Systèmes de réfrigération pour chambres froides

Un système de réfrigération pour chambres froides est un système complet de refroidissement à basse température conçu pour évacuer la chaleur d'une chambre froide isolée et maintenir des conditions de stockage stables pour les produits congelés. Contrairement à un composant de réfrigération autonome, ce système combine des équipements de condensation, des évaporateurs, des commandes de réfrigérant, des tuyauteries, un système de gestion du dégivrage, des commandes électriques et une régulation de la température au sein d'un circuit de réfrigération coordonné.

Les systèmes de réfrigération pour chambres froides Freezewize sont conçus pour les chambres froides accessibles, les entrepôts de produits surgelés, le stockage de la viande et de la volaille, les installations de produits de la mer, les entrepôts frigorifiques, les opérations de chaîne du froid et les projets industriels de stockage de produits surgelés.

Les applications standard de stockage congelé Freezewize sont généralement conçues pour des températures comprises entre −18 °C et −25 °C (de -0,4 °F à -13 °F). La capacité frigorifique finale dépend des dimensions de la chambre, de l’isolation, de la température ambiante, du type de produit, de la température d’entrée des produits, du chargement quotidien, de la fréquence d’ouverture des portes, du temps de récupération requis et du programme de fonctionnement.

La conception d’un système de congélation adéquat repose sur la charge thermique réelle plutôt que sur le seul volume de la pièce ou la puissance du compresseur.

Principes de base des systèmes de congélation

La chaleur pénètre en continu dans un congélateur par plusieurs sources :

• Panneaux muraux
• Panneaux de plafond
• Le sol
• Portes du congélateur
• Joints des panneaux
• Chargement des produits
• Ouvertures de portes
• Éclairage
• Personnel
• Moteurs de ventilateurs
• Cycles de dégivrage
• Équipements de manutention

Le système de réfrigération doit évacuer cette chaleur tout en maintenant la température de stockage requise.

Un système de réfrigération classique pour chambre de congélation comprend :

• Un compresseur à basse température
• Section de condensation
• Évaporateur de chambre de congélation
• Dispositif de détente
• Tuyauterie de réfrigérant
• Filtre déshydrateur
• Commande par solénoïde
• Système de dégivrage
• Régulateur de température
• Protection contre la surpression
• Commandes électriques
• Capteurs
• Évacuation
• Fonctions d'alarme selon le projet

L'équilibre du système est essentiel.

Un compresseur plus puissant ne compense pas un débit d’air insuffisant au niveau de l’évaporateur, et un évaporateur à haute capacité ne peut pas compenser une capacité de condensation insuffisante.

Configuration du système

Le modèle exact du compresseur, le nombre d’évaporateurs, le fluide frigorigène, la configuration électrique, le débit d’air, les commandes et les accessoires sont définis lors de la conception.

Circuit frigorifique complet

Un système de chambre froide comprend plusieurs composants ayant chacun une fonction spécifique.

Section de condensation

La section de condensation comprime le fluide frigorigène et rejette la chaleur accumulée dans l’air ambiant.

Évaporateur de la chambre de congélation

L'évaporateur absorbe la chaleur de l'air ambiant et diffuse de l'air refroidi dans l'espace réfrigéré.

Dispositif de détente

Le dispositif de détente régule le débit de fluide frigorigène entrant dans l'évaporateur.

Tuyauterie de réfrigérant

La tuyauterie relie l'équipement de condensation à basse température aux circuits de l'évaporateur.

Système de dégivrage

Le dégivrage élimine le givre des surfaces de l'évaporateur et rétablit le flux d'air.

Commandes de réfrigération

Les commandes gèrent la température, le fonctionnement du compresseur, les ventilateurs, le dégivrage, les alarmes et la protection du système.

Toutes les sections doivent être choisies de manière compatible.

Réfrigération des chambres froides

Un système de réfrigération pour chambre froide est l'une des applications commerciales les plus courantes.

Parmi les établissements typiques, on trouve :

• Les restaurants
• Supermarchés
• Épiceries
• Hôtels
• Cuisines professionnelles
• Établissements de restauration
• Supérettes
• Chambres froides pour produits surgelés

Les systèmes Freezewize de plus grande envergure s'étendent au-delà des chambres froides commerciales pour couvrir les chambres de congélation industrielles et les entrepôts frigorifiques.

C’est pourquoi « Systèmes de réfrigération pour chambres froides » reste le nom générique du produit, tandis que « système de réfrigération pour chambres froides » sert de terme complémentaire important pour les projets américains.

