Sommaire
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Certifications et normes
Les certifications sont en général des initiatives volontaires de la part des constructeurs pour permettre aux bureaux d’études, fournisseurs et utilisateurs de choisir correctement leurs équipements en comparant des pommes avec des pommes dans le cadre d’une concurrence saine. Une certification est accordée à un fabricant lorsque l’équipement testé selon un protocole de mesure préétabli, identique pour tous les équipements de la même famille et basé sur les normes EN en vigueur.
EUROVENT 
site
Caractéristiques certifiées
Dans le domaine de l’HVACR (Heating Ventilation Air Conditioning and Refrigeration), une certification qui donne une bonne garantie de qualité notamment au niveau énergétique est EUROVENT . Les exigences des fabricants, à savoir la puissance, la consommation d’énergie et le niveau sonore sont correctement évalués dans le cadre de la demande de certification, et ce, conformément aux normes EN en vigueur.
Pour les meubles frigorifiques, la certification EUROVENT porte plus particulièrement sur les caractéristiques de performances énergétiques suivantes :
- la consommation d’énergie électrique de réfrigération REC (du groupe de froid) en [kWh/j];
- la consommation d’énergie électrique directe DEC (avec 12 heures d’éclairage) en [kWh/j]. Attention que pour les meubles à groupe de condensation incorporé, DEC est égal à la somme de toutes les énergies électriques consommées par le meuble frigorifique incluant l’énergie du compresseur ;
- la consommation d’énergie électrique totale TEC en [kWh/j], avec :
- TEC pour les meubles à groupe de condensation séparé = REC + DEC ;
- TEC pour les meubles à groupe de condensation incorporé = DEC.
Les essais sont effectués en fonction du type de meubles et dans des conditions d’ambiance pré-définies et pour des températures de denrées spécifiques à l’usage du meuble :
Les types d’application.
| Application à utiliser pour |
Température positive Denrées réfrigérées |
Température négative Denrées congelées, surgelées et crèmes glacées |
| Horizontal | ||
| 1 | Réfrigéré, service par le personnel. | Surgelé. |
| 2 | Réfrigéré, service par le personnel. | Surgelé, avec réserve incorporée. |
| 3 | Réfrigéré, ouvert, mural. | Surgelé, ouvert, muraltop, … |
| 4 | Réfrigéré, ouvert, îlot. | Surgelé, ouvert, îlot. |
| 5 | Réfrigéré, vitré,mural. | Surgelé, vitré,mural. |
| 6 | Réfrigéré, vitré, îlot. | Surgelé, vitré, îlot. |
|
Vertical
|
||
| 1 | Réfrigéré, semi-vertical. | Surgelé, semi-vertical. |
| 2 | Réfrigéré, à étagères. | Surgelé, à étagères. |
| 3 | Réfrigéré, pour chariot à façade amovible. | |
| 4 | Réfrigéré, à portes vitrées. | Surgelé, à portes vitrées. |
| Combiné | ||
| 2 |
Réfrigéré, haut ouvert, bas ouvert.
|
Surgelé, haut ouvert, bas ouvert.
|
| 2 |
Réfrigéré, haut ouvert, bas fermé.
|
Surgelé, haut ouvert, bas fermé.
|
| 3 |
Réfrigéré, haut à portes vitrées, bas ouvert.
|
Surgelé, haut à portes vitrées, bas ouvert.
|
| 4 |
Réfrigéré, haut à portes vitrées, bas fermé.
|
Surgelé, haut à portes vitrées, bas fermé.
|
| 5 |
Multi température, haut ouvert, bas ouvert.
|
|
| 6 |
Multi température, haut ouvert, bas fermé.
|
|
| 7 |
Multi température, haut à portes vitrées, bas ouvert.
|
|
| 8 |
Multi température, haut à portes vitrées, bas fermé.
|
|
Source EUROVENT.
Les conditions d’ambiance sont :
| Classes de climat des chambres test | Température sèche [°C] | Humidité relative [%] | Point de rosée [°C] | Humidité absolue [gd’eau/kgair sec] |
| 0 | 20 | 50 | 9,3 | 7,3 |
| 1 | 16 | 80 | 12,6 | 9,1 |
| 2 | 22 | 65 | 15,2 | 10,8 |
| 3 | 25 | 60 | 16,7 | 12 |
| 4 | 30 | 55 | 20 | 14,8 |
| 5 | 27 | 70 | 21,1 | 15,8 |
| 6 | 40 | 40 | 23,9 | 18,8 |
| 7 | 35 | 75 | 30 | 27,3 |
| 8 | 23,9 | 55 | 14,3 | 10,2 |
Source EUROVENT.
