Echanges “hygro-thermiques” des rideaux d’air

Les rideaux d’air qui protègent les meubles frigorifiques ouverts des agressions thermiques de l’ambiance de vente échangent malgré tout beaucoup d’énergie par induction. Le mélange forcé de l’air de l’ambiance et de l’intérieur du meuble avec le rideau d’air induit un échange de chaleur sensible et latente :

• l’ambiance de vente a tendance à se refroidir et à se déshumidifier;
• le rideau d’air se réchauffe et entraine l’humidité prise à l’ambiance vers l’évaporateur;
• l’intérieur du meuble frigorifique est refroidi par l’air du rideau.

Les meubles frigorifiques à rideau d’air vertical

Le bilan de chaleur par induction en régime permanent pour un meuble frigorifique vertical à rideau d’air symétrique est donné par la relation :

M₁ x h₁ + M_a x h_a + M_i x h_i =  M₁ x h₂ + M_a x h₂ + M_i x h₂  [kJ]

où :

• h₂ = l’enthalpie de l’air à la reprise [kJ/kg].
• h₁ = l’enthalpie de l’air à la buse de soufflage [kJ/kg].
• h_a = l’enthalpie de l’air ambiant [kJ/kg].
• M_a = le débit massique d’air ambiante induite par le rideau d’air [kg/s].
• M₁ = le débit massique du rideau d’air [kg/s].
• M₂ = le débit massique d’air interne au meuble induite par le rideau d’air [kg/s].
• h_i = l’enthalpie de l’air à l’intérieur du meuble [kJ/kg].

La chaleur apportée par induction dans le rideau d’air est aussi exprimée comme étant :

Q_induction =  M₁ x (h₂ – h₁)  [kJ]

Si on introduit la notion de taux d’induction par la relation X = M_a / M₁ et que l’on prend l’hypothèse que M_a = M_i (pour un flux symétrique), La chaleur apportée par induction dans le rideau peut être aussi exprimée, en première approximation mais de manière plus pratique aussi, par la relation suivante :

Sur un diagramme spychométrique, sur base :

• des températures et des humidités mesurées dans l’ambiante et à l’intérieur du meuble (thermomètre et sonde d’humidité HR relative);

• du débit moyen du rideau d’air (débitmètre);

• d’un taux d’induction pratique de l’ordre de 0.15.

On peut évaluer la chaleur d’induction dans le rideau d’air.

Les meubles frigorifiques à rideau d’air horizontal

En considérant que le volume utile de chargement est rempli de denrée, l’échange de chaleur par induction en régime permanent est donné par la relation :

M₁ x h₁ + M_a x h_a + Q =  M₁ x h₂ + M_a x h₂  [kJ]

ou

(h₂ -h₁) = M_a / M₁ x (h_a – h₂) + Q / M₁ [kJ/kg]

où :

• h2 = l’enthalpie de l’air à la reprise [kJ/kg].
• h1 = l’enthalpie de l’air à la buse de soufflage [kJ/kg].
• ha = l’enthalpie de l’air ambiant [kJ/kg].
• Ma = débit massique d’air ambiante induite par le rideau d’air [kg/s].
• M1 = débit massique du rideau d’air ]kg/s].
• Q = l’échange de chaleur des denrées de surface en contact avec le rideau d’air [kJ].

Plus pratique et suffisante pour l’établissement du bilan énergétique, la formule suivante tient compte du fait que réellement le volume utile de chargement n’est pas rempli est que l’air intérieur a presque les propriétés de l’air soufflé en terme de température et d’humidité:

où :

• hi = l’enthalpie de l’air à l’intérieur du meuble [kJ/kg].
• ha = l’enthalpie de l’air ambiant [kJ/kg].
• M1 = débit massique du rideau d’air ]kg/s].
• X  = taux d’induction Ma / M1 (donnée importante pour les constructeurs).