1. Réduction de la charge thermique des chambres froides
1. Structure de l'enveloppe de l'entrepôt frigorifique
La température de stockage des chambres froides est généralement d'environ -25 °C, tandis que la température extérieure diurne en été dépasse généralement 30 °C. Il en résulte une différence de température d'environ 60 °C entre les deux parois de l'enceinte de la chambre froide. Le fort rayonnement solaire engendre une charge thermique considérable due aux transferts de chaleur des murs et du plafond vers l'entrepôt, représentant une part importante de la charge thermique totale de ce dernier. L'amélioration de l'isolation thermique de l'enveloppe passe principalement par l'épaississement de la couche isolante, l'utilisation d'isolants de haute qualité et la mise en œuvre de solutions de conception appropriées.
2. Épaisseur de la couche isolante
Certes, l'épaississement de la couche d'isolation thermique de la structure de l'enveloppe augmentera le coût d'investissement initial, mais comparé à la réduction des coûts d'exploitation courants de l'entrepôt frigorifique, c'est plus raisonnable d'un point de vue économique ou d'un point de vue de gestion technique.
Deux méthodes sont couramment utilisées pour réduire l'absorption de chaleur de la surface extérieure.
Premièrement, la surface extérieure du mur doit être blanche ou de couleur claire afin d'améliorer sa capacité de réflexion. Sous un fort ensoleillement estival, la température d'une surface blanche est de 25 °C à 30 °C inférieure à celle d'une surface noire ;
La seconde solution consiste à créer un écran solaire ou une couche intermédiaire de ventilation sur la surface du mur extérieur. Cette méthode, plus complexe à mettre en œuvre, est moins courante. Elle consiste à positionner la structure de l'enveloppe extérieure à une certaine distance du mur isolant, formant ainsi une structure sandwich, et à installer des ouvertures de ventilation au-dessus et en dessous de cette couche intermédiaire pour assurer une ventilation naturelle, permettant d'évacuer la chaleur du rayonnement solaire absorbée par l'enveloppe extérieure.
3. Porte de chambre froide
Comme les entrepôts frigorifiques nécessitent des entrées et sorties fréquentes de personnel pour le chargement et le déchargement des marchandises, la porte doit être ouverte et fermée régulièrement. Si l'isolation thermique de la porte n'est pas assurée, des apports de chaleur seront générés par l'infiltration d'air chaud extérieur et la chaleur corporelle du personnel. Par conséquent, la conception de la porte d'un entrepôt frigorifique est primordiale.
4. Construire une plateforme fermée
Un système de refroidissement par air permet d'abaisser la température de 1 à 10 °C. L'appareil est équipé d'une porte coulissante réfrigérée et d'un joint souple, ce qui le rend pratiquement insensible aux variations de température extérieure. Un bac de rangement peut être installé à l'entrée d'une petite chambre froide.
5. Porte réfrigérée électrique (rideau d'air froid supplémentaire)
La vitesse d'ouverture des portes à un seul vantail était initialement de 0,3 à 0,6 m/s. Actuellement, les portes de réfrigérateurs électriques à grande vitesse s'ouvrent à 1 m/s, et celles à deux vantaux à 2 m/s. Afin de prévenir tout danger, la vitesse de fermeture est limitée à environ la moitié de la vitesse d'ouverture. Un capteur de position est installé en façade de la porte. Ces dispositifs permettent de réduire les temps d'ouverture et de fermeture, d'optimiser les opérations de chargement et de déchargement et de diminuer le temps d'attente de l'opérateur.
6. Éclairage dans l'entrepôt
Utilisez des lampes à haut rendement, à faible dégagement de chaleur, faible consommation et forte luminosité, comme les lampes à sodium. Le rendement des lampes à sodium haute pression est dix fois supérieur à celui des lampes à incandescence ordinaires, tandis que leur consommation d'énergie est dix fois moindre. Actuellement, les LED, qui génèrent moins de chaleur et consomment moins d'énergie, sont utilisées pour l'éclairage de certains entrepôts frigorifiques de pointe.
2. Améliorer l'efficacité de fonctionnement du système de réfrigération
1. Utilisez un compresseur avec économiseur
Le compresseur à vis peut être réglé en continu de 20 à 100 % de sa puissance pour s'adapter aux variations de charge. On estime qu'un compresseur à vis équipé d'un économiseur et d'une puissance frigorifique de 233 kW permet d'économiser 100 000 kWh d'électricité par an, sur la base de 4 000 heures de fonctionnement annuel.
2. Équipement d'échange thermique
Le condenseur à évaporation directe est préféré au condenseur à calandre et à tubes refroidi par eau.