Les classes de températures des paquets de denrées tests sont :
| Classe de température des paquets tests | La plus haute température du paquet test le plus chaud doit être supérieure à [°C] | La plus basse température du paquet test le plus froid doit être supérieure à [°C] | La plus basse température du paquet test le plus chaud doit être inférieure à [°C] |
| L1 | -15 | – | -18 |
| L2 | -12 | – | -18 |
| L3 | -12 | – | -15 |
| M1 | 5 | -1 | – |
| M2 | 7 | -1 | – |
| H1 | 10 | +1 | – |
| H2 | 10 | -1 | – |
Source EUROVENT.
Consommation d’énergie annuelle conventionnelle CAEC
La consommation d’énergie électrique de réfrigération (REC) est une valeur conventionnelle qui ne peut pas être directement utilisée pour calculer la consommation d’énergie annuelle dans un magasin. Pour obtenir une idée grossière de la consommation annuelle d’un meuble, une formule conventionnelle a été acceptée par les fabricants participant au programme EUROVENT Certification pour un meuble fermé, réfrigéré à étagères.
|
CAEC [kWh/m².an] = 365 [jours/an] x (DEC + 0,5 x REC) [kWh/j] / TDA [m²] où :
|
Valeurs européennes moyennes TEC / TDA
Le tableau ci-dessous donne un exemple des valeurs moyennes des consommations pour le marché européen. Les valeurs ont été collectées et moyennées par le groupe WG14 d’Eurovent / Cecomaf sur la base des chiffres fournis par les fabricants et l’expérience de terrain.
Les valeurs ont été établies pour les classes de température des paquets M définies en laboratoire :
| Famille de meubles | Classe de température du meuble (classe de l’ambiance + denrée) | Moyenne européenne TEC /TDA [kWh/jour.m²] |
| Pour meubles à groupe de condensation incorporé | ||
| IHC1, IHC2, IHC3, IHC4 | 3H2 | 8,2 |
| 3H2 | 9,6 | |
| IVC1, IVC2, (IVC3) | 3H2 | 17,3 |
| 3H2 | 21,0 | |
| IVC4 | 3M1 | 13,9 |
| IHF1, IHF3, IHF4 | 3L3 | 21,5 |
| 3L1 | 36,0 | |
| IHF5, IHF6 | 3L1 | 17,8 |
| IVF4 | 3L1 | 30,5 |
| IYF1, IYF2, IYF3, IYF4 | 3L3 | 32,3 |
| IYM6 | 3H2/3L1 | 25,3 |
| Pour meubles à groupe de condensation séparé (à groupe extérieur) | ||
| RHC1 | 3H | 6,2 |
| RHC1 | 3M2 | 6,7 |
| RHC3, RHC4 | 3H | 5,5 |
| RHC3, RHC4 | 3M2 | 5,8 |
| RVC1, RVC2 | 3H | 10,1 |
| RVC1, RVC2 | 3M2 | 12,3 |
| RVC1, RVC2 | 3M1 | 13,4 |
| RVC3 | 3H | 13,8 |
| RHF3, RHF4 | 3L3 | 13 |
| RVF4 | 3L1 | 28,5 |
| RVF1 | 3L3 | 29 |
Source EUROVENT.
H = horizontal, V = vertical, Y = combiné, C = réfrigéré, F = surgelé, M = multi-température, A = Assisté, S = libre service, R = groupe de condensation séparé, I = groupe de condensation incorporé
Norme
EN ISO 23953 : Meubles frigorifiques de vente- partie 2 : classification, exigences et méthodes d’essai (ISO 23953 : 2005)
EUROVENT se base principalement sur cette norme pour certifier les meubles frigorifiques.
Consommation énergétique certifiée
Actuellement, la plupart des constructeurs, comme le montre le chapitre précédent, se fient aux résultats donnés par la certification EUROVENT. La méthode d’essai est très précise et permet, entre autres, de déterminer :
- la qualité du meuble pour maintenir les températures escomptées à l’intérieur du volume utile de chargement ;
- les consommations énergétiques globales.