Fonctionnement en stockage surgelé

Les systèmes de stockage des produits surgelés servent principalement à maintenir les produits déjà congelés ou proches de la température de stockage requise.

Les principales charges frigorifiques proviennent :

• La transmission à travers l’enceinte
• Des infiltrations au niveau des portes
• du chargement des produits
• La chaleur interne
• La récupération lors du dégivrage
• Activité opérationnelle

Ce mode de fonctionnement diffère fondamentalement de la congélation rapide des produits.

On ne doit pas s'attendre à ce qu'un congélateur conçu pour le stockage congèle automatiquement et rapidement de grandes quantités de produits chauds.

Stockage vs surgélation rapide

Un congélateur de stockage et un congélateur à choc remplissent des fonctions différentes.

Un congélateur à choc n’est pas simplement une chambre froide plus froide.

Il s'agit d'un système de réfrigération de processus.

Calcul de la charge frigorifique

Le dimensionnement correct d’un système de réfrigération pour chambre de congélation commence par le calcul de la charge frigorifique.

Les principales catégories de charge sont les suivantes :

Charge de transmission

La chaleur pénètre par :

• Murs
• Plafond
• Le sol
• Portes
• Joints des panneaux

La transmission dépend de l'isolation, de la surface, de la température ambiante et de la température du congélateur.

Charge de produits

La charge de produits dépend :

• du type de produit
• Quantité journalière
• Température d'entrée
• Température finale
• Fréquence de chargement

Deux chambres identiques peuvent nécessiter des puissances frigorifiques très différentes selon la charge de produits.

Charge d'infiltration

Les ouvertures de porte laissent entrer de l’air chaud et humide.

Cela augmente à la fois les besoins en réfrigération et la formation de givre.

Charge interne

Les sources de chaleur internes peuvent inclure :

• L'éclairage
• Le personnel
• Ventilateurs
• Chariots élévateurs
• Équipements électriques

Charge de dégivrage

La chaleur générée pendant le dégivrage doit ensuite être évacuée.

Température des produits

La température des produits entrants a un impact majeur sur la charge du congélateur.

Une chambre recevant des produits déjà à la température de stockage congelé se comporte très différemment d’une chambre recevant des produits réfrigérés ou à température ambiante.

Les données importantes du projet comprennent :

• Masse des produits
• Température à l'entrée
• Température de stockage requise
• Chargement quotidien
• Temps de refroidissement requis

Il convient donc de recueillir les données relatives au produit avant de procéder au choix définitif du système.

Infiltration au niveau des portes

La fréquence d’ouverture des portes est l’une des variables opérationnelles les plus importantes.

Des ouvertures fréquentes entraînent une augmentation :

• La charge thermique
• l'entrée d'humidité
• Le givrage de l'évaporateur
• la demande de récupération

Une chambre froide logistique très fréquentée et une chambre de stockage peu fréquentée ne doivent pas reposer sur les mêmes hypothèses simplement parce que leurs dimensions sont identiques.

Les informations pertinentes comprennent :

• Largeur de la porte
• Hauteur de la porte
• Fréquence d'ouverture
• Durée d’ouverture
• Température ambiante
• Humidité ambiante

Choix du compresseur

Les compresseurs de congélateurs fonctionnent dans des conditions exigeantes à basse température.

Le choix dépend :

• La puissance frigorifique
• Conditions d'évaporation
• Conditions de condensation
• Du fluide frigorigène
• Température ambiante
• Alimentation électrique
• Profil de fonctionnement

La puissance en chevaux à elle seule ne définit pas la capacité utile du congélateur.

Les performances réelles du compresseur doivent être évaluées dans les conditions réelles de fonctionnement.

Choix de l’évaporateur

Un évaporateur de congélateur transfère la chaleur de l’air réfrigéré vers le fluide frigorigène.

Pour un choix correct, il faut tenir compte des éléments suivants :

• La puissance frigorifique
• Température ambiante
• Débit d’air
• Portée de l'air
• La configuration de la pièce
• Disposition des produits
• Formation de givre
• Dégivrage
• Réfrigérant

La position de l'évaporateur peut être aussi importante que la capacité nominale.

Répartition du flux d’air

L'air froid doit atteindre les produits stockés et revenir vers l'évaporateur.

