[go: up one dir, main page]

EP4310420A1 - Système de dégivrage d'au moins un frigorifère d'une installation frigorifique - Google Patents

Système de dégivrage d'au moins un frigorifère d'une installation frigorifique Download PDF

Info

Publication number
EP4310420A1
EP4310420A1 EP23186662.5A EP23186662A EP4310420A1 EP 4310420 A1 EP4310420 A1 EP 4310420A1 EP 23186662 A EP23186662 A EP 23186662A EP 4310420 A1 EP4310420 A1 EP 4310420A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
refrigerator
cold
defrosting
network
refrigeration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23186662.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Kevin Vidot
Benoit DUPARC
Christophe DESPIERRES
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dpkl
Original Assignee
Dpkl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dpkl filed Critical Dpkl
Publication of EP4310420A1 publication Critical patent/EP4310420A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/12—Removing frost by hot-fluid circulating system separate from the refrigerant system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D13/00—Stationary devices, e.g. cold-rooms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost

Definitions

  • the present invention lies in the field of cold rooms and refrigerators which generate cold there. More particularly, the invention concerns the question of icing the cold batteries of said refrigerators, which are in practice heat exchangers intended to lower the temperature of the air which passes through them in the cold rooms which they equip. The icing that they inevitably experience as they operate causes them to lose cooling power, and we therefore seek to avoid it as much as possible, or to defrost when it occurs.
  • defrosting solutions into two groups: on the one hand the external defrosting processes, inducing the melting of the frost from the peripheral layer, and on the other hand the internal processes which allow rapid melting of the frost at from the layer in contact with the refrigeration tubes. In the first case, the melting is complete while in the second case, the melting is not complete but the ice breaks.
  • the refrigerator batteries are powered either by cold brine water, when they are used to generate cold, or by hot brine water to cause defrosting.
  • the respectively cold and hot circuits or networks are then interconnected in a conventional manner with valves placed at the inlet/outlet of the batteries.
  • the refrigerators have nested batteries, each refrigerator comprising at least one pair of nested batteries, one of which is connected to the cold network while the other is connected to the hot network.
  • the hot network is in fact based on a heat recovery system produced by the cold unit(s) or refrigeration units on the site, that is to say the cold production means which then supply the batteries. refrigerators to generate cold in rooms equipped with them.
  • a heat recovery system produced by the cold unit(s) or refrigeration units on the site, that is to say the cold production means which then supply the batteries. refrigerators to generate cold in rooms equipped with them.
  • One of the main problems is then economic because this type of solution requires in practice the installation first of a heat recovery system on the cold units of the industrial site, and then of a network of insulated stainless steel tubes. often very extensive to connect the refrigeration units to the refrigerators in the cold rooms, on potentially large industrial sites.
  • the present invention makes it possible to remedy these drawbacks, and proposes a solution which is significantly more efficient economically and - at the same time - much more ecological, because the defrosting which it implements is based on the presence of calories naturally contained in the air in direct proximity cold rooms and refrigerators to be defrosted, and that it allows individualization of defrosting processes, if necessary.
  • Such circuit architectures exist and are for example shown in the documents JP 2000205731A Or US 2003/0140638 A1 , in which the refrigerators are each connected to a secondary hydraulic circuit located in a display case for the first, using the calories from the outside air, and with a view to using the ambient air for the second.
  • the system of the invention is such that it further comprises a building for the installation of said cold room comprising an upper space directly under the roof of the building, such that the secondary hydraulic circuit of each refrigeration unit constituting the hot network comprises an exchanger placed in the upper space of the building above said refrigerator and near the roof of said building, using the air present in said upper space.
  • the primary hydraulic circuit and the cold production group constitute the cold network
  • the secondary hydraulic circuit associated with the heat transfer fluid production group constitute the hot network.
  • the system turns out to be particularly economical and ecological because it makes use of the presence of calories which naturally exist in the air present in the attic, these upper spaces of buildings which are the natural accumulation zones of heat.
  • the exchanger is of the ventilated finned type equipped with means for recovering and evacuating condensates.
  • Such exchangers have a construction which maximizes the exchange surface, and therefore the performance of the exchanger.
  • the existence of a very large number of closely spaced fins makes it possible to accommodate a large active exterior surface in a minimal volume, which can be sought in certain hypotheses.
  • the heat transfer fluid is glycol water, which is an efficient temperature transfer agent.
  • glycol water which is an efficient temperature transfer agent.
  • other calorie or frigory vector fluids can also be used in a system such as that of the invention.
  • each refrigerator comprises at least one pair of nested batteries connected respectively to the cold network and to the hot network.
  • the attic exchanger and the embedded battery are in a brine network operating in a closed loop.
  • a circulator that is to say a recirculation pump mounted in series on this brine water network, which is in reality the hot network of the invention, makes it possible to circulate the brine water within said closed loop.
  • the other nested battery is connected to the cold network comprising the refrigeration unit.
  • each refrigeration battery is connected to the cold network and to the hot network, said networks being separable by valves and put into operation in an alternative manner.
  • the exchanger is connected to the cold network immediately upstream of the refrigerator by means of valves allowing the regulation of the brine circuit.
  • the valves are positioned so as to create a closed loop of the brine circuit between the exchanger and the refrigerant, that is to say they connect the hot network.
  • a pump circulates the glycol water within the closed loop including the battery.