Les essais sont réalisés dans des conditions de températures elles aussi précises.
| Exemple.
Un meuble RVF4 travaillant dans une classe de température 3L1 signifie que :
Source EUROVENT. H = horizontal, V = vertical, Y = combiné, C = réfrigéré, F = surgelé, M = multi-température, A = Assisté, S = libre service, R = groupe de condensation séparé, I = groupe de condensation incorporé. La valeur de 28,5 [kWh/jour.m²] est donc une consommation moyenne établie pour l’ensemble des meubles verticaux négatifs à groupe de froid séparé, à étagères et à portes vitrées. Lorqu’on analyse de plus près un cas spécifique de meuble, EUROVENT donne les valeurs suivantes pour un RVF4 3L1:
Sachant que ce type de meuble a une ouverture TDA de 4,12 [m²] pour une longueur L de 2,95 [m], on peut évaluer la puissance moyenne absorbée par le meuble. Soit : Pmoyen = TEC x (TDA / L) / 24 [kW/ml] (où ml = mètre linéaire) Pmoyen = 22,1 [kWh/jour.m²] x (2,41 [m²] / 2,34 [m]) / 24 [h/jour] Pmoyen = 0,94 [kW/ml] |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tout ceci signifie que les essais aboutissant à une certification du meuble frigorifique sont réalisés dans des conditions d’ambiance tout à fait particulières. Cette certification est naturellement nécessaire pour permettre aux bureaux d’études en technique spéciale ou au maître d’ouvrage de pouvoir comparer les meubles de même classe ou de même famille ensemble. Les résultats des mesures des consommations énergétiques sont des moyennes, mais ne représentent pas les consommations réelles en fonction des conditions ambiantes de température et d’humidité variables à l’intérieur du commerce.
Apports thermiques
Le meuble frigorifique fermé subit en permanence des agressions de l’extérieur ou de l’intérieur sous forme d’apports thermiques et hydriques. L’évaporateur installé dans le meuble doit en permanence les combattre par échange thermique avec l’air en convection forcée qui le traverse.
Apports externes classiques
Les agressions externes représentent une bonne partie des apports thermiques. Elles sont dues aux conditions d’ambiance (température et humidité) des zones de vente entourant les meubles.
On retrouve principalement :
- les apports de chaleur par les parois Ppen(convection de surface et conduction au travers des parois);
- les apports de chaleur par les portes lorsque celles-ci sont ouvertes;
- les apports de chaleur par rayonnement Pray des parois de l’ambiance avec celle du meuble au travers des vitres des portes lorsque celles-ci sont fermées.
Apports de chaleur par pénétration Ppen_isolant au travers des parois isolées
Coupe d’un meuble “positif” (isolant en polystyrène en moyenne de 3 cm).
Coupe d’un meuble “négatif” (isolant en polystyrène en moyenne de 5 cm).
Les parois des meubles se composent généralement de panneaux sandwich (acier/isolant/acier) qui limitent les pénétrations de chaleur par conduction de l’ambiance des zones de vente vers l’intérieur du meuble. Les déperditions négatives ou pénétrations au travers des parois sont fonction :
- de la composition des parois;
- de l’importance des surfaces de pénétration;
- de l’écart de température de part et d’autre des parois.
On évalue l’apport de chaleur par pénétration Ppen_paroi par la relation suivante :
| Ppen_paroi = K moyen_paroi x Sparoi x (Tambiance – Tinterne) [W] |
Pour autant que l’écart de température entre l’ambiance et l’intérieur du meuble frigorifique reste constant, les apports internes par pénétration sont théoriquement constants de jour comme de nuit.
Dans le cas des meubles frigorifiques fermés, les températures d’application sont souvent négatives et, par conséquent, les épaisseurs d’isolants sont souvent plus importantes.
