Comment fonctionne le froid industriel ?

Le froid industriel est utilisé dans de nombreux domaines, pour conserver les aliments, améliorer la vie dans un espace, entretenir des équipements, etc. Ainsi, les appareils de réfrigération sont actuellement disponibles dans la plupart des ménages, des entreprises, et même les moyens de transport.

Cependant, très peu de personnes ont une connaissance appropriée des réactions qui interviennent dans le froid industriel, car c’est une notion un peu complexe. De quoi est donc constituée la chaine de production du froid industriel ? Quel est le principe de fonctionnement du circuit frigorifique ? Nous vous invitons à en savoir davantage dans cet article.

Froid industriel : de quoi s’agit-il ?

Le froid industriel est l’ensemble des procédés visant à réduire la température dans une pièce donnée. Il met en place des appareils tels que :

• les congélateurs industriels ;
• les frigos ménagers ;
• les climatiseurs de maison ou d’immeubles, etc.

Ce sont des équipements destinés à éliminer la chaleur d’un espace donné. L’objectif principal est d’améliorer le confort au sein d’une pièce ou de protéger un produit qui se détériore sous le coup de la chaleur. Le froid industriel utilise le cycle de réfrigération, qui manipule les variations de chaleur en vue de créer un environnement de basse température. Il fonctionne sous l’action synchrone de nombreux composants de réfrigération.

Composants spécifiques du circuit du froid industriel

Cinq principaux éléments entrent dans la conception du circuit frigorifique. Il s’agit du réfrigérant, du condensateur, du compresseur, du détendeur et de l’évaporateur.

Les réfrigérants

Les réfrigérants sont des fluides de diverses natures circulant au sein du circuit frigorifique et qui sont à la base des variations de température. À leur état naturel, ils se présentent sous forme liquide. Cependant, lors de la réaction de production de froid, ils se chauffent et se transforment en vapeur. Ils se refroidissent ensuite et regagnent l’état liquide, donnant naissance au cycle de réfrigération de refroidissement et de chauffage. Les réfrigérants les plus utilisés dans le milieu industriel sont le R-134a et l’ammoniac.

Le compresseur

Le compresseur est la destination suivante du fluide lorsque celui-ci est vaporisé. Il aspire la vapeur de basse pression et l’expulse sous forme de vapeur avec une forte pression. En plus, il sert de pompe et assure la circulation du fluide au sein du circuit frigorigène. Les compresseurs existent sous de nombreuses formes, notamment :

• les compresseurs à piston ;
• les compresseurs à palettes ;
• les scrolls ;
• les compresseurs à vis ;
• les turbocompresseurs.

Le condensateur

Encore appelé serpentin de refroidissement, le condensateur accueille le réfrigérant à sa sortie du compresseur. Il est installé à l’extérieur et est exposé au froid pour lui permettre de refroidir le fluide. Il reçoit le réfrigérant sous forme de vapeur à haute pression et à température élevée, qu’il refroidit tout en maintenant sa pression. Les condensateurs sont utilisés sous trois principaux types en réfrigération, compte tenu de leur mécanisme de refroidissement :

• l’appareil refroidi à l’air ;
• l’appareil refroidi à l’eau ;
• le modèle à évaporation.

Le détendeur

Le détenteur permet au réfrigérant de passer de l’état liquide haute pression à l’état mélangé basse pression. Il réduit le débit de réfrigérant dans le système, ce qui diminue radicalement la pression.

L’évaporateur

Il s’agit de l’étape finale du cycle de réfrigération. À cette étape, l’évaporateur capte la chaleur produite au sein du dispositif, à travers le fluide, qu’il se charge de dissiper. Le fluide sort ensuite de l’évaporateur sous forme de vapeur, puis est réabsorbé par le compresseur pour un nouveau cycle.

Principe de fonctionnement du froid industriel

Le cycle de refroidissement a pour objectif d’absorber la chaleur d’un milieu donné, pour l’envoyer vers un autre. Pour atteindre cet objectif, une action combinée des différents composants du dispositif de refroidissement est nécessaire.

Le réfrigérant est pompé sous forme gazeuse et à haute pression dans le circuit fermé, par le compresseur. Il traverse ensuite le condensateur dans lequel il perd beaucoup de chaleur et se condense pour pénétrer dans le détendeur sous forme liquide. Celui-ci réduit la pression et la température du fluide, puis le libère sous forme de mélange dysphagique (15 % de gaz et 85 % de liquide).

À sa sortie, le fluide pénètre dans l’évaporateur où il subit encore une autre variation d’état. La partie liquide du mélange est soumise à ébullition ou évaporation en absorbant l’énergie du fluide situé au voisinage de l’évaporateur. Le réfrigérant sort de l’évaporateur sous forme gazeuse et est réabsorbé par le compresseur pour démarrer un autre cycle.