Chambre froide

Chambre froide : Une chambre froide (du latin frigus, froid) est une grande installation industrielle utilisée pour l’entreposage de denrées périssables afin de les conserver à basse température. Elle rend possible le refroidissement d’un corps par l’extraction d’une partie de sa chaleur. Les chambres froides sont très utiles aux grandes et moyennes surfaces, à la restauration, aux entrepôts, aux laboratoires, à l’industrie de la pétrochimie, de l’agro-alimentaire…
Il est ainsi possible de conserver, par exemple, des denrées alimentaires ainsi que leurs qualités nutritionnelles sur une durée plus importante. Pour ce faire, les produits sont stockés dans des chambres réfrigérées à une température appropriée qui permet de les mettre à disposition au consommateur longtemps après la récolte. En effet, il a été vérifié qu’en maintenant une température inférieure à celle de l’environnement, on peut repousser le processus de détérioration de 3 à 4 jours à 6 à 8 mois, selon l’espèce et la variété.
Une chambre froide est aussi un local servant à traiter à basse température des meubles en bois, livres, objets d’art, etc… pour supprimer les insectes xylophages.
Histoire : origine et évolution
Très vite, l’Homme s’est demandé comment conserver les aliments périssables. Il a d’abord commencé par utiliser des méthodes ancestrales comme le salage, le séchage ou encore le fumage. Il a ensuite constaté que les aliments récupérés grâce à la cueillette et à la chasse se préservaient bien mieux en hiver qu’en été.
Avant le milieu du XIXe siècle, l’utilisation humaine du froid se fait par l’exploitation de la glace naturelle. Dès l’Antiquité, la glace et la neige sont utilisées pour conserver des viandes autrement que par la salaison ou le fumage. Cette technique de conservation est devenue courante en France et en Europe au XVIe siècle.
Plus tard, grâce à l’apparition du microscope optique, les Hommes ont découvert que les températures inférieures à 10 °C empêchaient le développement des microbes. C’est ainsi que l’utilisation de la glace dans le but de conserver des aliments fut innovée par Francis Bacon en 1612. L’homme a ensuite longtemps cherché à reproduire les températures hivernales afin de créer la glace et le froid artificiel.
En 1858, Charles Tellier crée sa première machine frigorifique à circulation de gaz ammoniac liquéfié, pour la production du froid à usage domestique et industriel.
En 1862, lors de l’exposition universelle, Ferdinand Carré, un ingénieur français, présenta son invention : une machine produisant d’énormes blocs de glace grâce à la chaleur, le réfrigérateur à absorption de gaz, ce premier modèle étant destiné à un usage industriel. Ensuite, un modèle portatif a été créé dans le but d’améliorer le confort quotidien des foyers. Le frère de Ferdinand, Edmond Carré, conçut plus tard un appareil offrant la possibilité de rafraîchir les carafes d’eau ou de vin. L’invention de Charles Tellier fût par la suite constamment améliorée.
En effet, la découverte de la chambre froide a été révolutionnée en 1851 grâce à l’utilisation de l’éther éthylique, transformé à l’état liquide, afin de produire du froid, en revenant à son état gazeux. Cette transformation est établie grâce à une pompe, aujourd’hui appelé compresseur.
Conception du produit et fonctionnement général : Toutes les chambres ont le même fonctionnement qu’elles soient positives ou négatives. Ce sont des machines frigorifiques par conséquent leur fonctionnement est basé sur la capacité de certains fluides à se condenser ou à s’évaporer à des températures différentes selon la pression.
Éléments constitutifs :
Toute chambre froide est composée de cinq éléments principaux :
– Le compresseur est l’élément qui aspire le gaz basse pression et basse température qui quitte l’évaporateur pour le renvoyer vers le condensateur sous haute pression et sous haute température.
– Le condenseur est l’élément qui permet au liquide frigorigène de passer de l’état de vapeur à l’état de liquide. Ce phénomène de condensation s’effectue grâce au refroidissement. On peut refroidir grâce à un condensateur avec ventilateur, avec un condensateur statique ou encore avec un condensateur par eau. Le condensateur cède son énergie au médium considéré que ce soit de l’air ou de l’eau.
– Le déshydrateur permet de filtrer les impuretés et piège l’humidité.
– Le détendeur est l’organe qui assure le bon remplissage de l’évaporateur en fluide frigorigène5. Il réduit la pression à l’entrée de l’évaporateur pour réduire la température du fluide. On parle de détendeur thermostatique.
– L’évaporateur est un échangeur de chaleur qui transforme le liquide en vapeur. Pour mieux diffuser l’air dans la chambre froide un système de ventilation est souvent intégré. L’évaporateur est relié à une évacuation d’eau pour les condensats. Toutefois pour les chambres froides négatives il faut prévoir un fils chaud qui permet d’éviter la formation de glace. L’évaporateur absorbe l’énergie au médium considéré que ce soit de l’air ou de l’eau.