Le coefficient Kmoyen_paroi s’exprime par la relation suivante :
| K moyen_paroi = λparoi / eparoi [W/m².K]
où :
K moyen_paroi = 0,02 / 0.06 K moyen_paroi = 0,33 [W/m².k] |
Apports de chaleur par pénétration Ppen_vitrage au travers des portes fermées
Tout comme les parois isolantes, les portes qu’elles soient vitrées ou pas, sont soumises au même écart de température. Les déperditions négatives ou pénétrations au travers des parois sont donc aussi fonction :
- de la composition des parois (Kmoyen_paroi = 3 [W/m².K] pour un double vitrage par exemple);
- de l’importance des surfaces de pénétration;
- de l’écart de température de part et d’autre des parois.
On évalue l’apport de chaleur par pénétrationPpen_vitrage par la relation suivante :
|
Ppen_vitrage = K moyen_paroi x Sparoi x (Tambiance – Tinterne) [W] |
Apports de chaleur Pjoint_porte par convection au travers des joints de portePour autant que l’écart de température entre l’ambiance et l’intérieur du meuble frigorifique reste constant, les apports internes par pénétration sont théoriquement constants de jour comme de nuit.
Apports de chaleur Pjoint_porte par convection au travers des joints de porte
Le joint de porte est un élément essentiel dans la fonctionnalité du meuble fermé. En effet, dans la pratique, à chaque ouverture de porte, l’humidité de l’ambiance externe au meuble vient se condenser et même givrer sur sa surface vu sa basse température. Il en résulte lors de la fermeture de porte que le joint risque :
- soit de coller contre la paroi du meuble et donc d’empêcher l’ouverture suivante;
- soit, par accumulation de givre ou de glace, de ne plus assurer l’étanchéité du meuble (le bilan énergétique se dégrade).
L’échange avec l’ambiance externe au meuble est directement fonction des caractéristiques du joint et de la qualité du contact avec la structure portante.
On évalue l’apport de chaleur par pénétration Pjoint_porte par la relation suivante :
|
Pjoint_porte = Cair x qfuite x l x (Tambiance – Tinterne) [W] où :
|
Pour autant que le joint soit entretenu ou soit équipé de cordons chauffants (attention qu’il faudra tenir compte de la perte interne due au cordon), la perte par convection au travers du joint est négligeable.
Apports de chaleur par rayonnement au travers des parois vitrées Pray_vitrage
Les échanges par rayonnement au travers d’une porte vitrée de meuble frigorifique dépendent naturellement de la composition du vitrage et de la longueur d’onde du rayonnement incident.
Un verre clair, par exemple, est transparent au rayonnement visible et à l’infrarouge proche à environ 90 %. À l’inverse, le rayonnement infrarouge lointain (parois environnantes) de passe presque pas.
Spectre de transmission du verre.
Dans les 90 % du rayonnement traversant le verre clair, 30 à 40 % sont absorbés par les denrées, le reste étant, en partie renvoyé à l’extérieur par transmission (90 %), en partie absorbé par le verre lui-même.
Suite à ce qui vient d’être dit, on conçoit aisément qu’il faut éviter le rayonnement solaire direct.
| Exemple :
Si on considère un ensoleillement direct d’une puissance spécifique de 1 000 [W/m²]. sur une surface de 1 m² de porte vitrée d’un meuble frigorifique, l’apport est de 1 000 [W], ce qui est évidemment énorme. |
En l’absence de rayonnement solaire direct sur les meubles frigorifiques (on essaye la plupart du temps de l’éviter), ce sont :
- les parois avoisinantes (à une température de l’ordre de 25-30 °C) qui sont émettrices dans l’infrarouge lointain (IR lointain à grande longueur d’onde). Cette composante, lorsqu’elle interagit avec une ou plusieurs parois vitrées se transforme en chaleur selon le processus de la figure ci-dessus :
- Transfert de chaleur par rayonnement infrarouge au travers de parois vitrées.
- éventuellement les éclairages de l’ambiance de vente qui eux sont des émetteurs dans le rayonnement visible et l’infrarouge proche (IR proche à courte longueur d’onde).
| Bilan énergétique de quelques lampes (C. Meyer et H. Nienhuis) | ||||
| Type de lampe | Conduction/convection [%] | Rayonnement UV [%] | Rayonnement IR [%] | Rayonnement visible [%] |
| A incandescence | 15 | 75 | 10 | |
| Tube fluorescent | 71,5 | 0,5 | (1) | 28 |
| Fluo-compact | 80 | 0,5 | (1) | 19,5 |
| Halogénure métallique | 50 | 1,5 | 24.5 | 24 |
| Sodium haute pression | 44 | 25 | 31 | |
| (1) dans le cas de lampes fluorescentes dont la surface développée est importante, on pourrait séparer le rayonnement IR lointain. Pour les lampes fluo-compact, cette distinction n’est pas d’application. | ||||
Source AFE.