Cela permet non seulement de réduire la consommation d'énergie de la pompe à eau, mais aussi de réaliser des économies sur les investissements liés aux tours et bassins de refroidissement. De plus, le condenseur à évaporation directe ne nécessite qu'un dixième du débit d'eau d'un condenseur à eau, ce qui permet de préserver considérablement les ressources en eau.
3. À l'extrémité de l'évaporateur du système de stockage frigorifique, on préfère un ventilateur de refroidissement à un tuyau d'évaporation.
Cela permet non seulement d'économiser des matériaux, mais aussi d'obtenir une efficacité d'échange thermique élevée. De plus, si un ventilateur de refroidissement à vitesse variable est utilisé, le débit d'air peut être ajusté en fonction des variations de charge dans l'entrepôt. Les marchandises peuvent ainsi circuler à pleine vitesse dès leur entrée dans l'entrepôt, ce qui permet de réduire rapidement leur température. Une fois la température prédéfinie atteinte, la vitesse est réduite, évitant ainsi la consommation d'énergie et les pertes de puissance dues aux arrêts et redémarrages fréquents.
4. Traitement des impuretés dans les équipements d'échange thermique
Séparateur d'air : En présence de gaz incondensable dans le système frigorifique, la température de refoulement augmente en raison de la hausse de la pression de condensation. Les données montrent que lorsque le système frigorifique contient de l'air, sa pression partielle atteint 0,2 MPa, la consommation électrique augmente de 18 % et la puissance frigorifique diminue de 8 %.
Séparateur d'huile : Le film d'huile présent sur la paroi interne de l'évaporateur influe considérablement sur son efficacité d'échange thermique. En présence d'un film d'huile de 0,1 mm d'épaisseur dans le tube de l'évaporateur, le maintien de la température de consigne entraîne une baisse de 2,5 °C de la température d'évaporation et une augmentation de la consommation électrique de 11 %.
5. Élimination du tartre dans le condenseur
La résistance thermique du tartre est supérieure à celle de la paroi des tubes de l'échangeur de chaleur, ce qui affecte l'efficacité du transfert thermique et augmente la pression de condensation. Lorsqu'une couche de tartre de 1,5 mm recouvre la paroi du tube d'eau du condenseur, la température de condensation s'élève de 2,8 °C par rapport à sa température initiale et la consommation d'énergie augmente de 9,7 %. De plus, le tartre accroît la résistance à l'écoulement de l'eau de refroidissement et, par conséquent, la consommation énergétique de la pompe à eau.
Les méthodes de prévention et d'élimination du tartre peuvent inclure le détartrage et l'anticartrage par appareil électromagnétique à eau, le détartrage chimique, le détartrage mécanique, etc.
3. Dégivrage de l'équipement d'évaporation
Lorsque l'épaisseur de la couche de givre dépasse 10 mm, l'efficacité du transfert thermique chute de plus de 30 %, ce qui démontre l'influence considérable du givre sur ce processus. Il a été constaté que pour une différence de température de 10 °C entre l'intérieur et l'extérieur de la paroi du tube et une température de stockage de -18 °C, le coefficient de transfert thermique K n'atteint plus que 70 % de sa valeur initiale après un mois de fonctionnement, notamment au niveau des ailettes du refroidisseur d'air. La présence de givre sur un tube augmente non seulement la résistance thermique, mais aussi la résistance à l'écoulement de l'air, pouvant même, dans les cas extrêmes, entraîner une absence totale de ventilation.
Il est préférable d'utiliser le dégivrage à air chaud plutôt que le dégivrage électrique afin de réduire la consommation d'énergie. La chaleur résiduelle du compresseur peut servir de source de chaleur pour le dégivrage. La température de l'eau de retour du dégivrage est généralement de 7 à 10 °C inférieure à celle de l'eau du condenseur. Après traitement, elle peut être utilisée comme eau de refroidissement du condenseur afin de réduire la température de condensation.
4. Réglage de la température d'évaporation
Si l'écart de température entre le point d'évaporation et l'entrepôt est réduit, la température d'évaporation peut être augmentée en conséquence. Dans ce cas, si la température de condensation reste inchangée, la puissance frigorifique du compresseur est accrue. On peut donc dire que, pour une puissance frigorifique équivalente, la consommation d'énergie est réduite. Selon les estimations, une baisse de 1 °C de la température d'évaporation entraîne une augmentation de la consommation d'énergie de 2 à 3 %. Par ailleurs, la réduction de l'écart de température contribue fortement à limiter la déshydratation des aliments stockés.
Date de publication : 18 novembre 2022