L’isolation de la chambre froide est indispensable à son bon fonctionnement. On utilise le plus souvent des panneaux préfabriqués composé de mousse polyuréthane placé entre deux feuilles de panneaux métalliques, stratifiés, aluminium ou d’autres matériaux. Aujourd’hui l’utilisation des isolants sans CFC et HCFC est toutefois recommandée6.
Les température d’une chambres froides
Il existe deux catégories de chambre froide :
– Les chambres froides positives ou règnent une température située au-dessus de 0 °C. On y observe toutefois une température d’évaporation de −5 °C. Cette température varie selon les aliments qu’elle contient. Elle est principalement utilisée pour les fruits et légumes qui ne nécessitent pas de réfrigération. Certains types de réfrigérants sont conseillés comme le R134A. On parle aussi de froid commercial pour ce type de chambre.
– La chambre froide négative présente une température inférieure à 0 °C. Généralement à −18 °C elle peut être configurée pour une température plus basse. La température d’évaporation ne dépasse généralement pas les −30 °C. Les produits concernés par ce type de chambre sont les aliments qui doivent être conservé sur une longue période mais aussi dans le milieu de la recherche pour les salles blanches par exemple. Pour cette catégorie on conseille le réfrigérant R404A. On parle aussi de froid industriel pour ce type de chambre.
Le cycle de dégivrage : Le givre diminue le transfert de chaleur et l’efficacité du compresseur d’où l’utilité du cycle de dégivrage. Il faut néanmoins faire attention à ne pas entraîner une surconsommation de ce système.
Le principe du cycle de dégivrage repose sur plusieurs étapes. On commence par arrêter le fluide frigorifique puis la ventilation de l’évaporateur. On réchauffe ensuite la batterie à une température supérieur à 0. On peut procéder de quatre manières différentes :
– Par résistance électrique
– Par gaz chaud venant du compresseur
– Par aspersion d’eau
– Par circulation d’air dans la chambre on parle aussi de ventilation forcée
On termine par remettre en circulation du fluide frigorigène, puis la ventilation et enfin du cycle normal de refroidissement.
Il existe différents types de régulation. La régulation par horloge est la plus simple et la plus courante. On fixe à l’avance un nombre de dégivrage par jour. La régulation électronique intelligente permet une d’optimiser la gestion du cycle de dégivrage ne l’autorisant que si du givre est détecté sur l’évaporateur. Cela permet une réduction des coûts d’exploitation.
Installation : Quant à la conception des chambres froides il en existe deux types aujourd’hui. Malgré que chaque chambre froide soit adaptée au client il existe deux modèles de conception communs. Les chambres traditionnelles qui sont construites de l’intérieur vers l’extérieur. Les chambres autoportantes ont vu le jour à la fin XXe siècle et au début du XXIe siècle. Le but étant d’optimiser le stockage. Ce type d’entrepôt est enfaîte un bâtiment complet qui est formé de rayonnage métallique. L’installation est rapide contrairement aux chambres froides traditionnelles mais elles doivent être construites avec plus de précautions.
La chambre froide aujourd’hui : Quelques dérivées de la chambre froide :
– Le réfrigérateur est un appareil électroménager immobile qui permet de conserver temporairement certaines denrées. En raison de sa construction et de ses dimensions plus importantes, la chambre froide est souvent beaucoup mieux isolée et donc plus économe en énergie par volume qu’un réfrigérateur.
– Le camion frigorifique est un camion qui permet de transporter des denrées périssables sans rompre la chaîne du froid lors des transports. Il s’agit donc d’une sorte de chambre froide mobile.
– Le sac isotherme permet de conserver des aliments ou produits médicaux à une température constante pendant le transport, tout en évitant de rompre la chaîne du froid. Cependant, contrairement à la chambre froide, il s’agit uniquement d’une alternative pour quelques heures13. Il est donc nécessaire de transférer par la suite les produits dans une autre structure plus adaptée à la conservation de longue durée comme un réfrigérateur ou une chambre froide.
– La cryothérapie corps entier est une technique de bien-être par le froid qui avoisine les -150°. Un froid sec est diffusé sur le corps par des jets d’azote liquide. La température du corps reste, quant à elle, stable. Deux techniques de cryothérapie existent :
– La cryothérapie en chambre froide est uniquement dédiée aux sportifs de haut niveau. Elle permet de prendre en charge les blessures grâce à un choc thermique faisant baisser la température cutanée à environ 10°.
– La cabine cryogénique est une cabine individuelle où tout le corps sauf la tête y est placé. Cela permet de réduire les troubles du stress et du sommeil et améliore les fonctions respiratoires16.