Fiche de révision : Bilan frigorifique d’une chambre froide

📋 Plan du Cours

1. Méthode du bilan frigorifique
2. Apports thermiques par les parois
3. Charges liées aux produits
4. Renouvellement et mouvement de l’air
5. Apports internes et puissance installée

📖 1. Méthode du bilan frigorifique

🔑 Notions clés & Définitions

• Bilan frigorifique : Chiffrage des apports d’énergie qui doivent être compensés par la machine frigorifique pour maintenir la température du local.

★ À maîtriser

📐 Formule — La puissance correspondant à une énergie frigorifique se calcule par $Q = P \times T$.

• Les apports thermiques proviennent notamment de:
  • parois
  • produits et emballages
  • renouvellement d’air
  • ventilation et dégivrage
  • éclairage, personnel et machines

Compléments

📌 Pour un fonctionnement permanent, l’énergie est chiffrée sur une journée de 24 h dans le cas le plus défavorable, notamment en été ou lors des livraisons.

💡 Astuce mémo

Apports thermiques → compensation par la machine frigorifique

📖 2. Apports thermiques par les parois

🔑 Notions clés & Définitions

• Flux thermique : Le flux thermique surfacique est noté $\phi$ et s’exprime en W/m².

📝 Points essentiels

📐 Formule — La différence de température à travers une résistance thermique vérifie $\Delta\theta = R_{thermique} \times \phi$.

📐 Formule — La résistance thermique totale d’une paroi vaut $R_{th} = R_{se} + \sum \frac{e}{\lambda} + R_{si}$.

📐 Formule — Le flux thermique traversant une paroi se calcule par $\phi = \frac{\Delta\theta}{R_{th}} = U\Delta\theta$.

📐 Formule — La chaleur apportée par les parois pendant le temps du bilan se calcule par $Q_p = U \times S \times \Delta\theta \times t \times 10^{-3}$ en kJ.

💡 Astuce mémo

Extérieur → convection → conduction → convection → intérieur

📖 3. Charges liées aux produits

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un produit réfrigéré, la chaleur à extraire se calcule par $Q_{produit} = M \times C_n \times (\theta_i - \theta_f)$.

• Lors de la congélation, la chaleur à extraire comprend une chaleur sensible avant congélation, une chaleur latente, puis une chaleur sensible après congélation.

Compléments

📐 Formule — Pour l’emballage, la chaleur à extraire se calcule par $Q_{emballage} = M \times C_n \times \Delta\theta$.

📐 Formule — La respiration des fruits et légumes apporte une chaleur calculée par $Q_{respiration} = M \times C_{respiration}$.

💡 Astuce mémo

Réfrigération : sensible ; congélation : sensible + latente + sensible

📖 4. Renouvellement et mouvement de l’air

🔑 Notions clés & Définitions

• Renouvellement d’air : Nombre de fois, en 24 h, où l’air de la chambre froide est extrait et remplacé par de l’air neuf.

★ À maîtriser

📐 Formule — La chaleur due au renouvellement d’air se calcule par $Q_{RA} = N \times \frac{V_{cf}}{V_i} \times f \times (h_e-h_i)$.

📐 Formule — La chaleur apportée par la ventilation ou le dégivrage se calcule par $Q_{vent\ ou\ deg} = P \times t$.

• Les taux de brassage indiqués sont:
  • 30 à 40 pour la conservation positive
  • 60 à 80 pour la réfrigération positive
  • 40 à 60 pour la conservation négative

Compléments

📐 Formule — Le débit volumique du ventilateur se calcule par $q_v = \frac{Z \times V_{cf}}{3600}$ en m³/s, puis sa puissance par $P = \frac{q_v \times \Delta P}{\eta}$.

• Le taux de brassage Z est le nombre de fois où l’air contenu dans la chambre froide passe par le ventilateur en une heure.

📖 5. Apports internes et puissance installée

★ À maîtriser

📐 Formule — La chaleur dégagée par le personnel se calcule par $Q_{personnel} = N \times m \times t \times 10^{-3}$ en kJ.

📐 Formule — La chaleur dégagée par les machines se calcule par $Q_{machine} = N \times P \times t$ en kJ.

📐 Formule — La puissance frigorifique à installer se calcule par $\Phi = \frac{\sum Q}{t}$, où t est le temps de fonctionnement du compresseur.

📌 En fonctionnement permanent, le temps de fonctionnement du compresseur est compris entre 16 h et 20 h, tandis qu’en fonctionnement cyclique il est égal à la durée du cycle.

Compléments

📐 Formule — La chaleur apportée par l’éclairage se calcule par $Q_{eclairage} = P \times t \times 10^{-3}$ en kJ.

• Le ratio d’éclairage indiqué est de 5 W/m².