Un réfrigérateur domestique

La réfrigération est un procédé servant à abaisser la température dans un espace donné et permettant de maintenir des produits à une température suffisamment basse pour les conserver. Le froid stoppe la croissance bactérienne, ralentit les réactions chimiques indésirables et les denrées alimentaires ont une durée de consommabilité accrue.

Les différentes méthodes

La compression

Les systèmes à compression utilisent cinq éléments pour le cycle de réfrigération : le compresseur, le condenseur, le déshydrateur, le capillaire (détendeur) et l'évaporateur. L'un des réfrigérants les plus communément utilisés depuis de nombreuses années est le dichlorodifluorométhane, ou Réfrigérant R12. Ce chlorofluorocarbone (CFC) se vaporise vers -6,5°C sous une pression de 246 kPa, puis, après compression jusqu'à 909 kPa, il se condense à environ 38°C. Depuis le 1^er octobre 2000, il est interdit de s'approvisionner en CFC (R 12). Depuis le 1^er janvier 2001, il est interdit d'utiliser des CFC même pour effectuer des interventions sur une unité hermétique. Ce fluide a été remplacé par le R134a (gaz de substitution), qui a été lui aussi remplacé par le R600a.

L'absorption

Peu d'appareils ménagers fonctionnent sur le principe de l'absorption. Dans de tels dispositifs, une solution aqueuse concentrée d'ammoniac est chauffée par une flamme de gaz dans un récipient appelé générateur, d'où l'ammoniac gazeux s'échappe pour passer dans un condenseur. L'ammoniac est liquéfié par ce condenseur, puis est amené dans un évaporateur, comme dans un système à compression. À la sortie de l'évaporateur, l'ammoniac devenu gazeux est réabsorbé dans la solution diluée et partiellement refroidie issue du générateur, pour former, à nouveau, une solution concentrée. Cette réabsorption s'effectue dans un récipient, l'absorbeur, d'où le liquide enrichi est transporté vers le générateur pour achever le cycle.

L'effet Peltier

L'effet Peltier est un effet indépendant de l'effet Joule, qui fait qu'au point de contact entre deux métaux différents, selon le sens du courant, il y a libération ou absorption de chaleur.

Les réfrigérateurs à effet Peltier ont de nombreux avantages (absence de pièce mobile hormis le ventilateur, fonctionnement dans n'importe quel sens, absence de produit chimique potentiellement dangereux, insensibilité aux chocs, etc.), ce qui conduit à l'utiliser dans les situations nomades (voitures, etc.).

Le principal inconvénient de ces réfrigérateurs est leur manque d'efficacité dû à un rendement de conversion électricité/chaleur faible.

La congélation et surgélation

Mis au point par le français Charles Tellier, ces deux procédés immobilisent l’eau de constitution sous forme de cristaux de glace.

Congélation lente

Celle-ci est utilisée pour les grosses pièces ou pour la congélation domestique.

Surgélation ou congélation ultrarapide

Elle consiste à franchir très rapidement la zone de cristallisation maximum (-1 à -5°C) et à amener la température à -18°C.

Effet des réfrigérants

Les réfrigérants et l'environnement

Le Réfrigérant -12 et les autres CFC, Réfrigérant -11 et Réfrigérant -22 étaient les principaux composés utilisés dans les installations de refroidissement et d'isolation domestiques. Cependant, les scientifiques ont montré que les CFC constituent une menace importante pour l'environnement : ils interviennent en effet dans la destruction de la couche d'ozone. En accord avec le protocole de Montréal, la production des CFC devait s'arrêter dans les pays de l'Union européenne à la fin de l'année 1994 et dans la plupart des autres pays industrialisés à la fin de l'année 1995. Dans tous ces pays, la production de CFC a été considérablement réduite, voire supprimée. L'industrie de la réfrigération se tourne vers des solutions de rechange qui ne portent pas préjudice à la couche d'ozone, comme la gamme des réfrigérants Suva, fabriquée par la société américaine DuPont de Nemours.

