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Exemples de calculs de machines
Machines frigorifiques industrielles - Introduction
BE9740 v1 Article de référence

Exemples de calculs de machines
Machines frigorifiques industrielles - Introduction

Auteur(s) : Georges VRINAT

Date de publication : 10 avr. 2009 | Read in English

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Présentation

1 - Rappels

2 - Définition d'une installation

3 - Compresseurs

4 - Échangeurs et capacités sous pression

5 - Circuits de distribution

6 - Exemples de calculs de machines

7 - Pour en savoir plus

8 - Froid et développement durable

  • 8.1 - Action des frigorigènes
  • 8.2 - Action énergétique
  • 8.3 - Action globale TEWI
  • 8.4 - Exemples d'application du calcul du TEWI
  • 8.5 - Analyse du cycle de vie ACV
  • 8.6 - Conséquences

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Les machines frigorifiques à compression mécanique de vapeur appartiennent à la famille des machines frigorifiques industrielles. Le froid commercial couvre les équipements des commerces, des grandes surfaces et les groupes embarqués ; le froid industriel comprend les entrepôts, la surgélation, la climatisation centralisée avec des puissances frigorifiques très supérieures à celle du froid commercial. La distinction est importante, et cet article traite uniquement du froid industriel, présente les caractéristiques de puissance, de température et les constituants (compresseur, évaporateur, échangeur) d’une installation. Est évoquée ensuite toute la problématique d’une approche de développement durable de ces machines frigorifiques.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

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Auteur(s)

  • Georges VRINAT : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers et de l'Institut français du froid industriel - Membre de l'Association française du froid – Expert frigoriste

INTRODUCTION

Dans cette série de dossiers consacrés aux machines frigorifiques industrielles ne sont traitées que les machines frigorifiques à compression mécanique de vapeur dont les principes sont développés dans le dossier [B 9 730] qu'il est recommandé de consulter ; les autres systèmes tels que par exemple les systèmes thermofrigorifiques font l'objet du dossier [B 9 735]. Par ailleurs, compte tenu des différences fondamentales qui existent sur les plans économique, technologique et de la production industrielle, il paraît souhaitable de considérer séparément les trois domaines qui constituent le froid en général et qui correspondent à des marchés très différents. À savoir le froid domestique, le froid commercial et le froid industriel .

Le froid domestique couvre des produits de grande diffusion tels que les réfrigérateurs, les congélateurs et les petits climatiseurs. Le froid commercial couvre les équipements des commerces, des moyennes et grandes surfaces et les meubles de vente, la climatisation du petit tertiaire, les groupes embarqués (camions, semi-remorques et wagons). Le froid industriel couvre les entrepôts, la surgélation, la climatisation centralisée et la chimie avec des puissances frigorifiques très supérieures à celle du froid commercial. Cependant, parfois, la frontière entre ces deux activités est mal définie.

Dans ce dossier, nous ne traiterons que du froid industriel.

Le document complet relatif aux machines frigorifiques industrielles comporte quatre parties :

  • les compresseurs [BE 9 741] ;

  • les échangeurs et capacités sous pression [BE 9 742] ;

  • les circuits de distribution [BE 9 743] ;

  • exemples de calcul des machines [BE 9 744].

Une partie complémentaire intitulée Pour en savoir plus, regroupe la bibliographie, la normalisation, la réglementation et les données économiques.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be9740

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6. Exemples de calculs de machines

Compte tenu des nouvelles donnes imposées par l'utilisation de fluides frigorigènes en pleine évolution, les calculs proposés dans le dossier [BE 9 744]se doivent d'aborder des sujets d'actualité tels que le changement de fluides en voie de disparition tels que :

  • le R12 déjà éradiqué ;

  • le R22 dont l'utilisation deviendra précaire à partir de 2010 ;

  • en particulier dans des groupes refroidisseurs de liquide avec le R134a et le R407C à fort glissement thermique.

Dans le domaine de l'agroalimentaire, un exemple complet porte sur le calcul d'un bilan d'une chambre froide suivi de celui d'un système de surgélation mettant en œuvre une machine frigorifique fonctionnant à l'ammoniac.

L'impact environnemental des machines frigorifiques peut être apprécié à sa juste valeur grâce au calcul du TEWI ( Total Equivalent Warming Potential) qui met en évidence l'impact de la molécule du fluide comme GES (gaz à effet de serre) et celui de l'énergie, productrice indirecte de gaz carbonique. L'exemple traité s'appuie sur une installation de lyophilisation à basse température (– 50 oC) démontrant l'intérêt d'un système en cascade utilisant des fluides dits naturels et pérennes par rapport à un système traditionnel utilisant un HFC. Les conclusions de ce calcul démontrent clairement le double intérêt du cycle en cascade et des frigorigènes naturels.

Enfin, il est apparu intéressant de montrer par un exemple calculé qu'avec des moyens simples il était possible de caractériser la souplesse d'adaptation du groupe de refroidissement d'eau glacée traité précédemment face aux fluctuations des milieux extérieurs.

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