  • the system of the invention makes it possible in practice to considerably reduce the secondary hydraulic circuits of hot networks.
  • the circulator pump only operates when there is a need to defrost the associated refrigerator, to each refrigerator.
  • the hot network being of much smaller dimensions, the circulator associated with each exchanger only requires a much lower power, making it much less energy consuming than a general circulator pump whose nominal power is adapted to an industrial site which can be prove to be extensive.
  • Said sensors can advantageously be connected to a system control system comprising one or more algorithms for managing defrost cycles.
  • the algorithm can also take into account, for example, 7-day forecast weather data, in order to identify the appropriate moment - in particular the hottest time slot of the day - to initiate a defrost cycle if necessary, as soon as the sensor in contact with the refrigerator battery identifies a formation of frost.
  • the system of the invention can also include a secondary defrosting device, for example comprising electrical resistances placed inside the refrigerator.
  • a secondary defrosting device for example comprising electrical resistances placed inside the refrigerator.
  • these resistances can be set to engage if the temperature of the air surrounding the exchanger is too low, for example below 0°C, and the heat released by the circulator pump - mainly due to mechanical friction - does not allow a sufficient rise in brine temperature to defrost the refrigerator batteries.
  • the advantages of the system of the invention are numerous and diverse, both upstream at the time of installation and in daily operation.
  • the implementation and installation time is very quick, around 8-16 hours for two people.
  • the quantity of glycol water necessary for defrosting is reduced, limiting the ecological risk of the industrial site.
  • the system is very inexpensive, even though it has a lifespan of more than 15 years, which makes it a very economically favorable system.
  • the industrial site includes a building 1 comprising a plurality of cold rooms (four cold rooms CF1 to CF4 are visible in this case) and a room 2 for the cold production group or cold group 3 sized to supply the entire building 1 via a cold tank 8 and a network of pipes 6, 7 forming a loop conveying cold brine water to refrigerants 21 to 24.
  • Primary pumps 4 and secondary 5 allow the circulation of the cold fluid in this primary hydraulic circuit which forms the cold network.
  • the defrosting process used is based on the heat emitted by the cold unit 3 in operation, heat which is recovered by means of an exchanger for example plates in which glycol water circulates supplying a reservoir of hot tank type 10.
  • This hot tank 10 is connected, by means of dedicated pipes 11, 12 forming a circulation loop, to the different refrigerants 21, 22, 23, 24 placed in the cold rooms CF1, CF2, CF3 and CF4 of the site .
  • Primary 14 and secondary 15 pumps also equip this loop and ensure the entrainment of the hot fluid.
  • This loop forms the secondary hydraulic circuit of the hot network.
  • the refrigerators 21, 22, 23, 24 include nested batteries, that is to say that each refrigerator 21, 22, 23, 24 contains at least one pair of batteries, one being connected to the tubes 6, 7 of the cold network, while the other is connected to the pipes 11, 12 of the hot network.
  • this solution requires the installation of a heat recovery system on the cold unit 3 of the industrial site, and then the routing of the heat to the refrigeration units 21 to 24 using a network of stainless steel tubes 11, 12 insulated and potentially long (provided that the industrial site is large) to connect the cold group 3 and the refrigeration units 21 to 24.
  • the heat production by this means is not constant, and not necessarily synchronized with defrosting needs.
  • FIG 2 represents the same industrial site as that of the figure 1 , but equipped with a simplified defrosting configuration according to the present invention, in its version with nested batteries.
  • the cold network does not change, and contains the cold unit 3, the cold glycol water tank called “cold tank” 8, the cold primary pumps 4 and secondary pumps 5 as well as the refrigerants 21 to 24 with nested batteries.
  • the hot network is considerably reduced by individualizing the defrosting processes by means of simple exchangers 31, 32, 33, 34 placed in the attic near the refrigerators 21, 22, 23, 24, and which are connected to the hot batteries of said refrigerators 21 to 24.
  • each refrigerator 21 to 24 has its own local hot network.
  • Each secondary hydraulic circuit is based on an exchanger 31 to 34 placed in the attic above the refrigerator 21 to 24.
  • the hot network is connected to one of the two batteries, while the cold network is connected to the other of the two batteries.
  • the brine from the hot network circulates during the defrosting phases.
  • the recirculation pump(s) of each individualized hot network linked to an exchanger is/are stopped. There is no circulation of hot fluid.
  • FIG. 3 illustrates the second variant called “change over” for the same site, with a cold network always identical to those of the figures 1 And 2 , and individualized hot networks of the same configuration as those of the figure 2 .
  • this solution there are no nested batteries, and the two cold and hot networks of each refrigerator 21 to 24 are therefore connected to the same batteries, involving components of the hydraulic solenoid valve type allowing the management of alternating circulation, in each coil, cold brine water for refrigeration operation and hot brine water during the defrosting phases.
  • the system switches back to cooling mode as described previously.
  • the invention makes it possible to implement effective defrosting at lower cost, the system being moreover robust and reliable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Defrosting Systems (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

Système de dégivrage d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) d'une installation frigorifique, ledit système comportant :
- au moins une chambre froide (CF1, CF2, CF3, CF4) équipée d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) comportant au moins une batterie ;
- un bâtiment (1) d'implantation de ladite chambre froide (CF1, CF2, CF3, CF4) comportant un espace supérieur (60) directement sous la toiture du bâtiment (1) ;
- chaque frigorifère (21, 22, 23, 24) étant relié via un circuit hydraulique primaire à un groupe de production de froid constituant un réseau froid, et via un circuit hydraulique secondaire à un groupe de production de fluide caloporteur constituant un réseau chaud.
Le circuit hydraulique secondaire de chaque frigorifère (21, 22, 23, 24) constituant le réseau chaud comporte un échangeur (31, 32, 33, 34) placé dans l'espace supérieur (60) du bâtiment (1) au-dessus dudit frigorifère (21, 22, 23, 24) et à proximité de la toiture dudit bâtiment (1).