En première approximation, en l’absence de rayonnement solaire direct, les apports de chaleur par rayonnement au travers des portes vitrées à plusieurs couches (ce qui est souvent le cas) sont minimes lorsqu’on considère que les éclairages externes aux meubles sont des sources lumineuses :
- de bonne qualité telles que les lampes fluorescentes;
- éloignées afin d’éviter un échange par convection/conduction;
- …
Les vitrages sélectifs tels que ceux que l’on rencontre dans la construction classique permettraient de réduire l’impact du rayonnement lumineux. Cependant, on risquerait de rencontrer des problèmes visibilités des denrées au travers des portes vitrées (reflets).
Apports externes par l’ouverture des portes
En période de vente, les meubles frigorifiques fermés sont sollicités au niveau thermique et énergétique par l’ouverture périodique des portes vitrées. L’atmosphère froide et sèche interne au meuble est mise en contact avec l’ambiance variable des zones de vente, mais d’emblée plus chaude et plus humide. Il va de soi que la sollicitation thermique et énergétique du meuble est tributaire de la “fréquence” d’ouverture et fermeture des portes.
L’apport de chaleur horaire dû à l’ouverture des portes est le suivant :
|
Pouverture_porte = Nporte x Nouverture x Vlibre_meuble x Cair x (Tambiance – Tinterne) / 3600 [W] où :
|
Le profil d’ouverture des portes d’un meuble frigorifique peut être représenté par la figure suivante :
Exemple de profil d’ouverture de porte.
Apports internes
Pour maintenir le meuble à température et dans des bonnes conditions de fonctionnement ainsi que pour rendre les denrées attrayantes, des apports internes sont produits.
On retrouve principalement :
- les apports de chaleur par l’éclairage Pecl;
- les apports de chaleur par l’intégration des moteurs des ventilateurs dans le réseau de distribution d’air du meuble Pvent (le moteur chauffe);
- les apports de chaleur des cordons chauffants des joints de porte Pcordon_chauf;
- les apports de chaleur ponctuels par les systèmes de dégivrage Pdeg.
Apports de chaleur par l’éclairage
L’éclairage dans le volume utile de chargement contribue aussi au réchauffement des denrées alimentaires. La chaleur évacuée par l’évaporateur est grosso modo la puissance électrique qui alimente l’éclairage, à savoir la puissance des lampes et des auxiliaires s’ils sont placés dans le volume utile réfrigéré. Généralement, ce sont des tubes fluorescents qui équipent les meubles frigorifiques. Les ballasts qui les alimentent peuvent se trouver ou pas dans le volume utile; d’où l’importance d’avoir des luminaires énergétiquement performants.
L’apport de chaleur procuré par les éclairages est repris dans la relation suivante :
| Pecl = Pélectrique_luminaire + Pélectrique_ballast (si dans le volume utile de chargement)[W] |
Apports de chaleur des ventilateurs
Les ventilateurs placés dans la reprise d’air, en amont des évaporateurs, dissipent aussi leur chaleur. Tout comme l’éclairage placé dans le volume utile, la puissance électrique alimentant les ventilateurs est transformée en chaleur.
On évalue l’apport de chaleur des ventilateurs Pvent par la relation suivante :
|
Pvent = Pélectrique_ventilateur [W] |
Apports de chaleur dus au dégivrage
Le dégivrage est un mal nécessaire sachant que les meubles frigorifiques, lorsqu’ils sont ouverts, sont des déshumidificateurs puissants. L’humidité de l’air de l’ambiance, lors de l’ouverture des portes, se retrouve sous forme de givre, de gel ou encore de glace (quand il est trop tard) sur les ailettes de l’évaporateur. L’apport de chaleur lors de l’opération de dégivrage est ponctuel.
On évalue l’apport de chaleur du dégivrage Pdeg par la relation suivante :
|
Pdeg = Pélectrique_dégivage [W] |
- en froid positif, on essaye d’effectuer un dégivrage naturel en coupant l’alimentation de l’évaporateur en froid;
- en froid négatif, on effectue des dégivrages par des résistances chauffantes placées sur l’évaporateur.