Une mauvaise circulation de l'air entraîne :

• Des zones chaudes
• Une température inégale des produits
• Un fonctionnement prolongé du compresseur
• Une récupération lente

Les facteurs importants liés à l'agencement sont notamment :

• Position de l’évaporateur
• L'orientation du rack
• Hauteur des palettes
• Longueur de la pièce
• Hauteur du plafond
• Position de la porte
• Dégagement pour l'air de retour

La conception du système de réfrigération doit donc s’appuyer sur le plan réel de la pièce.

Évaporateurs multiples

Les chambres froides de grande taille peuvent nécessiter plusieurs évaporateurs.

La présence de plusieurs unités peut améliorer :

• La répartition de l’air
• La couverture de la pièce
• L'uniformité de la température

Elles nécessitent également la coordination des éléments suivants :

• La tuyauterie de réfrigérant
• Évacuation des eaux
• des commandes
• Séquence de dégivrage

Le nombre d’évaporateurs doit être déterminé en fonction du débit d’air et de la charge thermique plutôt qu’en fonction du nombre d’équipements.

Gestion du givre

L’humidité qui pénètre dans un congélateur finit par se transformer en givre sur les surfaces froides.

Le givre sur l’évaporateur réduit :

• Le transfert de chaleur
• Le débit d'air
• La capacité de refroidissement

Une stratégie de dégivrage adaptée est donc essentielle.

Les besoins en dégivrage dépendent :

• de la température du congélateur
• de la charge d’humidité
• Fréquence d’ouverture des portes
• de la configuration de l'évaporateur
• du programme de fonctionnement

Un dégivrage insuffisant entraîne un encrassement du serpentin.

Un dégivrage trop fréquent génère de la chaleur inutile.

Récupération après dégivrage

Après le dégivrage, le système de réfrigération doit évacuer la chaleur accumulée.

Les grandes installations peuvent tirer parti de programmes de dégivrage échelonnés afin que tous les évaporateurs ne soient pas indisponibles simultanément.

Cela permet de maintenir une meilleure stabilité de la température ambiante.

Évacuation

L'eau de dégivrage nécessite un circuit d'évacuation contrôlé.

L'évacuation des eaux de dégivrage des congélateurs doit être soigneusement planifiée, car l'eau peut regeler.

La conception doit tenir compte des éléments suivants :

• La pente de l'évacuation
• Tracé
• L'isolation
• Protection antigel si nécessaire
• Point de refoulement

La présence de glace sous un évaporateur indique souvent des problèmes de drainage ou de dégivrage plutôt qu’une capacité de réfrigération insuffisante.

Enveloppe du congélateur

Un système de réfrigération ne peut pas compenser efficacement une enveloppe thermique déficiente.

L'enveloppe du congélateur comprend :

• Les panneaux muraux
• Les panneaux de plafond
• L'isolation du sol
• Portes de congélateur
• Angles
• Joints entre panneaux
• Passages de services

Une isolation insuffisante ou des fuites d’air génèrent une charge frigorifique continue.

Freezewize coordonne donc les équipements frigorifiques avec la construction isolée de la chambre froide.

Isolation des sols

Les sols des chambres froides nécessitent une attention particulière, car la chaleur peut remonter depuis la dalle du bâtiment ou le sol.

Les grandes surfaces de congélation peuvent entraîner un apport thermique important au niveau du sol.

La conception du sol doit être prise en compte en tenant compte des éléments suivants :

• La température ambiante
• La charge structurelle
• L'isolation
• La fréquentation
• Conditions d’humidité

Température ambiante

Les équipements de condensation rejettent de la chaleur dans l'air ambiant.

Une température ambiante plus élevée augmente la demande de réfrigération au niveau du condenseur et du compresseur.

Les projets destinés aux climats chauds nécessitent des conditions de conception réalistes.

Les systèmes extérieurs destinés aux climats froids peuvent nécessiter des stratégies de régulation différentes.

Les équipements doivent donc être sélectionnés en fonction des conditions de fonctionnement annuelles prévues plutôt que sur la base d’une hypothèse universelle concernant la température ambiante.

Stratégie relative au fluide frigorigène

Freezewize n’utilise pas un seul et même fluide frigorigène pour tous les projets de congélateurs.

Le choix du fluide frigorigène dépend :

• Marché cible
• Application
• Température
• Compatibilité avec le compresseur
• Capacité
• Exigences de sécurité
• Disponibilité des composants
• Disponibilité des services
• Réglementation régionale

Les systèmes sont configurés en fonction des exigences régionales en matière de fluides frigorigènes.