Description

  • La présente invention se situe dans le domaine des chambres froides et des frigorifères qui y génèrent du froid. Plus particulièrement, l'invention concerne la question du givrage des batteries froides desdits frigorifères, qui sont en pratique des échangeurs thermiques destiné à abaisser la température de l'air qui les traverse dans les chambres froides qu'ils équipent. Le givrage qu'il subissent inévitablement à mesure de leur fonctionnement leur fait perdre de la puissance frigorifique, et on cherche donc à l'éviter autant que possible, ou à dégivrer lorsqu'il se produit.
  • Lorsque les frigorifères présentent une température superficielle négative (c'est-à-dire inférieure à 0°C), la condensation provoque un dépôt d'eau superficiel qui se transforme en givre à la surface des tubes et des ailettes de ces frigorifères. Cette eau provient de l'atmosphère de l'enceinte froide qui n'est jamais sèche. Du givre se crée par conséquent en surface, qui fait fortement chuter la puissance frigorifique pour deux raisons principales : d'abord parce que la couche de givre présente une certaine résistance thermique qui diminue le coefficient de transmission thermique, et ensuite parce que la section frontale de passage de l'air se trouve réduite par le givre formé, ce qui entraîne une diminution du débit d'air en circulation et par conséquent une diminution des transferts thermiques.
  • Ce phénomène naturel est bien connu, et il est traditionnellement combattu de diverses manières que l'on sait bien mettre en oeuvre et qui sont raisonnablement bien maîtrisées. Ainsi, on classe les solutions de dégivrage en deux groupes : d'une part les procédés de dégivrage externes, induisant la fusion du givre à partir de la couche périphérique, et d'autre part les procédés internes qui permettent une fusion rapide du givre à partir de la couche en contact avec les tubes du frigorifère. Dans le premier cas, la fusion est totale alors que dans le second cas, la fusion n'est pas totale mais la glace se rompt.
  • Parmi les procédés de dégivrage les plus répandus, on peut mentionner le dégivrage à l'eau glycolée chaude, soit selon une configuration dite en "change-over", soit dans une configuration en batterie imbriquée. Dans le premier cas, les batteries des frigorifères sont alimentés soit par de l'eau glycolée froide, lorsqu'ils sont utilisés pour générer du froid, soit par de l'eau glycolée chaude pour provoquer le dégivrage. Les circuits ou réseaux respectivement froid et chaud sont alors interconnectés de manière classique avec des vannes placées en entrée/sortie des batteries. Dans le second cas, les frigorifères présentent des batteries imbriquées, chaque frigorifère comportant au moins un couple de batteries imbriquées dont l'une est connectée au réseau froid alors que l'autre est connectée au réseau chaud.
  • Dans ces solutions, le réseau chaud est en fait basé sur un système de récupération de la chaleur produite par le ou les groupes froids ou groupes frigorifiques du site, c'est-à-dire les moyens de production de froid qui alimentent ensuite les batteries des frigorifères en vue de générer du froid dans les pièces qui en sont équipées. Une des problématiques principales est alors d'ordre économique car ce type de solutions nécessite en pratique l'installation d'abord d'un système de récupération de chaleur sur les groupes froids du site industriel, et ensuite d'un réseau de tubes inox isolés souvent très étendu pour relier les groupes froids aux frigorifères des chambres froides, sur des sites industriels potentiellement de grandes dimensions.
  • Cela rend l'installation complexe et surtout très onéreuse car notamment consommatrice de matières premières (inox, cuivre, laiton, acier, isolant) à une période où les marchés de ces matières premières sont tendus, connaissant en particulier des augmentations conséquentes de prix. Par ailleurs, un inconvénient de ces procédés de récupération de chaleur réside dans le fait que la production de chaleur dans les groupes frigorifiques n'est pas constante. Ainsi, lorsque le besoin frigorifique du site industriel est faible ou nul, et/ou en cas d'arrêt du groupe frigorifique pour une période de maintenance ou de panne, aucune chaleur ou une chaleur insuffisante est produite, et un dégivrage devient par conséquent aléatoire, en tout état de cause pas toujours possible.
  • Dans les situations d'absence de génération de froid, un ballon d'eau glycolée que comportent les dispositifs de récupération de chaleur des groupes frigorifiques se refroidit et rend tout simplement impossible le dégivrage des frigorifères. Un autre problème est la dégradation du COP (coefficient de performance) des groupes froids, qui augmentent leur consommation d'énergie pour produire de la chaleur à une température suffisamment élevée, chaleur en pratique récupérée via des échangeurs et ballons de réserve d'eau glycolée chaude.
  • Pour ces solutions de dégivrage, il faut également prendre en compte le coût énergétique lié au fonctionnement du(des) circulateur(s) général(ux) faisant transiter l'eau glycolée du ballon de réserve d'eau chaude vers les frigorifères à dégivrer, sachant que ce circulateur est mis à contribution non seulement pour dégivrer les frigorifères de plusieurs chambres froides, s'il y a lieu, mais également et de la même manière dans le cas du dégivrage du ou des frigorifères d'une chambre froide seulement. Si c'est le cas, cela induit une surconsommation électrique du circulateur par rapport au besoin réel.
  • Par ailleurs, dans le procédé dit "change-over", le même circuit de fluide au niveau des batteries des frigorifères reçoit alternativement du fluide froid et du fluide chaud, puisqu'en phase de dégivrage, c'est l'introduction d'eau glycolée (ou équivalent) chaude à la place d'eau glycolée froide dans la batterie du frigorifère qui permet de la dégivrer. A la fin du dégivrage, le cycle s'inverse et l'eau glycolée froide reprend la place de l'eau glycolée chaude dans cette même batterie. L'inconvénient majeur de cette solution réside alors dans l'existence d'eau glycolée chaude dans le circuit d'eau glycolée du site, souvent en quantité très importante, qui réchauffe l'eau glycolée froide produite par le groupe froid lors du rebasculement en phase de refroidissement. Cela induit un fonctionnement excessif du ou des groupes de refroidissement, avec une perte corrélative d'efficacité énergétique. Un autre inconvénient de ces solutions est qu'elles nécessitent l'utilisation d'une très grande quantité de Glycol, renforçant le risque écologique sur le site industriel.
