Guide Froid
Guide Froid
Guide Froid
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Les supermarchés de toutes tailles, les avec les experts ou techniciens du froid
hypermarchés et les commerces de dé- lorsqu’ils interviennent sur vos installa-
tail font partie des entreprises les plus tions. Certaines adaptations demandent
impactées. Leur besoin de réfrigérer ou quelques investissements financiers
de congeler est permanent ce qui induit alors que d’autres concernent des ac-
des consommations électriques colos- tions à prendre sans obligation de dé-
sales. bourser le moindre centime.
Rares sont les situations où le remplace-
ment complet des installations de froid Afin de recevoir des conseils adaptés à
est obligatoire. Un tel investissement votre entreprise età votre situation, n’hé-
sera évidemment étudié avec grand sitez pas à faire appel à des profession-
soin par un expert du froid. Les solu- nels du froid et des auditeurs énergie
tions techniques permettant de limiter agréés AMURE par la Région Wallonne.
la consommation électrique sont main-
tenant nombreuses, adaptablesen fonc-
tion des besoins spécifiques. Le retour Celle-ci subsidie à 100% des missions
sur investissement peut être rapide si le de pré-checks et de guidances éner-
projet est bien réfléchi avant placement. gétiques de toute entreprise wallonne
désireuse d’emprunter le chemin de
la sobriété énergétique et des perfor-
S’il est souvent difficile d’envisager le mances environnementales. Le service
remplacement des installations exis- des Facilitateurs Energie, s’occupant des
tantes, de nombreuses améliorations entreprises et commerces, est à votre
sont possibles. Mieux connaître le fonc- disposition gratuitement au numéro
tionnement de vos appareils vous per-
mettra des échanges plus fructueux 0800-97.333.
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La situation Nous ne développerons, dans ce guide,
que les aspects relatifs à l’usage du froid
sur le terrain alimentaire dans les entreprises de dis-
tribution alimentaire.
Consommations
La région wallonne fournit des valeurs
énergétiques globales moyennes de consommations spéci-
Les entreprises consommatrices de froid fiques (kWh/m² de surface) en électricité
alimentaire sont les commerces de dé- et en combustible pour 2020. Ces valeurs
tail, supermarchés (de 400 à 2500 m²), indicatives permettent à chacun de pou-
hypermarchés (supérieur à 2500 m²) voir positionner sa propore consomma-
mais aussi les entreprises de stockage et tion par rapport aux moyennes reprises
logistique alimentaire, les abattoirs, les ici.
entreprises de transformation alimen-
taires, etc…
Consommation électrique
Consommation Pourcentage en
Type de bâtiment Surface (m²) spécifique en comparaison au
électricité
supermarché
( kWh/m².an)
Supermarché 400 à 2500 452 100%
Commerce non alimentaire 450 à 2500 113 25%
Hypermarché >2500 361 40%
Commerce non alimentaire >2500 59 13%
Commerce de détail 83 18%
Hôtel 37 8%
Enseignement 18 4%
Le tableau ci-dessus montre des froid alimentaire nécessaires dans les su-
consommations spécifiques électriques per- et hyper- marchés.
très différentes en fonction des types La moyenne des consommations élec-
d’entreprises. triques des supermarchés est bien plus
La moyenne des consommations élec- importante que celle des hypermarchés.
triques est bien plus importante pour De nouveau, la production de froid oc-
un supermarché ou un hypermarché en cuppe une proportion plus grande de
comparaison à un magasin non alimen- la consommation électrique d’un super-
taire de taille similaire. La différence est marché. En effet, la dimension des ins-
due en grande partie à la production en tallations de froid n’est pas proportion-
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nelles à la surface du magasin. Le froid Le commerce de détail même s’il néces-
occupe une place presque identique site du froid possède des installations
pour un supermarché qu’un hypermar- bien moins puissantes que les super et
ché. Dans ce dernier, surface addition- hyper – marchés.
nelle est souvent occupée par du « non Hôtellerie et enseignement sont présen-
alimentaire ». tés à titre indicatif.
Consommation de combustible
Consommation
Pourcentage en
spécifique en comparaison
Type de bâtiment Surface (m²) au
combustible supermarché
( kWh/m².an)
Supermarché 400 à 2500 233 100%
Commerce non alimentaire 450 à 2500 124 53%
Hypermarché >2500 100 43%
Commerce non alimentaire >2500 105 45%
Commerce de détail 70 30%
Hôtel 119 51%
Enseignement 62 27%
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7 S
urgélation – congélation : de -18 lui-même l’air intérieur des meubles ré-
à -50°C frigérés devant produire plus de froid
encore, …
Ce froid distribué dans des halls de stoc-
kage, chambres froides, ateliers, comp- En conséquence, les consommations
toirs et meubles de vente, … est produit énergétiques nécessaires pour atteindre
par des unités centralisées ou locale- ces conditions sont parfois antagonistes
ment dans les meubles de vente. et importantes.
Les aliments sont stockés, transformés, Il faut donc organiser les besoins, conce-
vendus dans ces enceintes refroidies su- voir adéquatement et utiliser le froid de
bissant l’influence d’apports thermiques manière rationnelle.
internes et externes au magasin.
