 ou Dioxyde de carbone (CO₂ gaz carbonique ou Anhydride carbonique)

Note : de nouvelles réglementations apparaissent périodiquement en ce qui concerne tous ces fluides réfrigérants industriels et de nouveaux fluides sont trouvés essentiellement pour protéger l’environnement.

Annexe III : Paramètres à considérer dans le choix d'un fluide frigorigène

     - L’impact sur l’environnement

Il peut affecter la qualité de la couche d’ozone (le CO₂, ou dioxyde de carbone, provoque moins d’impacts étant donné qu’il est naturel) ;

Il est aussi plus économique ;

     - La puissance frigorifique

Elle dépend énormément de la nature et de la quantité de fluide frigorigène utilisé dans son compresseur ;

     - La sécurité

Le fluide peut parfois présenter de graves dangers (inflammable, toxicité) ; et

     - Le prix du gaz

Il peut être très élevé, par conséquent influencer son usage.

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