  • La présente invention permet de remédier à ces inconvénients, et propose une solution sensiblement plus performante économiquement et - dans le même temps - bien plus écologique, car le dégivrage qu'elle met en oeuvre est basée sur la présence de calories naturellement contenues dans l'air à proximité directe des chambres froides et des frigorifères à dégivrer, et qu'elle permet une individualisation des processus de dégivrage, s'il y a lieu.
  • Ainsi, l'invention concerne un système de dégivrage d'au moins un frigorifère d'une installation frigorifique, ledit système comportant :
    • au moins une chambre froide équipée d'au moins un frigorifère comportant au moins une batterie ;
    • chaque frigorifère étant relié via un circuit hydraulique primaire à un groupe de production de froid constituant un réseau froid, et via un circuit hydraulique secondaire à un groupe de production de fluide caloporteur constituant un réseau chaud.
  • De tels architectures de circuits existent et sont par exemple montrées dans les documents JP 2000205731A ou US 2003/0140638 A1 , dans lesquels les frigorifères sont chacun relié à un circuit hydraulique secondaire localisé dans une vitrine pour le premier, utilisant les calories de l'air extérieur, et en vue d'utiliser l'air ambient pour le second.
  • Le système de l'invention est tel qu'il comporte de plus un bâtiment d'implantation de ladite chambre froide comportant un espace supérieur directement sous la toiture du bâtiment, tel que le circuit hydraulique secondaire de chaque frigorifère constituant le réseau chaud comporte un échangeur placé dans l'espace supérieur du bâtiment au-dessus dudit frigorifère et à proximité de la toiture dudit bâtiment, utilisant l'air présent dans ledit espace supérieur.
  • Au sens de l'invention, le circuit hydraulique primaire et le groupe de production de froid constituent le réseau froid, et le circuit hydraulique secondaire associé au groupe de production de fluide caloporteur constituent le réseau chaud. En substance, le système s'avère particulièrement économique et écologique car il se sert de la présence de calories qui existent naturellement dans l'air présent dans les combles, ces espaces supérieurs des bâtiments qui sont les zones d'accumulation naturelle de la chaleur.
  • C'est vrai sur tout type de bâtiment, et en particulier sur les sites industriels qui pourront avantageusement être équipés de l'invention. C'est encore plus vrai dans les régions chaudes qui nécessitent l'établissement de chambres froides. En pratique, cela revient à chercher des calories qu'il n'est pas nécessaire de produire car elles sont existantes, et à les chercher à proximité directe des chambres froides et des frigorifères à dégivrer.
  • De préférence, l'échangeur est de type ventilé à ailettes équipé de moyens de récupération et d'évacuation des condensats. De tels échangeurs présentent une construction qui maximise la surface d'échange, et donc la performance de l'échangeur. Par ailleurs, l'existence d'un nombre très important d'ailettes très rapprochées permet de ranger une grande surface extérieure active dans un volume minimal, ce qui peut être recherché dans certaines hypothèses.
  • En pratique, de préférence encore, le fluide caloporteur est de l'eau glycolée, qui est un agent performant de transfert de température. D'autres fluides vecteurs de calories ou de frigories peuvent cependant également être utilisés dans un système tel que celui de l'invention.
  • Selon une première variante de configuration, chaque frigorifère comporte au moins un couple de batteries imbriquées reliées respectivement au réseau froid et au réseau chaud. Dans ce cas, l'échangeur des combles et la batterie imbriquée sont dans un réseau d'eau glycolée fonctionnant en boucle fermée. Un circulateur (c'est-à-dire une pompe de recirculation) monté en série sur ce réseau d'eau glycolée, qui est en réalité le réseau chaud de l'invention, permet de faire circuler l'eau glycolée au sein de ladite boucle fermée. L'autre batterie imbriquée est reliée au réseau froid comportant le groupe frigorifique.
  • Selon une seconde variante, dite en « change-over », chaque batterie du frigorifère est reliée au réseau froid et au réseau chaud, lesdits réseaux étant séparables par des vannes et mis en fonctionnement de manière alternative. Dans ce cas, l'échangeur est relié au réseau froid immédiatement en amont du frigorifère au moyen de vannes permettant la régulation du circuit d'eau glycolée. En phase de dégivrage, les vannes se positionnent de sorte à créer une boucle fermée du circuit d'eau glycolée entre l'échangeur et le frigorifère, c'est-à-dire qu'elles connectent le réseau chaud. Une pompe permet de faire circuler l'eau glycolée au sein de la boucle fermée incluant la batterie.
  • Le système de l'invention permet en pratique de réduire considérablement les circuits hydrauliques secondaires des réseaux chauds. La pompe du circulateur fonctionne seulement en cas de besoin de dégivrage du frigorifère associé, pour chaque frigorifère. Le réseau chaud étant de dimensions bien inférieures, le circulateur associé à chaque échangeur ne nécessite qu'une puissance bien plus faible, le rendant bien moins énergivore qu'une pompe de circulateur générale dont la puissance nominale est adaptée à un site industriel qui peut s'avérer étendu.
