FR2908873A1

FR2908873A1 - Refroidissement par circulation d'un fluide

Info

Publication number: FR2908873A1
Application number: FR0655037A
Authority: FR
Inventors: Jean Denis Budin; Louis Bazin
Original assignee: Individual
Current assignee: Barrymore Fr
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2008-05-23
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: FR2908873B1

Abstract

La présente invention concerne le refroidissement de l'intérieur d'au moins une enceinte par la mise en circulation d'un fluide caloporteur refroidi, caractérisé par le fait qu'il consiste à contrôler la température de l'intérieur de ladite enceinte par l'abaissement progressif et le maintien du taux d'hygrométrie en augmentant ou diminuant le débit et la température dudit fluide.

Description

1 La présente invention concerne le domaine de la réfrigération, plus

particulièrement un dispositif de réfrigération d'une enceinte. Un tel dispositif est destiné à la conservation de denrées et d'aliments, mais trouvera une application toute particulièrement dans la conservation de produits alimentaires fragiles. En d'autres termes, de tels aliments fragiles peuvent être sujet à dessiccation au contact direct du froid ou de chocs thermiques brutaux, altérant ainsi leur qualité. La liste de ces aliments peut inclure, de manière non exhaustive, les fromages, cigares, chocolats, fourrures, composants électronique, viandes, etc. Plus spécifiquement, la présente invention a pour objet un dispositif destiné à la conservation des vins et spiritueux, 15 tel une cave à vin. Dans la plupart des dispositifs connus, la réfrigération utilise le principe de détente consistant à comprimer un gaz et le faire circuler ainsi comprimé jusqu'à un point de détente. C'est à cet endroit qu'un abaissement de température est 20 généré, allant de -10 C à -20 C pour les gaz communément utilisés. Un fluide frigorigène à basse température d'ébullition subit un cycle de transformations : compression, refroidissement, détente puis réchauffement qui permettent de faire migrer les calories de l'évaporateur vers le condenseur. 25 C'est ce liquide, qui après détente et circulant dans un échangeur implanté à l'intérieur de ladite enceinte, absorbera les calories. Outre un système complexe et coûteux de mises en œuvre, même si ce dernier est largement répandu, de tels dispositifs 30 produisent de la chaleur et du bruit lors de la compression et de la détente du gaz. L'énergie ainsi dépensée est non négligeable. De plus, l'utilisation de gaz pose des problèmes de sécurité en cas de fuite ou de dysfonctionnement et surtout augmente considérablement les coûts de recyclage au travers 35 d'opérations complexes. Par ailleurs, il n'est pas possible de délocaliser 2908873 2 l'implantation du groupe froid, et donc d'éviter de subir ses incidences de bruit. De tels dispositifs produisent donc de très basses températures en comparaison avec les besoins requis par la 5 température de consigne. Par exemple, le refroidissement d'une cave à vin nécessite un abaissement de température à 12 C, cette température étant obtenue par refroidissement au travers d'un fluide à -15 C. Un premier inconvénient réside dans cette différence de température qui induit une condensation ainsi 10 qu'une diminution du taux d'hygrométrie à l'intérieure de l'enceinte. En effet, dans une enceinte consignée à une température donnée, l'air ambiant comprend un pourcentage d'eau à l'état gazeux. De plus, pour une température et une hygrométrie données, il existe une température correspondant au point de rosée. En d'autres termes, dès qu'une surface atteint cette température, des gouttelettes d'eau se formeront, d'abord sous forme de buée pouvant aller jusqu'à une condensation partielle voir un givrage sur la paroi. Par conséquent, le taux d'hygrométrie diminue jusqu'à parvenir à un nouvel équilibre et une nouvelle température de point de rosée. De plus, les aliments fragiles sont soumis à des variations importantes et rapides de température provoquant des chocs thermiques. D'autres aliments, tels les légumes ou la viande, peuvent aussi être sujet à la dessiccation au contact d'un air refroidi et sec. Pour pallier ces inconvénients, il a été imaginé d'élever la température du point de décompression, environ -10 C au lieu de -20 C. Toutefois, la différence de température est encore telle qu'elle provoque une baisse notable de l'hygrométrie de l'intérieure de l'enceinte à refroidir. Des surfaces intérieures spécifiques ont donc vu le jour, pour retenir l'humidité, comme des parois intérieures en aluminium granulé ou des dispositifs de contrôle de l'humidité ambiante.

