La capacité de réfrigération est un facteur essentiel lors de la conception d’une chambre froide. Elle désigne la quantité de chaleur qu’un système de réfrigération peut évacuer d’un espace donné en un temps donné. Elle est généralement exprimée en kilowatts (kW) ou en British Thermal Units (BTU) par heure.
La capacité de réfrigération nécessaire dépend de plusieurs facteurs, notamment la taille de la chambre froide, la température souhaitée et le type de produits stockés.
Dans cet article, nous allons voir comment calculer la capacité de réfrigération nécessaire pour une chambre froide et les facteurs à prendre en compte.
Processus de calcul de la capacité de réfrigération (étape par étape)
Pour calculer la capacité de réfrigération nécessaire, vous devez tenir compte des éléments suivants :
1. Taille de la pièce (volume de la chambre froide)
La première étape consiste à calculer le volume de la chambre froide en mètres cubes (m³) ou en pieds cubes (ft³). Pour ce faire, multipliez la longueur, la largeur et la hauteur de la chambre froide :
Volume (m³) = longueur × largeur × hauteur
Exemple : si la pièce mesure 5 mètres de long, 4 mètres de large et 3 mètres de haut :
Volume = 5 m × 4 m × 3 m = 60 m³
2. Différence de température (ΔT)
La différence de température est la différence entre la température souhaitée dans la chambre froide et la température ambiante (la température de la pièce entourant la zone de stockage frigorifique). Elle est souvent appelée « différentiel de température » (ΔT). Plus la température souhaitée dans la pièce est basse, plus la capacité de réfrigération nécessaire est élevée.
Par exemple :
- Si la température ambiante est de 25 °C et que la température souhaitée à l’intérieur de la chambre froide est de 5 °C, alors ΔT = 20 °C.
3. Charge thermique des produits stockés
La quantité de chaleur introduite dans la chambre froide par les produits dépend de leur type, de leur volume et de la fréquence à laquelle ils sont ajoutés ou retirés. La charge thermique d’un produit tient également compte de facteurs tels que la température à laquelle les produits entrent dans la chambre froide et leur masse thermique.
Vous pouvez calculer la charge thermique des produits en tenant compte de leur poids et de la différence de température par rapport à la température de la chambre froide. Elle est généralement calculée à l’aide de la formule suivante :
Q = m×C×ΔT
Où :
- Q est la charge thermique (en kilojoules ou BTU par heure)
- m est la masse du produit (en kilogrammes ou livres)
- C est la capacité thermique spécifique du produit (en kJ/kg·°C ou BTU/lb·°F)
- ΔT est la différence de température entre le produit et la chambre froide
Par exemple, pour stocker 1 000 kg de produits à 20 °C dans une chambre froide à 5 °C, il faut calculer la charge thermique en fonction de la capacité thermique spécifique des produits.
4. Charge thermique provenant de l’éclairage et des équipements
L’éclairage et les autres équipements électriques présents dans la chambre froide génèrent de la chaleur. La charge thermique provenant des lumières peut être estimée comme suit :
- Les ampoules à incandescence libèrent généralement environ 0,5 à 1,5 watt de chaleur par watt d’énergie consommée.
- Les ampoules fluorescentes génèrent généralement environ 0,1 à 0,2 watt de chaleur par watt consommé.
Par exemple, si vous avez 10 lampes fluorescentes consommant chacune 40 watts, la charge thermique totale provenant de l’éclairage serait de :
Charge thermique provenant de l’éclairage = 10 × 40 × 0,2 = 80 watts
5. Autres facteurs à prendre en compte
Outre la charge thermique provenant des produits, de l’éclairage et de l’air ambiant, d’autres facteurs peuvent avoir une incidence sur la capacité de réfrigération :
- Qualité de l’isolation : les pièces bien isolées nécessitent moins de capacité de réfrigération.
- Fréquence et taille des portes : les ouvertures fréquentes des portes laissent entrer l’air chaud dans la pièce, ce qui augmente la charge de refroidissement.
- Ventilation : des systèmes de ventilation adéquats empêchent la formation de condensation, qui peut nuire au rendement de la chambre froide.
- Taux d’humidité : des taux d’humidité élevés peuvent également augmenter la charge de réfrigération en raison de la chaleur latente de l’humidité présente dans l’air.
6. Calcul de la charge de refroidissement totale
La capacité de réfrigération totale requise est la somme de toutes les charges thermiques individuelles :
Charge frigorifique totale (W ou BTU/h) = charge thermique des produits + charge thermique de l’éclairage + charge thermique de la température ambiante + autres facteurs
Pour convertir la charge totale en capacité frigorifique (généralement mesurée en tonnes de réfrigération ou en kW), divisez par les facteurs de conversion appropriés :
- 1 tonne de réfrigération = 3,517 kW
- 1 tonne de réfrigération = 12 000 BTU/h
7. Sélection de la capacité de réfrigération
Une fois que vous connaissez la charge thermique totale en watts ou en BTU, vous pouvez sélectionner le système de réfrigération avec la capacité requise. Veillez à ce que le système soit conçu avec une légère surcapacité afin de tenir compte des variables imprévues telles que des températures ambiantes plus élevées ou des charges de produits inattendues.
Exemple
Pour une chambre froide d’un volume de 60 m³, avec une différence de température de 20 °C et une charge thermique provenant des produits stockés, de l’éclairage et de l’infiltration d’air, la puissance frigorifique calculée pourrait être la suivante
- Charge thermique provenant des produits stockés : 1 500 W
- Charge thermique provenant de l’éclairage : 80 W
- Charge thermique provenant de l’infiltration d’air et d’autres facteurs : 500 W
Charge frigorifique totale :
Charge frigorifique totale = 1500 + 80 + 500 = 2080 W
Conversion en puissance frigorifique :
Puissance frigorifique = 2080/1000 = 2,08 kW
Il s’agit de la puissance frigorifique requise pour la chambre froide en kilowatts. Un système de 2,5 kW serait probablement choisi pour fournir une marge de sécurité.