  • Bien entendu, la gestion des frigorifères des chambres froides s'individualisant, les moyens de gestion centralisée de ce type de sites doivent être adaptés car les remontées d'informations sont différentes, permettant à présent un traitement au moins partiellement individualisé du sous-ensemble de l'installation qu'est chaque chambre froide. Une telle gestion peut être faite par une unité centrale programmable auquel sont reliés des capteurs envoyant des indicateurs de l'état de paramètres prédéfinis reflétant le mode de fonctionnement de chaque chambre froide.
  • Ainsi, le système peut comporter les capteurs suivants :
    • Un couple de capteurs de mesure de la température d'eau glycolée, placés à l'entrée et à la sortie de l'échangeur ;
    • Un couple de capteurs de mesure de la température d'air, placés à l'arrière de l'échangeur pour l'air repris et placée à l'avant de l'échangeur pour l'air soufflé ;
    • Un capteur de mesure de la température et de l'humidité relative de l'air ambiant dans l'espace supérieur logeant l'échangeur ;
    • Un capteur de mesure de la température et de l'humidité relative à l'extérieur du bâtiment ;
    • Un capteur de régulation placé au milieu de la chambre froide qui mesure la température de l'air intérieur de la chambre froide ; et
    • Un capteur de régulation placé au contact de chaque batterie du frigorifère qui mesure la température en surface de ladite batterie.
  • Lesdits capteurs peuvent avantageusement être reliés à un automate de pilotage du système comportant un ou des algorithmes de gestion des cycles de dégivrage. Au-delà des paramètres issus des chambres froides et des frigorifères, l'algorithme peut aussi prendre en compte par exemple des données météorologiques prévisionnelles à 7 jours, afin d'identifier le moment opportun - en particulier le créneau horaire le plus chaud de la journée - pour initier un cycle de dégivrage en cas de besoin, dès lors que le capteur au contact de la batterie du frigorifère identifie une formation de givre.
  • Selon une possibilité additionnelle, le système de l'invention peut aussi comprendre un dispositif de dégivrage secondaire, par exemple comportant des résistances électriques placées à l'intérieur du frigorifère. Cela peut être vu comme une sécurité complémentaire, faisant intervenir les résistances électriques dans certaines hypothèses particulières. Ainsi, ces résistances peuvent être réglées pour s'enclencher si la température de l'air environnant l'échangeur est trop basse, par exemple inférieure à 0°C, et que la chaleur dégagée par la pompe du circulateur - principalement due aux frottements mécaniques - ne permet pas une élévation de température d'eau glycolée suffisante pour dégivrer les batteries des frigorifères.
  • Les avantages du système de l'invention sont nombreux et divers, aussi en amont au moment de l'installation que dans le fonctionnement quotidien. Ainsi, le temps de mise en oeuvre et d'installation est très rapide, de l'ordre de 8 -16 h à deux personnes. Ensuite, en fonctionnement usuel, la quantité d'eau glycolée nécessaire pour le dégivrage est réduite, limitant le risque écologique du site industriel. Enfin, le système est très peu coûteux, alors même qu'il présente une durée de vie de plus de 15 ans, ce qui en fait un système économiquement très favorable.
  • Il est également à noter que, lors des périodes estivales ou pour les pays chauds, les dégivrages avec un tel système permettent de dégager des frigories dans les combles, et par conséquent de climatiser ces zones classiquement de fortes déperditions dans les sites industriels, dans lesquelles un abaissement sensible des températures se produit : on réduit ainsi considérablement les risques d'incendies qui résultent d'une température excessive dans ces parties des bâtiments.
  • D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, se rapportant à des modes de réalisation de l'invention qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs.
  • La compréhension de cette description sera notamment facilitée en se référant aux dessins joints en annexe et dans lesquels :
    • [Fig.1] représente une vue schématisée d'un site industriel doté d'une installation de dégivrage selon l'art antérieur ;
    • [Fig.2] montre le même schéma de site, mais avec une solution de dégivrage simplifiée selon l'invention, dans une première variante avec des frigorifères à batteries imbriquées ;
    • [Fig.3] représente toujours le même site, la solution de dégivrage étant une seconde variante à circulation froide et chaude alternée dans les batteries, selon une configuration dite en « change over » ;
    • [Fig.4] montre une vue en coupe partielle du même site, pour la configuration dite en « change-over », figurant les connexions des circuits froid et chaud de manière plus visible.
  • En référence à la figure 1, le site industriel comprend un bâtiment 1 comportant une pluralité de chambres froides (quatre chambres froides CF1 à CF4 sont visibles en l'espèce) et un local 2 pour le groupe de production de froid ou groupe froid 3 dimensionné pour alimenter la totalité du bâtiment 1 via un ballon froid 8 et un réseau de tubulures 6, 7 formant une boucle véhiculant de l'eau glycolée froide à destination de frigorifères 21 à 24. Des pompes primaires 4 et secondaires 5 permettent la circulation du fluide froid dans ce circuit hydraulique primaire qui forme le réseau froid.
  • Dans la configuration représentée, le processus de dégivrage employé est basé sur la chaleur émise par le groupe froid 3 en fonctionnement, chaleur qui est récupérée au moyen d'un échangeur par exemple à plaques dans lequel circule de l'eau glycolée alimentant un réservoir de type ballon chaud 10. Ce ballon chaud 10 est connecté, au moyen de tubulures 11, 12 dédiées formant une boucle de circulation, aux différents frigorifères 21, 22, 23, 24 placés dans les chambres froides CF1, CF2, CF3 et CF4 du site. Des pompes primaires 14 et secondaires 15 équipent également cette boucle et assurent l'entraînement du fluide chaud. Cette boucle forme le circuit hydraulique secondaire du réseau chaud.