Encore une fois, le refroidissement d'une enceinte est réalisé de manière discontinue. En effet, le passage en deçà 2908873 3 d'un seuil de température choisi déclenche le refroidissement brutal jusqu'au retour à la température de consigne. Mais un contrôle précis de la température sans abaissement brutal ne peut être envisagé en dehors de matériel complexe et très 5 coûteux. Il n'est dès lors pas possible d'obtenir une diminution progressive du froid. Un autre moyen de refroidissement avait déjà été préalablement envisagé, antérieurement au système de réfrigération par détente d'un gaz, mais supplanté par ce 10 dernier. Un tel refroidissement utilisait un circuit de circulation d'eau. Plusieurs dispositifs ont vu le jour, refroidissant une enceinte au travers des parois dans lesquelles circulait de l'eau, en particulier l'eau provenant du réseau domestique. Toutefois, de tels dispositifs 15 n'apportaient pas entière satisfaction quant à la qualité de refroidissement et quant au contrôle précis de la température. L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant un procédé et un dispositif de réfrigération de l'intérieur d'une enceinte utilisant un 20 fluide caloporteur et préférentiellement de l'eau. Un tel dispositif comporte des moyens aptes à contrôler de manière précise la température, offrant une élévation ou un abaissement graduels de cette température. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 25 ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention. La présente invention concerne le refroidissement de l'intérieur d'une enceinte, plus particulièrement un procédé et un dispositif de refroidissement de l'intérieur d'une enceinte.

30 On entend par enceinte un volume destiné à recevoir des produits à refroidir, ladite enceinte étant entourée de moyens aptes à isoler thermiquement l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte. Ladite enceinte est pourvu de moyens d'ouverture, tel une porte, elle-même équipée d'une isolation thermique.

35 Le refroidissement selon l'invention est opéré par circulation d'un fluide caloporteur au sein d'un circuit.

2908873 4 Préférentiellement, ledit fluide caloporteur peut être de l'eau et plus spécifiquement l'eau provenant du réseau domestique. Ce fluide peut comprendre un additif, tel un antigel ou autre. Des moyens sont aptes à mettre en circulation ledit fluide 5 au sein du circuit, par exemple sous la forme d'une pompe hydraulique ou d'une vanne de réglage. La température de l'eau en circulation pourra être adaptée aux impératifs de réfrigération de ladite enceinte. En conséquence, la maîtrise de ces deux paramètres 10 permettra de régler les transferts thermiques. D'autres moyens sont aptes à refroidir ledit fluide. Selon le mode préférentiel de réalisation, ces moyens de refroidissement se présentent sous la forme d'au moins un groupe de production d'eau glacée. Ce dernier peut diminuer la 15 température du fluide au moyen, par exemple, d'un compresseur à gaz ou tout autre moyen connu. Dans le cas de l'utilisation de l'eau courante, un groupe de productions peut se restreindre à une connexion directe au réseau d'alimentation, se contentant de vérifier la température de l'eau, par exemple au moyen d'une 20 sonde. Le cas échéant, un groupe de production d'eau froide peut réchauffer l'eau pour atteindre la température adéquate. Pour ce faire, il comprend des moyens de réchauffement, tel une résistance électrique ou un système thermo électrique, par 25 exemple de type Peltier. Lors du réchauffement du fluide, le refroidissement est arrêté. Véhiculé au sein du circuit par les moyens de mise en circulation, le fluide parvient à l'intérieur de l'enceinte qu'il refroidit au travers d'un échangeur thermique. Un tel 30 échangeur assure le transfert des calories entre le fluide caloporteur et le produit à conserver. Pour ce faire, l'intérieur de l'enceinte comprend au moins une paroi interne constituée au moins en partie d'un dispositif d'échange thermique ou incorporant ce dernier. Le refroidissement est 35 donc assuré par convection. De préférence, ce tel dispositif peut être constituée en matériau très faiblement isolant, comme 2908873 5 du métal, préférentiellement mais non limitativement en aluminium ou en plastique. Un dispositif peut se présenter sous la forme d'une plaque ou d'un tuyau serpentant à l'intérieur de l'enceinte et/ou de la paroi Chaque plaque peut être pourvue 5 d'accélérateur d'échange thermique, tel des ventilateurs. Une des caractéristiques de l'invention réside dans le fait que le refroidissement de l'intérieur de l'enceinte est réalisé de manière précise. Pour ce faire, l'invention consiste à contrôler la température de l'intérieur de ladite enceinte 10 par l'abaissement progressif et le maintien du taux d'hygrométrie en augmentant ou diminuant le débit et la température dudit fluide. Pour ce faire, le dispositif de refroidissement selon l'invention comprend des moyens aptes à contrôler lesdits 15 moyens de refroidissement et de mise en circulation dudit fluide en fonction de la température de l'intérieur de l'enceinte. Avantageusement, ces moyens de contrôle sont aptes à baisser progressivement la température intérieure de l'enceinte tout en maintenant un taux d'hygrométrie constant au 20 travers, d'une part, de la variation du débit dudit fluide par action sur lesdits moyens de mise en circulation et, d'autre part, au travers du contrôle de la température dudit fluide par action sur lesdits moyens de refroidissement. En effet, la production d'un fluide caloporteur ayant peu 25 de différence de température avec l'intérieur de l'enceinte permet de diminuer progressivement la température sans provoquer de condensation et une baisse de l'hygrométrie. De plus, dès que la température de consigne de l'intérieur de l'enceinte est atteinte, il est possible de stopper la 30 circulation de fluide. Dans ce cas, le fluide est remis en circulation ultérieurement dès que la température s'élève. Dans un autre cas, il est possible d'adapter la température du fluide à une température proche de la température intérieure de l'enceinte et de continuer à faire 35 circuler le fluide en circuit fermé. Le dispositif selon l'invention comprend encore des moyens 2908873 6 de mesure, d'une part, de la température de l'intérieur de l'enceinte, de l'extérieur de l'enceinte, d'au moins une paroi interne de ladite enceinte ainsi que du fluide caloporteur et, d'autre part, du débit desdits moyens de mise en circulation 5 dudit fluide et, d'autre part encore, de la fréquence d'ouverture de ladite enceinte. Toutes les données recueillies permettent de faire varier en temps réel les conditions de refroidissement de l'intérieur de l'enceinte. A ce propos, ces conditions de refroidissement dépendent 10 de données variables évoquées précédemment et de données liées au dispositif lui-même. Des algorithmes de contrôle du refroidissement d'une enceinte sont élaborés en fonction de ses dimensions, de son isolation, du type de porte, de sa contenance, de son utilisation et des produits qui lui sont 15 destinés. Ces paramètres peuvent être déterminés à l'avance. Ces algorithmes sont fondés sur la théorie de la logique floue, utilisée en intelligence artificielle. Elle s'appuie sur la théorie mathématique des sous-ensembles flous. Cette théorie est une extension de la théorie des ensembles classiques pour 20 la prise en compte d'ensembles définis de façon imprécise. A l'inverse de la logique booléenne, la logique floue permet à une condition d'être en un autre état que vrai ou faux. Il y a des degrés dans la vérification d'une condition. Selon l'invention, il est aussi possible de refroidir 25 rapidement l'intérieur d'une enceinte, par exemple lors de sa mise en service. Le fluide peut alors être refroidi au moyen d'un compresseur classique, générant rapidement des températures très basses. La perte d'humidité induite peut être compensée au travers de moyens d'humidification. De même ces 30 moyens peuvent être aptes à déshumidifier l'intérieur de l'enceinte. Ces moyens particuliers d'humidification et de déshumidification peuvent être réalisé à partir de la gestion du point de rosée des parois de l'intérieur de l'enceinte.