Danger potentiel pour l'être humain

Certains réfrigérants sont potentiellement dangereux, en cas de fuite d'un système industriel par exemple. Ils ont été répartis en six classes dont voici les effets :

La tableau suivant donne quelques exemples de réfrigérants et de leur dangerosité :

Histoire de la production du froid

• Les Mésopotamiens se servaient de fosses remplies de glace pour conserver la viande.
• Les Grecs et les Romains entassaient de la glace et de la neige en hiver dans des fosses profondes, recouvertes par de la paille. La viande gardée dans ces glacières primitives restait fraîche jusque dans l'été, sans qu'il soit nécessaire de la saler ou de la fumer.
• Les Indiens du Pérou creusaient des glacières dans le sol, avant l'arrivée des Européens, au XVI^e siècle.
• Ce système de fosses a été utilisé dans toute l'Europe à partir du XVII^e siècle. Des commerçants vendaient de la glace venant des montagnes.
• À la cour du Roi Soleil, l'évaporation de l'éther était utilisée pour refroidir des crèmes de fruits.
• Des glacières, meubles isothermes contenant des blocs de glace périodiquement renouvelés, étaient utilisées au XIX^e siècle.
• Avant l'ère industrielle, c'est surtout la commercialisation de la glace qui permettait aux plus fortunés de disposer de produits conservés ou consommés à basse température.
• 1755 : machine frigorifique à eau - l’écossais William Cullen obtient un peu de glace par vapeur d’eau sous cloche à vide.
• 1805 : machine frigorifique à compression d’éther - un prototype est présenté à Philadelphie par Oliver Evans. La nouveauté essentielle résidait dans l’introduction d’un processus en cycle fermé.
• 1824 : parraît le seul livre de Sadi Carnot. Les deux principes de la Thermodynamique sont exposés de façon très simple. C'est de lui que nous vient le cycle de Carnot.
• 1844 : machine frigorifique à air - Le principe de la détente d’air était déjà connu au 18^e siècle. L’Américain John Gorrie l’appliqua sur sa machine.
• 1850 : machine frigorifique à air - John Gorrie obtient un brevet anglais mais, curieusement, son invention fit scandale aux États-Unis où certains l’accusaient de vouloir concurrencer Dieu en faisant de la glace à n’importe quel moment de l’année. En 1851, il obtint son brevet.
• 1859 : machine frigorifique à absorption - Le français Ferdinand Carré, frère d’Edmond, fait breveter une machine dont le fluide, après avoir produit du froid, est absorbé par une autre substance et non aspiré par un compresseur. C’est la première machine frigorifique à absorption.
• 1872 : machine réfrigérante à compresseur à ammoniac - C’est David Boyle, un américain d’origine écossaise, qui obtint le premier brevet pour un compresseur utilisant l’ammoniac.
• 1913 : le Domelre, fabriqué à Chicago, est le premier réfrigérateur domestique fonctionnel.
• 1919 : la marque Frigidaire fait son apparition.
• 1931 : la fabrication industrielle commence avec Electrolux.
• 1938 : premier groupe frigorifique mécanique pour remorque : le Modèle A par la société Thermo king.
• 1939 : premier réfrigérateur à deux températures, qui permettait de conserver des aliments congelés dans l’un des compartiments.
• 1944 : machine frigorifique à absorption - Le réfrigérateur à absorption a été mis au point par la société suisse Sibir.
• 1997 : réfrigérateur jetable - La société Publi froid système, en Haute-Garonne, a conçu un réfrigérateur dont la structure est en carton totalement recyclable à partir des brevets d'invention de Mr RENARD André. Elle facilite la promotion des produits frais dans les supermarchés ou autres espaces de vente.
• 1998 : le réfrigérateur-congélateur de la société Daewoo est équipé d’une porte à cristaux liquides. Ce modèle baptisé « miroir magique » a l’avantage de laisser apparaître le contenu par simple pression d’un bouton ; cette transparence temporaire de la porte permet de réaliser des économies en énergie en évitant toute déperdition de froid.
• 2002 : 99 % des foyers français sont équipés de réfrigérateurs. Il est l’appareil domestique le plus répandu.

Voir aussi

• Réfrigérateur
• Tube de Ranque-Hilsch
• Cryonie

Lien externe

• (fr) La machine à fabriquer le froid en 1875

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• http://www.refripro.eu Refripro - le portail européen du froid et de la clim