  • Dans la configuration de la figure 1, les frigorifères 21, 22, 23, 24 comportent des batteries imbriquées, c'est-à-dire que chaque frigorifère 21, 22, 23, 24 contient au moins un couple de batteries, l'une étant connectée aux tubulures 6, 7 du réseau froid, alors que l'autre est connectée aux tubulures 11, 12 du réseau chaud. Comme déjà évoqué, cette solution nécessite l'installation d'un système de récupération de chaleur sur le groupe froid 3 du site industriel, et ensuite l'acheminement de la chaleur vers les frigorifères 21 à 24 à l'aide d'un réseau de tubes inox 11, 12 isolés et potentiellement longs (pour peu que le site industriel soit de grandes dimensions) pour relier le groupe froid 3 et les frigorifères 21 à 24. Vu le coût actuel des matières premières, bâtir un tel réseau chaud peut s'avérer au final très onéreux. Par ailleurs, et cela a aussi déjà été mentionné, la production de chaleur par ce moyen n'est pas constante, et pas forcément synchronisée avec les besoins de dégivrage.
  • La figure 2 représente le même site industriel que celui de la figure 1, mais doté d'une configuration de dégivrage simplifiée selon la présente invention, dans sa version à batteries imbriquées. Le réseau froid ne change pas, et contient le groupe froid 3, le réservoir d'eau glycolée froide dit « ballon froid » 8, les pompes primaires 4 et secondaires 5 froides ainsi que les frigorifères 21 à 24 avec des batteries imbriquées. Dans cette configuration, le réseau chaud est considérablement réduit par individualisation des processus de dégivrage au moyen d'échangeurs simples 31, 32, 33, 34 placés dans les combles à proximité des frigorifères 21, 22, 23, 24, et qui sont connectés aux batteries chaudes desdits frigorifères 21 à 24. En d'autres termes, chaque frigorifères 21 à 24 dispose de son réseau chaud de proximité. Chaque circuit hydraulique secondaire est basé sur un échangeur 31 à 34 placé dans les combles au-dessus du frigorifère 21 à 24.
  • Compte tenu de l'imbrication des batteries deux à deux, le réseau chaud est connecté à une des deux batteries, alors que le réseau froid est connecté à l'autre des deux batteries. L'eau glycolée du réseau chaud circule pendant les phases de dégivrage. Le reste du temps, la ou les pompes de recirculation de chaque réseau chaud individualisé lié à un échangeur est/sont arrêtée(s). Il n'y a pas de circulation de fluide chaud.
  • La figure 3 illustre la seconde variante dite en « change over » pour le même site, avec un réseau froid toujours identique à ceux des figures 1 et 2, et des réseaux chauds individualisés de même configuration que ceux de la figure 2. Dans cette solution, il n'y a pas de batteries imbriquées, et les deux réseaux froid et chaud de chaque frigorifère 21 à 24 sont donc connectés aux mêmes batteries, impliquant des composants de type électrovanne hydraulique permettant la gestion d'une circulation alternée, dans chaque batterie, de l'eau glycolé froide pour le fonctionnement en frigorifère et de l'eau glycolée chaude pendant les phases de dégivrage.
  • La connectique apparaît plus précisément en figure 4, pour une chambre froide (en l'espèce par exemple CF1), qui montre le circuit hydraulique secondaire constituant le réseau chaud et une portion du circuit hydraulique primaire du réseau froid au voisinage de la batterie froide du frigorifère 21. Ces circuits contiennent :
    • les tubulures 6, 7 du réseau froid qui sont connectés à la batterie froide du frigorifère 21 ;
    • Une pompe 50 permettant la circulation de l'eau glycolée dans le réseau activé ;
    • Des électrovannes 42, 43, 44, 45 et une vanne trois voies à deux voies d'entrée A, B et une voie de sortie AB permettant la mise en oeuvre de l'alternance des circuits/réseaux ;
    • Un réseau chaud connecté au réseau froid entre la pompe 50 et l'entrée de la batterie du frigorifère 21 ;
    • L'échangeur 31 placé dans les combles, c'est-à-dire un espace supérieur (60) du bâtiment, et au-dessus de la chambre froide CF1.
  • La plupart du temps, le bâtiment 1 est prévu pour stocker des produits (par exemple des fruits et des légumes) dans une atmosphère refroidie pour les conserver. Dans ce cas, on fonctionne en mode froid afin de refroidir la chambre froide, et les composant sont alors placés par le système dans les états suivants :
    • les vannes 42 et 45 placées sur les tubulures 6, 7 du réseau froid sont ouvertes ;
    • les vannes 43 et 44 placées sur les tubulures du réseau chaud sont fermées ;
    • La vanne trois voies AB alterne entre les positions ouvertes et fermées des voies d'entrée A et B, commandées par l'algorithme de régulation autonome du système de froid ;
    • La pompe 50 est en mode marche, pour entraîner l'eau glycolée froide vers la batterie froide du frigorifère 21 de la chambre froide CF1 ; et
    • L'échangeur 31 du circuit chaud est en mode arrêt.
  • Lorsque le système détecte qu'il est nécessaire de procéder au dégivrage d'un ou plusieurs frigorifères, le mode dégivrage est enclenché, et les composants gérant l'alternance des circuits hydrauliques primaire et secondaire sont mis dans les état suivants :
    • Les vannes 42 et 45 placées sur les tubulures 6, 7 du réseau froid sont fermées ;
    • Les vannes 43 et 44 placées sur les tubulures du réseau chaud sont ouvertes ;
    • La vanne trois voies est mise dans un état tel que la voie A est fermée et la voie B est ouverte, de sorte que le frigorifère 21 n'est plus alimenté par le réseau froid, une boucle locale fermée étant établie dans les tubulures 6, 7 du réseau froid ;
    • La pompe 50 est en mode marche pour que la batterie du frigorifère 21 soit alimentée en eau glycolée issue du réseau chaud ;
    • L'échangeur 31 est en mode marche, de l'eau glycolée chaude est produite.
  • Une fois le dégivrage terminé, le système rebascule en mode froid tel que décrit auparavant. Dans tous les cas présentés, l'invention permet de mettre en oeuvre un dégivrage efficace et à moindre coût, le système étant de surcroît robuste et fiable.
  • Les exemples de fonctionnement ci-dessus, en lien avec les figures, ne sont pas exhaustifs de l'invention, qui englobe au contraire les variations notamment de structure (nombre de capteurs, de batteries froides, emplacement des vannes etc.).