Conception électrique

Les informations électriques requises comprennent :

• Tension
• Phase
• Fréquence
• Capacité disponible
• Charge de dégivrage
• Charge du ventilateur
• Tension de commande

Pour les projets à l'exportation, il convient de vérifier l'alimentation électrique avant la fabrication des équipements.

Commandes de réfrigération

Les commandes peuvent gérer :

• La température ambiante
• Le fonctionnement du compresseur
• Les ventilateurs de l'évaporateur
• Le dégivrage
• La protection contre la surpression
• Alarmes
• Capteurs
• Sécurité du système

L'architecture de contrôle doit être adaptée à la complexité de l'installation.

Une chambre froide de restaurant ne nécessite pas la même stratégie de contrôle qu’un grand centre de distribution de produits surgelés.

Surveillance

Les projets nécessitant une traçabilité renforcée peuvent inclure :

• Surveillance de la température
• Signalement des alarmes
• Enregistrement des données
• Surveillance de l'état des équipements

Les fonctions requises doivent être définies avant le choix définitif du système de contrôle.

Rétablissement de la température

La température ambiante peut augmenter temporairement après :

• L'ouverture de la porte
• Le chargement de produits
• dégivrage
• Un accès prolongé

Une remontée lente de la température peut indiquer :

• Une charge excessive de produits
• Une mauvaise circulation d’air
• Évaporateur givré
• Condenseur encrassé
• Une fuite au niveau de la porte
• Isolation insuffisante
• Réglages incorrects
• Capacité insuffisante

Un diagnostic complet du système doit être effectué avant d'augmenter la capacité.

Performance énergétique

La performance énergétique d’un congélateur dépend de l’ensemble du système.

Parmi les facteurs importants, on peut citer :

• Un dimensionnement correct
• Le choix du compresseur
• Performances du condenseur
• Adaptation de l'évaporateur
• Débit d'air
• Stratégie de dégivrage
• Isolation
• Gestion des portes
• Commandes

Un composant « à haut rendement » ne suffit pas à pallier une conception défaillante du système.

Applications pour congélateurs

Les systèmes de réfrigération pour chambres froides Freezewize prennent en charge :

• Viande congelée
• La volaille
• Fruits de mer
• Légumes surgelés
• Plats préparés
• Produits de boulangerie
• Crèmes glacées
• Produits surgelés emballés
• Logistique de la chaîne du froid
• Entreposage industriel en congélation

Chaque application doit être conçue en fonction des conditions réelles du produit et d’exploitation.

Données de sélection du système

Avant de choisir un système de réfrigération pour une chambre froide, Freezewize évalue :

• Les dimensions de la chambre
• La température cible
• Les conditions ambiantes
• Type de produit
• Quantité quotidienne de produits
• Température d'entrée du produit
• Dimensions de la porte
• Fréquence d'ouverture des portes
• Isolation
• Disposition des rayonnages
• Alimentation électrique
• Exigences en matière de fluide frigorigène
• Exigences en matière de surveillance

Ces données constituent une base fiable pour l’ingénierie du système.

Système ou groupe de condensation

Une unité de condensation à basse température est un composant.

Un système de réfrigération pour chambre froide constitue une solution de réfrigération complète.

Le système complet peut comprendre :

• Un équipement de condensation
• Évaporateur
• Un régulateur de détente
• La tuyauterie de réfrigérant
• Système de dégivrage
• Commandes
• Capteurs
• Protection électrique

Cette distinction permet aux clients de s'orienter plus facilement dans le choix des produits.

Intégration clé en main de chambres froides

Freezewize Cooling System conçoit, fournit et installe des systèmes de réfrigération pour chambres froides, sous forme d’unités autonomes ou dans le cadre de projets complets de chambres froides.

L'offre clé en main comprend :

• Conception du projet
• Calcul de la charge frigorifique
• Ingénierie frigorifique
• Équipements de condensation à basse température
• Évaporateurs de congélation
• Tuyauterie de réfrigérant
• Coordination du dégivrage
• Commandes électriques
• Automatisation
• Panneaux isolants pour chambres froides
• Portes de congélateurs
• Systèmes de plancher
• Installation
• Essais
• Mise en service
• Remise définitive

Qu'il s'agisse de chambres froides, d'entrepôts de produits surgelés, de locaux de stockage de viande et de volaille, d'installations dédiées aux produits de la mer, de logistique de la chaîne du froid ou de projets de congélation industrielle, Freezewize Cooling System conçoit chaque système de réfrigération de chambre froide en fonction de la température réelle, de la charge de produits, de la géométrie de la pièce, des conditions ambiantes et des exigences opérationnelles.