Outre ces considérations techniques, Répartition
d’autres impératifs existent : des consommations
7 favoriser un maximum le contact électriques des magasins
visuel et tactile des denrées par le
client en imposant de laisser une in- Supermarchés
terface ouverte entre les deux am- et hypermarchés
biances. En moyenne, dans un supermarché
7 a
pporter un confort suffisant aux moyen de 1.200 m², les consomma-
clients et au personnel, été comme tions électriques du poste froid oscillent
hiver, dans les locaux de vente et de entre 50 % (en hiver) et 60% (en été) des
travail à une température adéquate consommations électriques du magasin,
et une humidité relative de +/- 50%. l’éclairage étant le second poste le plus
consommateur.
7 u
tiliser de manière rationnelle l’éner-
gie nécessaire à atteindre ces objec-
tifs
Ainsi, dans les commerces où le froid
alimentaire est très présent, les consom-
mations qui lui sont liées sont :
7 d
irectes pour maintenir les denrées
alimentaires à température adé-
quate en fonction d’une série de
facteurs,
7 indirectes, dues aux effets secon-
daires à l’utilisation du froid.
Par exemple, nécessité de chauffer l’air
des allées entre les meubles réfrigérés
ouverts (pour un confort des clients).
Cet air chauffé réchauffe et humidifie
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Dans un supermarché de 1200m², 70% des consommations électriques
sur la base d’une consommation globales.
globale de 255 kWh/m².an, la ré- En France , ces commerces totalisent
partition des consommations élec- un aussi grand volume de froid né-
triques est réprésentée dans le gra- gatif que positif.
phique ci-dessus. Si l’ensemble du
froid alimentaire représente 51% de
la consommation électrique totale,
le froid positif prend une part net-
tement supérieure à celle du froid
négatif.
En France , seulement 23% environ
du volume de froid des hyper- et
supermarchés correspond au froid
négatif.
Petits commerces
(boucheries, poissonneries,
commerces de produits
surgelés, supérettes,
crèmeries et épiceries
fines,…)
Dans les petits commerves, les
consommations électriques du
poste froid représentent jusqu’à
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Quelles sont les de la dégradation des denrées alimen-
taires passe par le maintien de la “chaîne
obligations légales du froid “.
en matière de Deux techniques de conservation prédo-
minent, à savoir :
froid?
7 la réfrigération ou froid positif (>0°C,
Réglementations 4 à 8 °C, >8 °C);
Deux réglementations européennes 7 la congélation ou froid négatif (-24
décrivent principalement les disposi- °C,-18 °C, -12 °C).
tions à prendre pour les conservations
Les équipements frigorifiques doivent
des denrées alimentaires classiques
donc assurer l’hygiène dès l’arrivée des
(CE 852/2004) et d’origine animale (CE
denrées dans les magasins de distribu-
853/2004) (PDF).
tion et durant tout leur cycle de vie de-
Depuis le stade de la production jusqu’à puis les zones de stockage jusqu’à leur
celui de la consommation, la limitation distribution.
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Normes et réglementation température de l’atmosphère à 2°C
en interdisant l’utilisation de fluides
7 Réglementations concernant l’utili- frigorigènes dangereux pour l’envi-
sation des gaz frigorifiques : ronnement.
Le Règlement Européen EU517/2014 Dans ce cadre, on utilise la référence
impose une réduction importante GWP. Global Warming Potential,
de l’usage des gaz à effet de serre elle désigne le potentiel de réchauf-
fluoré. fement global d’un gaz émis dans
l’atmosphère. Plus la valeur du GWP
Textes de référence : https://eur-
est importante et supérieure à 1,
lex.europa.eu/legal-content/FR/
plus l’impact du gaz est néfaste pour
TXT/?uri=CELEX%3A32014R0517
l’environnement. La tableau sui-
vant reprend le valeurs GWP maxi-
Le but de cette réglementation est
males à ne pas dépasser à partir des
de protéger la couche d’ozone et li-
échéances indiquées.
miter l’augmentation moyenne de la
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GWP de référence: de l’équipement mais c’est le personnel
certifié qui consigne les informations
GWP adéquates.
Type de gaz (Global warming
potentiel) Les entreprises employant le personnel
R32 675 certifié (entreprises agréées) doivent
conserver une copie du registre pour
R134a 1430 une période de minimum 5 ans.
R404a 3922
Ce registre doit reprendre un certains
R407a 2017 nombre d’informations:
R407c 1530
R407f 1825 La quantité et le type de gaz à effet
de serre fluorés installé,
R410a 1730
R449a 1397 Les quantités de gaz à effet de serre
fluorés ajoutées,
R507 3985
R290 (propane) 20 La quantité de gaz à effet de serre
NH3 (Amoniac) 0 fluorés qui a été éventuellement re-
cyclée ou régénérée, y compris le
CO2 1 (référentiel)
nom et l’adresse de l’installation de
recyclage ou de régénération,
7 Limiter les fuites de fluide frigori- La quantité de gaz à effet de serre
gène à un taux de moins de 10%. fluorés récupérée,
Les contrôles et leur fréquence sont L’identité de l’entreprise qui a assu-
donc légiférés : ré l’installation, l’entretien, la main-
tenance et, le cas échéant, la répa-
ration ou la mise hors service de
Equivalent CO2 Fréquence des l’équipement, y compris, le numéro
controles de son certificat,
> 5 Tonnes Annuel Les dates et les résultats des
> 50 Tonnes 2 fois par an contrôles,
> 500 Tonnes 4 fois par an
Si l’équipement a été mis hors ser-
vice, les mesures prises pour récu-
pérer et éliminer les gaz à effet de
Il est à noter qu’à partir de 50 tonnes
serre fluorés.
équivalent CO2 les contrôles sont plus
fréquents, à savoir 2 fois par an. Cette
fréquence peut être réduite de moitié si
l’installation dispose d’un système auto-
matique de détection des fuites.
La réglementation exige la tenue d’un
registre ou livret d’entretien. Celui-ci est
sous la responsabilité des exploitants
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Incitants financiers
Le seuil minimum d’investissements éligibles est fixé à :
7 25.000 € (hors TVA) pour les grandes entreprises
7 20.000 € (hors TVA) pour les PME.
* Les pourcentages visés ci-dessus, pour les grandes entreprises peuvent être augmen-
tés d’un bonus déterminé comme suit :
7 5 % si la grande entreprise se situe dans les communes répertoriées en zone de
développement hors province du Luxembourg ;
7 10 % si la grande entreprise se situe dans les communes répertoriées en zone de
développement de la province du Luxembourg.
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Le montant de l’aide est déterminé en appliquant le taux brut à la base subsidiable
déterminée comme explicité au point ci-dessus :
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LA PRODUCTION Le cycle du fluide est composé de plu-
sieurs étapes :
DU FROID Evaporation :
A l’entrée de l’évaporateur (batterie si-
tuée dans la chambre froide, le frigo, les
Principe de fonctionnement meubles réfrigérés, …), le fluide frigori-
du cycle du froid gène est liquide et à basse pression. Il se
charge de chaleur qu’il extrait de celui-ci
et s’évapore.
La machine frigorifique sert à capter la
chaleur au sein d’une source chaude
(chambre froide, frigidaire, congélateur, Surchauffe :
...) et à évacuer cette chaleur loin de Le fluide frigorigène gazeux continue
celle-ci. même de se réchauffer un peu, pour ga-
C’est, en réalité, le fluide qui circule dans rantir qu’il ne reste plus de fluide à l’état
ce système de production de froid qui liquide
va effectuer ce transfert de chaleur. Il
possède la propriété de se condenser
et s’évaporer à des températures diffé- Compression du fluide
rentes en fonction de sa pression : il est frigorigène :
appelé « fluide frigorigène » .
Le gaz frigorigène est comprimé par le
compresseur et passe alors à haute pres-
sion et haute température.
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Evacuation Comment
à travers le condenseur, de la chaleur ex-
traite vers l’extérieur (à l’arrière du frigo, récupérer la
au niveau de l’unité extérieure de la ma- chaleur du
chine de froid, …) :
condenseur ?
7 Désurchauffe : le gaz frigorigène éva-
cue sa chaleur sensible (chute de t°) Il a plusieurs moyens de mettre à profit
la chaleur du condenseur.
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électriques pour produire du froid. Le fait né. Le rayonnement de sol est uti-
d’avoir des meubles frigorifiques fermés lisable si le magasin est bien isolé,
est un plus dans cette situation. c’est un bon moyen de réchauffer les
Une deuxième possibilité est de ré- allées entre les meubles réfrigérés si
cupérer la chaleur évacuée parle vraiment cela est nécessaire (mau-
condenseur à air, par l’intermédiaire vais moyen = pulser de l’air chaud
d’un condenseur à eau. La machine dans ces allées). La chaleur chauffe
centralise la production de froid de plu- l’air par rayonnement et donc peu
sieurs meubles ou de chambres froides,… de chaleur est entrainée par induc-
Elle est située à l’extérieur (sur le toit ou tion dans les meubles lors de l’ou-
de préférence à un endroit protégé des verture des portes. Le rayonnement
rayonnements solaires). de sol peut aussi servir à chauffer les
zones de caisses (à condition qu’un
7 La chaleur récupérée va permettre rideau d’air ou mieux un sas coupe
de chauffer l’eau de chauffage à le froid venant de l’éxtérieur). Le sys-
une température variant en fonc- tème de chauffage par rayonnement
tion des besoins en froid. Malheu- sera conçu dès la construction. Les
reusement, les besoins en froid circuits doivent être pensés de telle
augmentent quand les tempéra- manière à repérer les zones de vente
tures extérieures sont clémentes et des zones réfrigérés, des zones de
c’est le moment où on n’a moins caisse,… La régulation pourra ain-
besoin de chauffage. En période si fermer certaines zones lorsque
hivernale, par contre, la tempéra- d’autres resteront ouvertes.
ture de l’eau ne sera peut-être pas
suffisante pour chauffer les locaux La récupération de chaleur peut égale-
mais un appoint pourra être installé ment être utilisée pour l’eau sanitaire.
(chaudière, PAC, …). Certaines ins- Les besoins en eau chaude sanitaire
tallations de chauffage peuvent se doivent être importants par rapport à
permettre d’utiliser de basses tem- la puissance de la machine frigorifique.
pératures d’eau telles que les sys- Un ballon tampon peut conserver l’eau
tèmes de rayonnement de sol ou du chauffée en permanence par la machine
matériel légèrement surdimension- pour qu’elle soit utilisée au moment op-
portun.
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Une troisième solution consiste à utili- Ce principe, économiseur d’énergie, est
ser une PAC eau/eau installée sur le identique pour un meuble réfrigéré, un
circuit. Pour le chauffage des locaux, congélateur, une chambre froide ou un
on peut ainsi récupérer 50 à 80 % des local réfrigéré.
besoins. Notez qu’il est aussi possibe
de récupérer la chaleur produite lors du
refroidissement de l’huile des compres- Réduction des apports
seurs. thermiques externes
Réduire les apports solaires
Isolation des tuyauteries
7 Eviter toute ouverture telle que lan-
de fluide frigorigène terneau ou fenêtre de toit inondant
Au-dela de la récupération de chaleur, la zone à réfrigérer de rayonne-
il est important évidemment d’éviter ments solaires. Cette action réduit
les fuites de chaleur. Les tuyauteries de l’éclairage naturel ce qui oblige à
retour du condenseur (extérieur) vers un éclairage artificiel consommateur
l’évaporateur (intérieur) doivent être ca- d’électricité (choix judicieux du type
lorifugées y compris le détendeur afin de luminaires).
de limiter les apports thermiques de 7 Placer des protections solaires. Ce
l’ambiance extérieure vers le liquide fri- dispositif doit être placé à l’extérieur
gorigène. En effet, réchauffer le liquide du bâtiment ou de la zone : volet,
diminuerait la capacité frigorifique de végétation, toile solaire (vitrine), toi-
l’évaporateur. ture en surplomb, store, brise-soleils,
Les tuyauteries quittant l’évaporateur vitrages antisolaires … Les protec-
et compresseur vers le condenseur tions solaires les plus performantes
ne doivent pas être absolument iso- permettent une réduction de près
lées car la température du gaz qu’elles de 90% des apports solaires.
contiennent est déjà trop élevée (sauf si
on veut récupérer la chaleur sur la dé-
surchauffe). Réduire les apports thermiques
par les parois opaques
7 Isoler la toiture du magasin
Comment
Cette action permet de réduire les
conserver le froid ? déperditions de chaleur hivernales mais
aussi les apports thermiques lors de
températures extérieures élevées. Ceux-
Il est plus facile de conserver une zone ci sont d’autant plus importants que le
à basse température si l’on en réduit les revêtement de la toiture est sombre.
déperditions d’énergie et infiltrations
d’air par les parois et les apports ther-
miques externes et internes.
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7 Créer un sas au niveau de l’entrée 7 Extraire la chaleur dégagée par
du magasin les appareils producteurs de froid.
Au niveau du condenseur, la cha-
Il existe plusieurs solutions pour éviter leur est dégagée des frigos, congé-
les échanges de chaleur au niveau de lateurs, de l’unité extérieure de
l’entrée: chambre froide ou de climatisation,…
Installation de deux portes succes- Comme nous l’avons vu précédem-
sives qui ne s’ouvrent pas simulta- ment, il est intéressant de réduire la
nément, température de condensation du FF
donc de permettre une bonne et fa-
Installation d’une porte tambour (ou cile évacuation de la chaleur lors de
tourniquet) : plus chère à l’achat que cette étape. Il est possible d’extraire
le sas mais plus efficace du point de cette chaleur du local via un ventila-
vue énergétique et plus simple au teur. Cet air chauffé peut être direc-
niveau de la régulation d’ouverture tement dirigé vers un local contigu
des portes. à chauffer ou vers l’extérieur. Cette
Placement d’un rideau d’air chauffé opération permettra d’augmenter le
en hiver et de préférence non clima- rendement de la machine de froid.
tisé en période estivale. Cette solu- Lorsqu’il s’agit de machines de
tion est moins onéreuse à l’achat froid de plus grosse puissance (plu-
que le sas ou tambour mais bien sieurs meubles frigorifiques, grande
plus chère à l’utilisation (fonction- chambre froide, local réfrigéré, …), il
nement du ventilateur, chauffage est adéquat d’étudier la possibilité
de l’air et climatisation éventuelle de récupérer ce dégagement de cha-
mais déconseillée). De plus, la pul- leur (production d’eau chaude sani-
sion d’air chauffé induit un apport taire, chauffage, -voir plus hauT…).
de chaleur à l’intérieur du magasin.
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Confinement 7 Tirer, durant la période de ferme-
ture du magasin, un store ou volet
du froid dans isolant (meubles verticaux) ou une
couverture type rideau aluminium
les meubles isolé (meubles horizontaux). Il est
frigorifiques possible d’appliquer ce type de volet
aux meubles s’il n’est pas d’origine.
La consommation électrique princi- Cette action peut conduire à une ré-
pale des meubles frigorifiques ouverts duction énergétique moyenne de 15
est due à l’échange de chaleur entre à 20%.
l’ambiance du magasin et l’intérieur du
meuble (rideau d’air par induction et pa-
rois du meuble par conduction, convec-
tion et rayonnement).
Les produits réfrigérés, l’éclairage, la
production de chaleur des ventilateurs,
les cordons chauffants (portes) et
systèmes de dégivrage sont des apports
internes non négligeables.
Le meilleur moyen de préserver le
froid à l’endroit où il est nécessaire et
de rentabiliser son utilisation est de le
confiner autant que possible dans une 7 Placer des portes en plexiglas pour
zone dédicacée (local réfrigéré, meubles fermer les gondoles (meubles ho-
frigorifiques rassemblées ou tunnels rizontaux) à température négative
froids, …). peut réduire de 30 à 35 % la consom-
mation électrique.
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7 Placer des portes aux meubles verti- nement peut être très importante et
caux (t° positive ou négative) afin de réchauffer les denrées de 3 à 4 °C. Le
réduire les entrées d’air venant de placement d’un baldaquin au-des-
l’environnement vers l’intérieur des sus du meuble permet de réduire
frigos. La diminution de la consom- ces pertes .
mation énergétique peut aller
jusqu’à 30%. Selon certains exploi-
tants consultés, les denrées à choisir
par le client sont moins accessibles
ce qui semble réduire quelque peu
la vente.
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7 Ne pas chauffer les allées entre les 7 Loin des zones chauffées par chauf-
meubles. Des mesures de tempéra- fage ou par des matériels de pro-
ture et d’humidité ont été réalisées duction tels que rôtissoires, fours, …
dans plusieurs commerces de grande 7 La plus compacte ou confinée
surface. En moyenne, les tempéra- possible afin de ne réfrigérer que
tures relevées ne dépassaient pas les l’essentiel ;
16°C avec une humidité relative de
l’ordre de 35 %. 7 Travailler avec des chambres froides
modulables.
Il est parfois décidé de chauffer ces
allées ce qui est une erreur du point Isoler l’enveloppe de la
de vue énergétique. chambre froide
7 L’enveloppe doit être très bien isolée
Centraliser pour réduire les pertes à travers les
parois (y compris le sol) mais aussi
les denrées pour éviter la condensation, pour
réfrigérées dans des raisons d’hygiène. L’enveloppe
doit être très étanche et munie
un local réfrigéré idéalement d’un pare-vapeur,
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Dégivrer prend les trois étapes 1-2 réchauffe-
ment du givre, 2-3 fusion du givre et
l’évaporateur 3-4 échauffement de l’évaporateur) :
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de rationaliser ces durées en essayant de
les réduire :
Dégivrage naturel 7 Soit alimentation électrique mise sur
Dans l’enceinte d’un meuble frigorifique horloge (intéressant pour les petits
à température positive, la possibilité de volumes réfrigérés mais pas précis),
réaliser un dégivrage naturel par circula- 7 Soit régulation électronique intel-
tion forcée d’air est souvent un succès. ligente. Elle est intéressante si elle
Les points 2 et 3. sont alors remplacés permet d’optimiser le dégivrage
par une circulation d’air sans production c’est-à-dire de le démarrer quand
de froid. Il n’y a aucune production de présence de givre et de le finir quand
chaleur donc aucune autre consomma- plus de givre du tout !
tion électrique que celle due au fonc-
tionnement du ventilateur. Système 1 : le régulateur conserve
les durées de fusions successives
Cette méthode est aussi utilisée pour démarrées à partir d’une horloge et
le dégivrage dans les chambres froides estime l’importance du givre formé
dans certaines conditions. en fonction de ces durées. Il opti-
mise ensuite la mise en route ou
non du dégivrage suivant,
Sources de consommation
d’énergie lors du dégivrage Système 2 : deux sondes réalisent
les mesures de la température am-
7 Apport de chaleur nécessaire à la fu- biante de la zone réfrigérée et la
sion du givre, température entre les ailettes de
l’évaporateur (nous montre si pré-
7 Apport d’énergie pour refroidir
sence de glace ou non). En fonc-
l’évaporateur qui a été réchauffé
tion de ce delta de températures,
dans l’opération 1. (dans la plupart
le régulateur décide du type de dé-
des cas),
givrage qu’il utilise :
7 Apport d’énergie nécessaire à refroi-
dir la chambre froide et évacuer la - Si grand delta : résistance chauf-
chaleur qui a été apportée. fante en action,
- Si faible delta : la mise en mou-
vement de l’air de la zone ré-
Optimiser le temps du frigérée suffira à faire fondre la
dégivrage de l’évaporateur glace (compresseur mis à l’ar-
rêt).
Par défaut, les fabricants règlent les du-
rées de dégivrage mais il est important
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Améliorer le dégivrage condes, divise par 10 la consomma-
au niveau des chambres tion d’électricité due aux dégivrages
froides de cette chambre. Une organisation
différente peut, peut-être, rendre
7 Placer l’évaporateur à l’opposé de possible cette opération.
la porte. L’air extérieur à la chambre
froide est plus chaud et humide que 7 Veiller à la bonne évacuation des
l’air contenu dans celle-ci. La vapeur condensats. Lorsque les condensats
d’eau entre facilement à chaque ou- s’évacuent mal ou pas, la « rentabi-
verture de porte et givre sur l’élé- lité » du dégivrage est affaiblie car
ment froid qu’est l’évaporateur. l’eau accumulée peut rapidement
prendre en glace la batterie de l’éva-
7 Placer des lamelles en plastique porateur. L’échange de froid est
côté intérieur derrière la porte de la alors fortement réduit et la consom-
chambre. Ce dispositif réduit encore mation énergétique s’accroit.
l’entrée d’air chaud et humide dans
la chambre froide. Il n’est pas pos-
sible partout. Autres améliorations
7 Effectuer régulièrement un dé- possibles
givrage naturel. Arrêter la produc-
tion frigorifique dix minutes toutes 7 Utiliser un évaporateur à batteries
les deux heures tout en laissant tour- multi-étagées (un étage est en dé-
ner les ventilateurs de l’évaporateur. givrage pendant que les autres sont
Ces dégivrages naturels coûtent peu en production de froid)
en énergie mais réduisent le nombre 7 Déshumidifier l’air devant les
de dégivrages non naturels. meubles principalement s’il s’agit de
7 Réduire le nombre et la durée des meubles ouverts (voir rideau d’air
ouvertures de la porte (tant que pos- devant les meubles)
sible) Regrouper les entrées permet 7 Déshumidifier l’air du magasin en
de réduire la quantité d’air chaud utilisant un groupe de traitement
et humide entrant dans la chambre. d’air global pour le magasin (très
Ceci permet de coûteux et non rentable).
Réduire le nombre de dégivrage 7 Isoler les évacuations de condensats
(énergie pour le dégivrage et éner- dans les chambres froides à tempé-
gie pour refroidir l’évaporateur qui rature négative (voire les chauffer).
a été réchauffé pour le dégivrage)
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Optimiser tion de ces dégivrages doit être étalée
dans le temps. Ce permet de ne pas cu-
la régulation muler les appels de puissance de tous
les compresseurs des machines frigori-
fiques. Cette action permet de maitriser
Connaître les profils de les pointes de courant responsables des
consommations pour pointes ¼ horaire (ces pointes ont un
chaque zone à réfrigérer coût non négligeable).
Il existe de simples systèmes de mo-
nitoring peu coûteux qui permettent
de mieux se rendre compte de ce qui Privilégier la production
est consommé quand ont lieu les pics de froid quand le coût de
et pour quels appareils. Un compteur l’énergie est plus faible
d’énergie est placé sur l’alimentation
Durant les heures creuses (en soirée en
de la machine frigorifique. Ce compteur
tout cas), les différentes installations fri-
mesure périodiquement la consomma-
gorifiques sont moins gourmandes en
tion et rapatrie les données qui sont alors
froid car elles sont beaucoup moins sol-
accessibles, depuis un ordinateur,une ta-
licitées: pas d’ouverture des portes, pas
blette ou un smartphone sous forme de
d’entrée de denrées plus chaudes, ... Par
graphique. Ce profil de consommations
contre, le coût de l’électricité en heures
vous apprend combien consomme un
creuses est moindre. Il peut s’avérer in-
dégivrage, l’impact de l’ouverture d’une
téressant de surproduire du froid pour
porte de chambre froide, la consomma-
le stocker et le réutiliser en journée. No-
tion électrique durant les heures de fer-
tons que les heures creuses sont effec-
meture du magasin, …
tives la nuit durant la semaine mais aussi
toute la durée des week-ends.
Placer une gestion Si l’on dispose de panneaux photovol-
centralisée de la régulation taïques, les heures de grand ensoleille-
de tous les utilisateurs de ment sont aussi à mettre à profit.
froid. Dans ces différents moments, il est in-
téressant de produire de l’énergie frigo-
Lorsque qu’énormément de frigos ou
rifique en abaissant la température de
meubles sont en place, il est plus facile
consigne de quelques degrés.
de gérer les paramètres de régulation de
chacun d’entre eux à partir d’une plate- Cette surproduction est emmagasinée
forme GTC. dans un réservoir
7 soit d’eau très froide (exemple 5°C)
que l’on utilisera lors des pointes de
Etaler les dégivrages dans demandes;
le temps
7 soit de glace. Ce système de stoc-
Lorsque beaucoup de meubles ou zones kage, bien plus coûteux, est beau-
doivent être dégivrés, la programma- coup plus performant.
- 23 -
Pour aller plus loin frigorigène est non recyclé. Le CO2
sert de base et correspond à la va-
dans la technique leur numérique 1 pour une durée de
100 ans. Cette valeur indique à quel
point 1 kg d’un fluide frigorigène
Les fluides frigorigènes contribue au réchauffement global
de la Terre par comparaison avec 1
Description kg de CO2 dans l’atmosphère.
Un fluide frigorigène est un fluide ou 7 L’impact environnemental global de
un mélange de fluides présentant des l’installation sur le réchauffement cli-
particularités physiques permettant matique exprimé par la valeur TEWI
d’exploiter un cycle de compression/ (Total Equivalent Warming Impact).
détente pour le transfert de chaleur. Ils Elle cumule sur l’ensemble de la du-
possèdent en particulier une tempéra- rée de vie de l’installation l’impact
ture d’évaporation faible sous pression de toutes les émissions directes (voir
atmosphérique. PRG) à l’impact des émissions indi-
Les fluides frigorigènes sont utilisés pour rectes relatives à la consommation
refroidir des dispositifs réfrigérants (ré- énergétique de l’installation.
frigérateur, congélateur, climatiseur...).
Comme nous le constatons, ces fluides
frigorigènes ont un impact variable sur
la couche d’ozone stratosphérique de
Propriétés des fluides
la Terre et le réchauffement climatique.
frigorigènes Pour rappel, la vie sur Terre est protégée
Chaque fluide répond à plusieurs cri- par la couche d’ozone qui agit comme
tères : un filtre contre certains rayons UV nocifs
du Soleil ce qui, indirectement, agit de
7 Sa sécurité d’usage : inflammabili- manière bénéfique contre le réchauffe-
té,…, ment climatique.
7 Son impact environnemental sur Un accord mondial (Protocole de Mon-
la couche d’ozone, mesuré par son tréal de 1987, ratifié par 197 pays
indice ODP (Ozone Depletion Po- membres de l’ONU) vise à éliminer pro-
tential), exprimant la nocivité pour gressivement les substances chimiques
la couche d’ozone vs une référence qui appauvrissent la couche d’ozone.
qui est le R11. Cet indice n’existe que Comme ces substances sont aussi de
pour les fluides contenant du chlore puissants gaz à effet de serre, la réduc-
(soit CFC et HCFC tion progressive de leur production et
7 Son impact environnemental direct consommation est essentielle à l’atté-
sur le réchauffement climatique ex- nuation du changement climatique.
primé via le Potentiel de Réchauffe- Le protocole de Montréal a été renforcé
ment Global (PRG ou GWP , Glo- à de nombreuses reprises notamment
bal Warmth Potential,en anglais) dû via le protocole de Kigali entré en vi-
aux émissions causées lors de fuites gueur en 2019 et régissant l’utilisation
du fluide ou en fin de vie si le fluide
- 24 -
des HFC. ne contiennent plus de chlore
On croit qu’avec une mise en œuvre mais gardent un grand potentiel
complète continue des dispositions du de réchauffement climatique (par
Protocole, la couche d’ozone devrait exemple : le HFC-134a possède
retrouver les niveaux d’avant 1980 d’ici un PRG sur 100 ans de 1.430). La
2030 pour les moyennes latitudes de réduction de leur consommation
l’hémisphère nord, et dans les années et de leur production des HFC se
2050 pour les moyennes latitudes de fera par paliers (amendement de
l’hémisphère sud, et dans les années Kigali) pour atteindre 79% en 2030.
2060 pour l’Antarctique. Ces résultats
dépendront aussi de l’évolution du ré- Le règlement européen CE517/2014
chauffement climatique d’ici là (source mis en vigueur en 2015 contient déjà
CNRS – 13 septembre 2022) des obligations telles que la réduc-
tion de l’utilisation des HFC, la pré-
vention d’émission, la certification et
Types de fluides frigorigènes le contrôle après réparation (endéans
le mois). Les personnes responsables
7 Les chlorofluorocarbures halogé- de ces opérations y sont mieux dé-
nés : Ils contiennent du Chlore et crites. Les principaux points de ce
sont retirés du marché (protocole règlement toujours en vigueur sont
de Montréal) étant donné leur ca- repris à l’adresse web : https://ener-
pacité importante de destruction de gieplus-lesite.be/reglementations/
la couche d’ozone. Ils sont désor- climatisation-et-refrigeration3/re-
mais totalement interdits. Ils ont été glementation-des-fluides-frigorige-
remplacés par les HFC (qui se sont nes/
avérés non plus destructeurs de la
couche d’ozone mais a haut pouvoir L’amendement de Kigali au proto-
de réchauffement climatique – voir cole de Montréal précise le calen-
ci-dessous). drier de réduction de la consomma-
tion et production des HFC. Elle se
Chlorofluorocarbures : CFC (R11, fera par paliers pour atteindre 79%
R12, R502) – mise sur le marché et en 2030.
recharge d’installation existante in-
terdites depuis 2000, 7 Les hydrofluoro-oléfines (HFO)
sont des fluides frigorigènes de
Hydro-chlorofluorocarbures : 4ième génération. Ils n’ont pas d’ac-
HCFC (R22, …) – mise sur le marché tion sur la couche d’ozone et peu sur
interdite depuis 2000, recharge l’effet de serre, ils sont donc utilisés
d’installation existante interdites sans restriction. Nous retrouvons
depuis 2010, utilisation interdite notamment les HFO-R1234ze (té-
depuis 2015. trafluoropropène) ou HFO-R1234yf
dans les climatisations automobiles,
7 Les hydrocarbures halogénés
systèmes de réfrigérations domes-
Hydrofluorocarbures : les HFC tiques, commerciaux et industriels.
(R134a, R404a, R407c, R410a, …)
- 25 -
7 Les fluides frigorifiques dits natu- sonnable.
rels : CO2 et NH3 Son coût est très faible en compa-
Le NH3 (R717) possède un ODP = 0 raison à la plupart des autres fluides
et PRG =0 et est donc un des fluides frigorigènes. Par contre, il nécessite
frigorigènes les plus écologiques. souvent des systèmes de détection
de fuite étant donné sa toxicité.
Le CO2 (R744) a de bonnes
qualités pour les applications Un système à l’ammoniac peut être
basses températures (réfrigération 15 à 20% moins énergivore qu’un
commerciale négative). Son impact système R404a par exemple. Les
est très faible sur l’environnement combinaisons NH3/CO2 en cascade
avec un PRG = 1. sont encore bien plus efficaces pour
de très basses températures .
Ces fluides sont reconnus comme
fluides frigorigènes naturels depuis
longtemps (1913 à 1934) et pour- 7 CO2 (R744)
tant sont les fluides frigorigènes du
futur étant donné les performances Un des fluides frigorigènes les plus
élevées et l’interdiction prochaine respectueux de l’environnement
d’utilisation de la plupart des autres (pas d’action sur ozone et peu d’im-
fluides frigorigènes. Lors de tout pact sur l’effet de serre (exemple :
nouveau projet, il est inévitable le R404a a un impact 3.800 fois plus
d’étudier une solution les utilisant. important que le CO2),
Fluide naturel dont la disponibilité
est infinie,
Choix du fluide
Non toxique, non corrosif et inin-
Les deux fluides frigorigènes dits natu- flammable
rels (CO2 et NH3) s’imposent vu leurs
bonnes performances énergétiques et Pressions de service très impor-
leur faible impact écologique tant sur la tantes par rapport aux autres fluides
couche d’ozone que sur les émissions de réfrigérants donc matériel de sécu-
CO2. rité doit être très performant,
Par contre, volume massique faible
ce qui entraîne une capacité de pro-
7 NH3 ou (R717) duction frigorifique volumétrique
très supérieure à celle des réfrigé-
Efficacité énergétique élevée rants habituels. Ceci permettant
Ce fluide naturel sans conséquence l’utilisation de compresseurs de
sur l’environnement est toxique faible cylindrée et des circuits de
dans certaines circonstances et un faible volume (installations com-
peu inflammable ce qui conduit pactes possibles), (Source : Intarcon
parfois à mettre en œuvre des sys- https://www.intarcon.com/fr/refri-
tèmes multi-fluides où l’ammoniac geration-au-co2/#Proprietes_ther-
est alors utilisé en quantité plus rai- modynamiques_du_CO2)
- 26 -
Optimisation l’évaporateur. Ceci permet au détendeur
du cycle frigorifique électronique, en suivant la régulation
installée, d’adapter de manière optimale,
Régulation de la production le débit de fluide frigorigène à injecter
dans l’évaporateur. On optimise ainsi la
Les besoins en froid des installations
valeur minimale stable de la surchauffe
diffèrent en fonction des conditions cli-
en fonction de la charge de l’évapora-
matiques extérieures. Il est intéressant
teur. On soulage aussi le travail de com-
d’adapter le fonctionnement de la ma-
pression du compresseur en étant cer-
chine de production de froid en tenant
tain de ne pas y injecter du liquide.
compte de ces besoins différents :
7 Compresseur à vitesse variable
- 27 -
de conservation des aliments (4°C, ci-dessus), d’autre part, récupérer le
-18°C, … par exemple). maximum de chaleur de condensation
Diminution de la température de pour la réutiliser en chauffage ou pro-
condensation : possible dans les duction d’eau chaude sanitaire. La récu-
limites du fonctionnement de la pération de chaleur s’envisage générale-
machine de froid et de son environ- ment sur des puissances importantes et
nement : la réduction de 3°C de la dans les cas où un apport de chaleur est
température du fluide frigorigène à nécessaire quelque part.
la condensation permet de réduire La récupération est possible soit à la dé-
de 10% la consommation électrique surchauffe, soit au sous-refroidissement.
de la machine frigorifique. La chaleur récupérée est utilisée au pré-
Placement de l’unité extérieure dans chauffage de l’eau chaude sanitaire ou
un endroit ombragé et aéré de l’eau de chauffage.
La désurchauffe des gaz au refoulement
du compresseur (2-3 dans le diagramme
Récupération d’énergie de Mollier page suivante) peut être une
source de chaleur récupérée pour pro-
7 Récupération duire de l’eau chaude sanitaire ou com-
sur la phase de condensation penser les besoins en chauffage ou pré-
chauffer l’air pulsé. En effet, ces gaz sont
à une température élevée (entre 70 et
Il est possible de récupérer, au conden- 80°C). Or, pour pouvoir être condensés,
seur, la chaleur extraite à l’évaporateur. ces gaz doivent atteindre une tempé-
Cette récupération fait l’objet d’un di- rature correspondant à la pression de
lemme : d’une part, réduire les consom- condensation c’est-à-dire une tempéra-
mations énergétiques en diminuant ture de +/- 40°C. Donc, si on récupère
la température de condensation (voir
- 28 -
cette chaleur, on réduit la température loppent des systèmes où l’échange se
à la condensation et donc la puissance réalise entre le fluide frigorigène et un
absorbée. Ici, c’est le delta de tempéra- autre fluide ( nommé fluide frigoporteur)
tures qui permet le gain car la quantité que l’air. Le fluide frigorigène reste alors
de chaleur est, elle, limitée. confiné dans la machine de production
de froid. Le système est naturellement
appelé système de production de froid à
Le sous-refroidissement du fluide frigori- détente indirecte.
gène condensé (4-5 dans le diagramme
de Mollier ci-dessus) diminue la tempé- 7 Inconvénients du système de re-
rature de ce liquide (à même pression) froidissement indirect
afin d’améliorer la puissance frigorifique
de la machine de froid puisqu’il déplace la consommation électrique globale
le cycle vers la gauche en augmentant la est légèrement plus élevée que
capacité de l’évaporateur. Il serait alors dans un système à détente directe.
judicieux de récupérer la chaleur corres- En effet, deux échanges sont
pondant au sous-refroidissement (delta nécessaires: fluide frigorigène/eau
t° de 20 à 25 °C environ). et eau/air.
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de remplacement de celui-ci. Fluide frigoporteur diphasique
C’est bien le fluide frigoporteur qui (liquide + vapeur)
est mis en réseau. Ces frigoporteurs sont rencontrés dans
des applications de froid négatif allant
jusqu’à -54°C.
7 Choix du fluide frigoporteur
La chaleur latente de vaporisation est
Fluide frigoporteur monopha- utilisée dans les transferts de chaleur et
sique est plus importante encore ce qui im-
plique un bon coefficient d’échange de
L’eau glacée est le frigoporteur le plus chaleur. Le réseau le transportant est de
répandu. plus faible dimension pour une même
Les consommations énergétiques glo- puissance.
bales sont plus importantes car le trans- Le CO2 est couramment utilisé pour
fert de chaleur (soit de froid) corres- cette application.
pond à un delta de température de l’eau
(transfert de chaleur de +/- 20 kJoules/
kg en chaleur sensible) donc de gros
débits sont nécessaires pour transférer
cette quantité de froid ce qui implique
de plus grandes déperditions au niveau
du réseau.
Par contre, les équipements utilisés sont
simples et faciles à réguler.
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Bibliographie dai-fichesureindustrie-froidexten-
sion-150dpi
dai-fichesureindustrie-recupera-
tionchaleur-edition2010(3)
Expertise de l’Ademe Optimisation énergétique d’une
7 https://expertises.ademe.fr/ba- nouvelle installation de production
timent/passer-a-laction/ele- de froid chez Pastificio Della Mam-
ments-dequipement/dossier/ ma
usages-professionnels/froid-ali- Intarcon https://www.intarcon.
mentaire-commercial com/fr/refrigeration-au-co2/#Pro-
7 Diagnostic électrique d’un super- prietes_thermodynamiques_du_
marché de moyenne surface (Ener- CO2
tech) – pdf
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La chaine du froid et énergie
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