Claims (8)

  1. Système de dégivrage d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) d'une installation frigorifique, ledit système comportant :
    - au moins une chambre froide (CF1, CF2, CF3, CF4) équipée d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) comportant au moins une batterie ;
    - chaque frigorifère (21, 22, 23, 24) étant relié via un circuit hydraulique primaire à un groupe de production de froid constituant un réseau froid, et via un circuit hydraulique secondaire à un groupe de production de fluide caloporteur constituant un réseau chaud ;
    caractérisé en ce que le système comporte de plus un bâtiment (1) d'implantation de ladite chambre froide (CF1, CF2, CF3, CF4) comportant un espace supérieur (60) directement sous la toiture du bâtiment (1), et en ce que le circuit hydraulique secondaire de chaque frigorifère (21, 22, 23, 24) constituant le réseau chaud comporte un échangeur (31, 32, 33, 34) placé dans l'espace supérieur (60) du bâtiment (1) au-dessus dudit frigorifère (21, 22, 23, 24) et à proximité de la toiture dudit bâtiment (1), utilisant l'air présent dans ledit espace supérieur (60).
  2. Système de dégivrage d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) d'une installation frigorifique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur (31, 32, 33, 34) est de type ventilé à ailettes équipé de moyens de récupération et d'évacuation des condensats.
  3. Système de dégivrage d'au moins un frigorifère d'une installation frigorifique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide caloporteur est de l'eau glycolée.
  4. Système de dégivrage d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) d'une installation frigorifique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque frigorifère (21, 22, 23, 24) comporte au moins un couple de batteries imbriquées reliées respectivement au réseau froid et au réseau chaud.
  5. Système de dégivrage d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) d'une installation frigorifique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque batterie du frigorifère (21, 22, 23, 24) est reliée au réseau froid et au réseau chaud, lesdits réseaux étant séparables par des vannes ((42, 43, 44, 45, AB).
  6. Système de dégivrage d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) d'une installation frigorifique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte les capteurs suivants :
    - Un couple de capteurs de mesure de la température d'eau glycolée placés à l'entrée et à la sortie de l'échangeur (31, 32, 33, 34) ;
    - Un couple de capteurs de mesure de la température d'air, placés à l'arrière de l'échangeur (31, 32, 33, 34) pour l'air repris et placée à l'avant de l'échangeur (31, 32, 33, 34) pour l'air soufflé ;
    - Un capteur de mesure de la température et de l'humidité relative de l'air ambiant dans l'espace supérieur (60) logeant l'échangeur (31, 32, 33, 34) ;
    - Un capteur de mesure de la température et de l'humidité relative à l'extérieur du bâtiment (1) ;
    - Un capteur de régulation placé au milieu de la chambre froide (CF1, CF2, CF3, CF4) qui mesure la température de l'air intérieur de la chambre froide (CF1, CF2, CF3, CF4) ; et
    - Un capteur de régulation placé au contact de chaque batterie du frigorifère (21, 22, 23, 24) qui mesure la température en surface de ladite batterie.
  7. Système de dégivrage d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) d'une installation frigorifique selon la revendication précédente, caractérisé en ce lesdits capteurs sont reliés à un automate de pilotage du système comportant des algorithmes de gestion des cycles de dégivrage.
  8. Système de dégivrage d'au moins un frigorifère (21, 22, 23, 24) d'une installation frigorifique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de dégivrage secondaire comportant des résistances électriques placées à l'intérieur du frigorifère (21, 22, 23, 24).
EP23186662.5A 2022-07-20 2023-07-20 Système de dégivrage d'au moins un frigorifère d'une installation frigorifique Pending EP4310420A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2207437A FR3138193B1 (fr) 2022-07-20 2022-07-20 Système de dégivrage d’au moins un frigorifère d’une installation frigorifique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4310420A1 true EP4310420A1 (fr) 2024-01-24