Apports de chaleur dus aux cordons chauffants
Les cordons chauffants sont en général placés au niveau des vitrages afin de réduire les risques de condensation au niveau des surfaces vitrées (porte vitrée, miroir, …), des ponts thermiques inévitables, …
On évalue l’apport de chaleur dû aux cordons chauffants Pcord_chauf par la relation suivante :
|
Pcord_chauf = Pélectrique_cordon_chauffant [W] |
Bilan énergétique
L’évaluation du bilan thermique permet de préciser la puissance frigorifique nécessaire pour combattre les agressions thermiques du meuble. La puissance frigorifique appliquée à des meubles linéaires et rapportée au mètre linéaire en [W/ml] est un ratio important souvent utilisé par les professionnels pour comparer la performance de différents meubles de même type mais de marque différente (voir certification EUROVENT).
Évaluation théorique des consommations journalières
L’évaluation théorique du bilan énergétique journalier est plus parlante que le bilan thermique des puissances mises en jeu, car elle prend en compte les modifications de régime des apports thermiques tels que l’éclairage pendant la journée, les dégivrages, …, sur une période de 24 heures. Cette période est la même que celle utilisée par EUROVENT pour caractériser les meubles frigorifiques.
Définitions
Les bilans énergétiques de jour et de nuit sont différents. Ils s’expriment par la somme des apports tant internes qu’externes selon la période de la journée ou de la nuit, multipliés par les temps respectifs pendant lesquels les apports interviennent, à savoir :
| Bilan énergétique de jour
Qjour = Σ Papports_jour x tjour Qjour = (Ppen_paroi + Pecl + Pvent) x tjour+ Ppen_vitrage x (tjour – touverture_porte) + Pouverture_porte x touverture_porte + Pdégivrage x nbre_dégivr x tdégivr [Wh/jour] Bilan énergétique de nuit Qnuit = Σ Papports_nuit x tnuit Qnuit= (P pen_paroi + Ppen_vitrage + Pvent) x tnuit [Wh/jour] Attention que l’on néglige à la fois :
|
le bilan énergétique journalier représente l’énergie nécessaire à l’évaporateur du meuble frigorifique pour vaincre les apports internes et externes. Il s’écrit de la manière suivante :
|
Bilan énergétique Q = Qjour + Qnuit[Wh/jour] |
Calculs du bilan énergétique d’un meuble fermé vertical négatif
Bilan énergétique
| Pour évaluer le bilan énergétique d’un meuble frigorifique ouvert vertical. |
L’énergie frigorifique journalière est l’énergie froid consommée par l’évaporateur du meuble ouvert.
| Qtotal = Qjour + Qnuit [Wh/jour] | |||
| Apports de chaleur | Énergie de jour (10 heures/jour) | Energie de nuit (14 heures/jour) | Energie total journalière |
| Pénétration paroi | 3 870 | 5 418 | 9 288 |
| Pénétration vitrage | 5 498 | 7 766 | 13 264 |
| ouverture des portes | 5 733 | 0 | 5 733 |
| Ventilation/cordon chaud | 2 100 | 2 940 | 5 040 |
| Éclairage | 2 880 | 0 | 2 880 |
| Dégivrage | 6 400 | 0 | 6 400 |
| Total | 42 605 | ||
| Total/m² d’ouverture de portes | 42 605/(4.3 x 1000) = 9,9 [kWh/m².jour] | ||
Puissance frigorifique de l’évaporateur
Vu la présence d’un système de dégivrage électrique (en négatif, le dégivrage naturel ne suffit pas), la détermination de la puissance frigorifique du meuble doit s’effectuer en partant de l’énergie journalière. Soit :
|
P0 = (Qtotal) / (24 – nombredégivrage x tempsdégivrage) P0 = 42 605 / (24 – 2 x 0.5) P0 = 1 852 [W] |
Puissance frigorifique spécifique
La puissance frigorifique spécifique ou couramment connue sous le nom de puissance par mètre linéaire de meuble frigorifique est de :
|
Pml = P 0 / longueur du meuble Pml = 1 852 / 2,3 Pml = 805 [W/ml] |
Commentaires
- La puissance par mètre linéaire d’un meuble frigorifique fermé négatif à porte fermée est moins énergivore que son homologue ouvert;
- le calcul théorique de l’énergie frigorifique journalière du meuble est de 9,9 [kWh/m².jour]. Pour pouvoir la comparer par rapport au TEC d’EUROVENT il serait nécessaire d’y ajouter la consommation du groupe de froid. Pour une installation classique (COP de 1.2 par exemple), la consommation du compresseur serait de l’ordre de 9,9 / 1,2 = 8,25 [kWh/m².jour]. On en déduit le TEC/TDA = 9,9 + 8,25 = 18,15 [kWh/m².jour]. En se référent au tableau de la moyenne européenne des TEC/TDA, pour ce type de meuble, TEC/TDA = 28,5 [kWh/m².jour];
- EUROVENT annonce, spécifiquement pour ce type de meuble et pour un fabricant référencé, une valeur de TEC/TDA = 22,1 [kWh/m².jour]; ce qui montre que l’évaluation théorique est en deçà de celle mesurée en laboratoire, soit 18,15 / 22.1 = 0,82 ou 18 % en moins de consommation spécifique du meuble choisi;
- Si la moyenne donnée par EUROVENT est de 28,5 [kWh/m².jour], le meuble étudié est donc en dessous de la moyenne européenne, soit : 22,1 / 28,5 = 0,77 ou 23 %. On se rend compte ici que la disparité des consommations des meubles testés par EUROVENT est importante; ce qui signifie qu’en froid négatif, plus encore qu’en froid positif, la qualité de la fabrication des meubles souffle le chaud et de froid. (c’est le cas de le dire).
Puissances frigorifiques spécifiques et températures
Une manière souvent utilisée pour classifier les meubles frigorifiques, est de se baser sur :
- la puissance frigorifique spécifique;
- ou la puissance frigorifique par mètre linéaire;
- ou par module de porte en fonction des conditions classiques définies par EUROVENT (température d’ambiance de 25°C et une humidité relative de 60 %).
Meuble frigorifique fermé à applications négatives
|
Température
La puissance frigorifique est toujours liée à une température d’évaporation qui permet de tenir la température de consigne au sein du meuble frigorifique.
|
Influence de l’évaporateur
Il est important qu’un évaporateur soit bien dimensionné pour combattre les apports du meuble. Une surface d’échange insuffisante par rapport aux apports entraîne une saturation de l’évaporateur en température. Pour des applications proche de 0°C, ou dans ce cas franchement négative, la prise en glace ou le givrage est plus rapide entraînant une surconsommation du meuble.
La figure suivante représente l’évolution des températures, à la fois pour l’air qui passe au travers des ailettes d’échange et le fluide frigorigène au travers des tuyauteries :
- au fur et à mesure que l’air traverse les différents rangs d’ailettes, sa température diminue selon une loi logarithmique et passe de la température t1 à la température t2;
- par contre, le fluide frigorigène se vaporise tout au long du trajet inverse à température plus ou moins constante (suivant le type de fluide utilisé) et ce jusqu’au moment où la dernière goutte liquide devient gazeuse (point c où le titre du fluide Xr = 1 : 1 correspond à un fluide totalement gazeux). À partir de ce point, le fluide frigorigène entre dans sa phase de surchauffe et voit sa température augmenter (segment c-d).
L’évaporateur est principalement caractérisé par sa puissance frigorifique :
|
Po = K0 x Séchange x Δtmln |
et dépendant des paramètres suivants :
- le coefficient global d’échange moyen K0[W/m².K) s’exprimant sous la forme :
|
K0 = f1 / ((Séchange / (Si x αi)) + (1 / (Φ x αe)) avec :
|
- la surface d’échange côté air de l’échangeur Séchange [m²] :
|
Séchange ~ 2 x VE / pas avec :
|
- l’écart moyen logarithmique de température Δtmln* corrigé défini par la relation suivante :
|
Δtmln* = 0,95 x f2 x ((t1 – t2)/ ln ((t1 – tfluide_frigorigène) / (t2 – tfluide_frigorigène))) [K] avec :
|
Influence du givrage
Principe de givrage
L’humidité de l’air ambiant de la zone de vente passant au travers des ouvertures de porte migre naturellement vers les parties froides du meuble et plus particulièrement vers l’évaporateur. Cette humidité se condense et givre sur les ailettes pour les applications de froid commercial (même pour les applications “positives”, la température d’évaporation est négative par exemple -10°C).
Dans des applications de congélation, il arrive que l’humidité dans l’air se transforme directement en cristaux de neige qui peuvent se fixer par exemple et malheureusement sur les pales des ventilateurs de manière non homogène pouvant entraîner la destruction des ventilateurs.
Formation de givre.
La formation de givre entraîne une réduction de la puissance frigorifique P0 suite à :
- une réduction du débit d’air passant au travers de l’évaporateur;
- et par conséquent une augmentation des pertes de charge dans le circuit de refroidissement;
- une augmentation de la résistance thermique de la surface de refroidissement;
- une chute de la température du fluide frigorigène.
Aussi, il découle de la réduction de débit que l’efficacité du rideau d’air (quand il y en a un) sera moindre en favorisant l’augmentation des apports par induction, le passage accrût de l’humidité de l’air ambiant et l’augmentation de la température de l’intérieur du meuble, … C’est en fait le principe du “chien qui se mange la queue”.
Sur le diagramme psychométrique ci-dessous, le givre qui se forme sur l’évaporateur correspond à l’humidité prise dans l’ambiance de vente et/ou au niveau des denrées non emballées.
Le givrage représente donc une contrainte importante pour le commerçant sachant que :
- l’on risque de briser la chaîne du froid;
- le meuble frigorifique devra être équipé de systèmes de dégivrage pouvant entraîner des consommations énergétiques supplémentaires.
Il est donc nécessaire d’effectuer des dégivrages réguliers.
Poids énergétique du dégivrage
Quel que soit le type de dégivrage (naturel ou électrique principalement), pendant cette opération, de la chaleur est retirée à la résistance chauffante en première approximation :
- pour faire fondre le givre;
- par les masses de l’évaporateur, du meuble et des denrées.
Temps de dégivrage
Dans le cas d’un dégivrage électrique et connaissant la puissance de la résistance électrique, il est possible d’évaluer le temps de dégivrage par la relation d’équilibre suivante :
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Σénergies absorbées = Σapports énergétiques Où les apports énergétiques sont l’énergie fournie par la résistance chauffante pendant le temps de dégivrage et l’énergie apportée par l’éclairage, les ventilateurs, … |
Influence de l’éclairage
L’éclairage intensif des meubles est-il un critère de vente ?
On sait aussi que les apports internes comme l’éclairage régissent la puissance frigorifique nécessaire au maintien des températures au sein des meubles. La présence d’éclairage au sein du meuble non seulement représente une consommation électrique en soi, mais nuit aussi à la consommation énergétique des groupes de production de froid. En simplifiant, le commerçant passe deux fois à la caisse. Pour tant soit peu que l’efficacité de la production de froid ne soit pas optimisée, sa consommation énergétique sera double.
Le placement d’éclairage dans l’enceinte même réfrigérée est une mauvaise chose en soi. En effet, la plupart du temps, les constructeurs de meubles frigorifiques utilisent des lampes fluorescentes. En effet, ce type de lampes a une basse efficacité lumineuse aux basses températures comme le montre la figure suivante :
Efficacité lumineuse en fonction de la température ambiante.
Influence des ventilateurs
Les ventilateurs fonctionnent en permanence afin de maintenir les températures de consigne au sein des meubles. La puissance électrique nécessaire pour faire tourner les pales du ventilateur et, par conséquent, pour déplacer l’air au sein du meuble, est transformée en chaleur et participe au réchauffement de l’ambiance interne du meuble. Cet apport représente de l’ordre de 3 à 5 % de la consommation énergétique de la production de froid.
Influence des cordons chauffants
Les cordons servant à éviter la présence de buée sur les portes vitrées et à empêcher les portes des meubles mixtes d’être bloquées par le givre ou la glace. Ce type d’apports influence aussi le bilan énergétique du meuble. On estime sa participation à la dégradation du bilan énergétique à ~1 %.
Auteur : D.D.
Antidote appliqué : Thibaud
Style css des tableaux : Thibaud
Juin 2009 : mise en page – Sylvie