Froid industriel - Définition

En travaux

Le froid industriel regroupe tous les systèmes permettant d'obtenir et de maintenir une température dans un local, une cuve d'eau, etc... quelle que soit la température extérieure.

Les procédés du froid industriel

La réfrigération est une façon d'abaisser la température d'un local, qu'il s'agisse d'un frigo ménager, d'un congélateur industriel, de la climatisation d'une maison, d'un immeuble ou d'une voiture, le système reste quasiment le même. Seule les températures et les pressions de fonctionnement sont différentes aussi bien dans les locaux que dans le circuit frigorifique.

Il existe différentes façons d'obtenir du froid. Le principe réside en un transfert de calories. Pour ceci, la solution la plus répandue consiste à utiliser la compression/détente d'un fluide frigorifique. En effet le passage de l'état liquide à gazeux consomme des calories (ou produit des frigories) et les fluides frigorifiques ont des propriétés thermodynamiques qui nous permettent de créer artificiellement un cycle de condensation / détente. En pratique, on observera deux techniques différentes :

1. Par conduction
2. Par convection

IL existe plusieurs types de condenseur. Tout d'abord rapellons l'utilité d'un condenseur.

-Le condenseur à pour but de condenser un gaz. Ce dernier sort du compresseur à haute pression, le condenseur rejetant la chaleur absorbée par l'évaporateur. Ce rejet de chaleur est possible avec une différence de température entre la température du fluide à la sortie du compresseur (environ 60°C) et à la sortie du condenseur (environ 35°C). On parle alors de sous refroidissement.

- TYPES -

condenseur à air .

il est refroidi par l'air avec l'intermédiaire d'un ventilateur (ventilo-condenseur).

condenseur à eau

il est refroidi par l'eau avec l'intermédiaire d'un récipient hermétique. Les parties eau et fréon sont dissociées et ne doivent en aucun cas être en contact : le circuit doit être parfaitement déshydraté.

Le compresseur frigorifique

Le compresseur a pour rôle de créer une Haute Pression d'un côté et une Basse Pression de l'autre et par conséquant, d'assurer la circulation du fluide dans le circuit frigorifique.

Il existe trois grandes familles de compresseurs frigorifiques :

1. Les compresseurs hermétiques
2. Les compresseurs semi hermétiques
3. Les compresseurs ouverts

• Les compresseurs hermétiques

Les compresseurs hermétiques sont des compresseurs dont la partie moteur et la partie compression sont confinées dans une cloche hermétiques non démontable d'où leur nom. Si l'une des deux parties vient à céder le compresseur est considéré comme H.S. La partie electrique est refroidie par les vapeurs de BP lors du fonctionnement du compresseur.

De l'exterieur, ils disposent généralement d'un bornier de raccordement electrique ainsi que de 3 orifices :

1. Un orifice de remplissage / vidange pour le fluide frigorifique (côté BP)
2. Un orifice BP
3. Un orifice HP

On retrouve différents types de compresseurs hermétiques :

- A piston : ceux-ci équipent principalement l'électroménager du fait de leur taille réduite.

- A piston rotatif

- A spirale aussi appelé compresseur hermétique scroll

• Les compresseurs semi hermétiques

Les compresseurs semi hermétiques sont appelés comme tels du fait que la partie moteur et la partie compresseur sont directement assemblées l'une contre l'autre. L'accouplement entre le moteur et le compresseur n'est donc pas accessible (à moins de dissocier les deux parties par démontage). Ces compresseurs sont donc réparable. Comme pour les compresseurs hermétiques, la partie moteur des semi hermétiques est refroidie par les vapeurs de BP.

CFC, HCFC, HFC et autres fluides frigorifiques

1. CFC

• R11 Trichlorofluorométhane
• R115 Chloropentafluoroéthane
• R12 Dichlorodifluorométhane
• R502 Mélange azéotropique

2. HCFC

• R22 Chlorodifluorométhane
• R141b1,1-Dichloro-1-fluoroéthane

3. HFC

• R125 1,1,1,2,2-Pentafluoroéthane
• R134a 1,1,1,2 Tétrafluoroéthane
• R404a Mélange zéotropique
• R407c Mélange zéotropique
• R410a Mélange zéotropique
• R507 Mélange azéotropique

4. Hydrocarbure

• R1150 Ethylene

5. Autres fluides frigorifiques

• R718 Eau
• R717 Ammoniac
• R744 Dioxyde de carbone

• Nouvelle réglementation pour les CFC et HCFC

Cycle du fluide dans un circuit frigorifique

1. Le fluide frigorifique sort du compresseur par le tube rouge (HP = Haute pression). A ce stade, le fluide sort comprimé et très chaud à l'état gazeux.
2. Le fluide frigorifique traverse alors le condenseur qui a pour rôle d'évacuer les calories emmagasinées par le fluide. À la sortie du condenseur, le fluide est à l'état liquide.
3. Par la suite, le fluide se déverse dans une bouteille liquide. On observe un certain niveau de liquide au fond de la bouteille. Au dessus il s'agit de vapeurs de fluide non condensées. Le rôle de cette réserve est de s'assurer que le prochain organe soit uniquement alimenté par du fluide à l'état liquide.
4. Le fluide peut désormais traverser le détendeur. Le détendeur a pour rôle de réguler la détente du fluide en fonction de plusieurs paramètres. Le fluide sort du détendeur à l'état liquide (90%) et gazeux(10%) et a aussi perdu quelques calories.
5. Le diffuseur est ensuite alimenté par un fluide froid (la température baisse lors de la détente)et le distribue à l'évaporateur.
6. L'évaporateur est donc traversé par un fluide qui va totalement s'évaporer. Le rôle de l'évaporateur est de capter les calories du local à réfrigérer. On obtient donc du froid !!!
7. À la sortie de l'évaporateur, le fluide frigorifique a regagné des calories et se déverse dans la bouteille "anti-coup". Le rôle de cette bouteille est de s'assurer que le compresseur soit uniquement alimenté par un fluide compressible c’est-à-dire par du fluide frigorifique à l'état gazeux.
8. Le fluide est alors acheminé au compresseur par le tube bleu (BP = Basse pression).

Conversions des installations frigorifiques

Ce chapitre traitera des conversions des installations pour les nouveaux fluides. (Retrofiting et Drop-in...)

Le froid industriel dans le monde routier

Dans le monde routier, le groupe frigorifique dispose d'une ou plusieurs sources d'énergie en fonction de son activité..

1. l'énergie thermique (la plus répandue) : Un moteur thermique entraîne le compresseur.
2. l'énergie électrique : Un moteur électrique entraîne le compresseur.