Family

ID=83505954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23186662.5A Pending EP4310420A1 (fr) 2022-07-20 2023-07-20 Système de dégivrage d'au moins un frigorifère d'une installation frigorifique

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4310420A1 (fr)
FR (1) FR3138193B1 (fr)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000205731A (ja) 1999-01-19 2000-07-28 Sanyo Electric Co Ltd ブラインを用いた冷却システム
US20030140638A1 (en) 2001-08-22 2003-07-31 Delaware Capital Formation, Inc. Refrigeration system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000205731A (ja) 1999-01-19 2000-07-28 Sanyo Electric Co Ltd ブラインを用いた冷却システム
US20030140638A1 (en) 2001-08-22 2003-07-31 Delaware Capital Formation, Inc. Refrigeration system

Also Published As

Publication number Publication date
FR3138193A1 (fr) 2024-01-26
FR3138193B1 (fr) 2024-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2005069B1 (fr) Dispositif de chauffage, rafraichissement et production d'eau chaude sanitaire par thermopompe et reserve thermique a basse temperature
EP0042795A1 (fr) Installation de fourniture d'eau chaude comprenant un circuit thermodynamique
FR3034851A1 (fr) Chauffe-eau comprenant des moyens de calcul intensif
EP3172499A1 (fr) Installation de production de froid comprénant des moyens de condensation à la fois par air et par eau, ainsi que son procédé de mise en oeuvre
FR2894014A1 (fr) Unite solaire de production frigorifique pour installation de climatisation et procede de controle correspondant
EP2739918B1 (fr) Installation et procédé d'optimisation de fonctionnement d'une installation de pompe à chaleur
EP4310420A1 (fr) Système de dégivrage d'au moins un frigorifère d'une installation frigorifique
EP2629023B1 (fr) Installation thermique et procédé assurant un conditionnement thermique d'un local et une production d'eau chaude sanitaire
FR2778970A1 (fr) Procede et dispositif de degivrage par condensation et/ou sous-refroidissement de fluide frigorigene
FR2999830B1 (fr) Element de traitement d'un rayonnement solaire ameliore ainsi qu'un suiveur solaire et une centrale solaire equipee d'un tel element
WO2010128233A1 (fr) Procédé et dispositif pour le transport réfrigéré utilisant une injection indirecte d'un liquide cryogénique et maîtrisant les phénomènes de givrage des échangeurs
FR2938319A1 (fr) Dispositif de chauffage, de rafraichissement et de traitement de l'air
WO2015186100A1 (fr) Installation de conversion de chaleur en energie mecanique a systeme de refroidissement du fluide de travail ameliore
WO2002039033A1 (fr) Systeme reversible de recuperation d'energie calorifique
EP0006412A1 (fr) Réfrigérant atmosphérique à échangeur sec
FR2922001A1 (fr) Installation de chauffage pour la production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage,et dispositif utilise dans une telle installation de chauffage.
FR3072767A1 (fr) Machine thermodynamique pourvue d'un echangeur de degivrage
EP3152510B1 (fr) Installation de conversion de chaleur en energie mecanique au refroidissement optimise par un systeme de recuperation et stockage d'une partie de l'energie thermique du fluide de travail
FR2979975A1 (fr) Installation de ventilation mecanique controlee reversible pour l'aeration, la ventilation et la production d'eau chaude sanitaire
EP0836059A1 (fr) Frigopompe
FR2825143A1 (fr) Systeme monobloc et installation de production alternative ou simultanee d'eau chaude ou d'eau glacee par transfert thermique
FR2508147A1 (fr) Dispositif de chauffage avec production d'eau chaude sanitaire fonctionnant en recuperation sur un circuit de pompe a chaleur ou de production de froid
FR2525330A1 (fr) Pompe a chaleur a compression sur l'air entrainee par un moteur thermique et munie d'un dispositif de degivrage
WO2012150359A2 (fr) Installation thermique
EP2977696B1 (fr) Systeme et procede de gestion des condensats liquides d'un echangeur thermique

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240724

RAV Requested validation state of the european patent: fee paid

Extension state: MA

Effective date: 20240724

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR