Les Chambres Froides
Une chambre froide est une construction différente des autres constructions industrielles car elle est destinée pour la conservation (stockage) des produits pour une longue durée en maintenant une basse température.
Selon la température on trouve deux types de chambres froides :
- les chambres froides positives.
- Les chambres froides négatives.
Mais selon la construction on distingue trois catégories :
1) les chambres froides préfabriquées démontables :
Ce sont des locaux isolés dont toutes les parois sont constituées de panneaux sandwichpréfabriquées a l’usine et peuvent être rassemblés et démontés plusieurs fois. Souvent les panneaux sont équipés de système excentrique de verrous manœuvrables par clé qui rapprochent et serrent deux panneaux l’un à l’autre avec l’ajout d’un joint entre les deux.
Ce sont des chambres dont au moins l’une des parois est faites de panneaux sandwich préfabriqués à l’usine puis rassemblés sur chantier de façon définitive dépourvus de cadres métalliques et de système de verrous.
3) les chambres froides traditionnelles :
les parois sont construites en maçonnerie, l’isolation n’est alors qu’un doublage destiné à diminuer le transfert thermique. Sauf que cette disposition nécessite la mise en place d’un écran par vapeur pour protéger l’isolation en plus d’un système de fixation de cette dernière sur les murs.
A] L’isolation des Chambres Froides :
L’isolation est le principal élément qui entre dans la construction des chambres froides quelque soit leur nature, puisque elle favorise une resistance thermique contre le transfert de la chaleur du milieu chaud au milieu froid. Ainsi un bon isolant doit avoir les caractéristiques suivantes :
- coefficient de conductivité (λ) faible.
- Faible variation dimensionnelle.
- Imperméabilité à la vapeur d’eau.
- Prix de revient faible.
- Ininflammable ou avec une faible réaction au feu.
- Facile à travailler et à transporter.
- Non altérable par les micro-organismes ( champignons ; insectes ; parasites…).
Dans l’industrie du froid les principaux isolants sont :
Isolant | Utilisation | λ en w/m°C |
Fibre de verre | Froid ménager et fours | 0.040 |
Polystyrène expansé | Plaques dans les chambres traditionnelles | 0.035 |
Mousse deplyauréthane | Panneaux sandwich | 0.023 |
Liège | Peu utilisé | - |
B ] Le coefficient globale de transmission de chaleur K en [w/m2°C] :
La quantité de chaleur transmise par une paroi d’une surface de 1 m2 et dont l’épaisseur est (e en mètre) se calcule de la manière suivante :
- Pour les panneaux sandwich :
K = λ/e
- Pour les parois traditionnelle (mur + par vapeur + isolant +... voir dessin plus haut) :
1/K = 1/hi + 1/he + λ1/e1 + λ2/e2+….. λn/en
(cette formule est utilisée parois traditionnelle uniquement la resistance thermique des différentes couches est ainsi calculer.)
hi : coéficient de conductivité de l'air intérieur.
he : coéficient de conductivité de l'air extérieur
C ] Calcule des déperditions de chaleur par une paroi :
Les parois d’une chambre froide laisse pénétrer la chaleur du milieu chaud qui est bien sur le milieu extérieur, vers le milieu froid qui n’est d’autre que l’intérieur de la chambre, cette quantité de chaleur dépend du coefficient de transmission de chaleur K ; de la surface de la paroi et de la différence de température. Cette quantité de chaleur dans un instant donné à une influence directe sur le bilan thermique donc sur le temps de fonctionnement du compresseur ainsi que la consommation électrique.
La formule du calcule est la suite :
Φ = K x S x Δθ [ Kj/S]
K : Le coefficient globale de transmission de chaleur en [w/m2°C]
S : Surface de la chambre en mettre carré.
Δθ : Diffèrence de température entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre froide.
D ] Le Bilan Thermique d’une chambre froide :
Le bilan thermique est la prise en charge de tous les apports thermiques qui influencent le fonctionnement de la chambre froide, en effet il sert à calculer la puissance frigorifique de la machine qui servira par la suite au choix des équipements appropriés ; le tableau suivant nous donne un bilan simplifié :
N° | Apports | Formule de calcule journalier | Unité de mesure |
Φ1 | Les denrées ( réfrigération ) | M x C x ΔT1 masse x chal spec x diff de température | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φ1 | Les denrées ( congélation ) | M x CL masse x chleur latente | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φ1 | Les denrées ( surgélation ) | M x C x ΔT2 | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φ2 | Apport par les parois | K x S x Δθ x 3600 x 24 | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φ3 | Apport par les appareils | P x t puissance x temps | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φ4 | Apport par le personnel | N x P x T nombre de personnes x puissace dégagée x temps | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φ5 | Apport par l’éclairage | P x t puissance x temps | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φ6 | Apport par renouvellement d’air | V x C x ΔT volume CF x chaleur mass x diff température air intérieur et extérieur | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φ7 | Apport par la ventilation | V x Br x ΔP x t µ volume x Taux de Brasage x diff de pression ventilateur x temps de fonctionnement divisé par le rendement du ventilateur | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φ8 | Charges incalculables | 7 à 20 % de la somme des 7 chaleurs précédente | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
ΦT | Totale des apports | ΦT = Φ1 + ……..+ Φ8 | Kilo joule par jour ( Kj/Jour ) |
Φo | Bilan thermique (puissance frigorifique) | Φo = ΦT / 3600 x 16* | Kilowatt |
*pour le bilan du tableau on a estimé le temps de fonctionnement de l'installation 16 heurs par jours.
- Certain produits végétaux et laitiers nécessitent d'ajouter au bilan thermique les apports dupent aux chaleurs de respiration et de fermentation.
- Br : exprime le taux de brasage ( circulation) d'air dan locale égale le débit du ventilateur/ volume du locale. il est de :
10 à 15 pour les locaux de personnel.
15 à 30 pour les chambres de conservation.
60 à 80 pour les chambres de congélation.
120 à 150 pour les tunnels de surgélation.