35 Ainsi, en refroidissant localement la température dite de peau des parois, il est possible de générer volontairement 2908873 7 une condensation. On constate donc le refroidissement de l'intérieur de l'enceinte peut être provoqué aussi bien par l'élévation, voir la diminution, de température que par la vitesse de 5 refroidissement, voir de réchauffement. Le refroidissement peut ainsi être activé par le passage d'un seuil ou par un gradient déterminé, par exemple en fonction du type de produits à conserver. On notera qu'un dispositif de refroidissement selon 10 l'invention peut être composé d'au moins une enceinte, voir de plusieurs enceintes. Chaque enceinte est alors reliée à un circuit, sous forme de tuyaux ou conduites, de préférence flexibles, véhiculant le fluide caloporteur. Une même enceinte peut comprendre plusieurs modules dont la température et le 15 taux d'hygrométrie peuvent être régulés par les moyens de contrôle indépendamment les uns des autres. De plus, chaque enceinte et/ou module peuvent être distants les uns des autres, par exemple dans plusieurs meubles d'une même cuisine. Cette caractéristique permet aussi de délocaliser les 20 moyens de refroidissement du fluide, l'implantant à distance afin de diminuer les nuisances dues au bruit, au dégagement de chaleur et améliorant son accessibilité et son entretien. La présente invention trouvera une application dans tous les dispositifs de refroidissement et conservation par le 25 froid. Elle pourra s'incluse dans un réfrigérateur de cuisine pourvu d'une double circulation de fluide, chaud et froid, donc les conditions de froid de chaque compartiment peuvent être adaptées en fonction des besoins. Une autre application préférentielle est l'utilisation 30 dans une cave à vin. En effet, le moindre encombrement du dispositif selon l'invention et sa modularité offre une grande souplesse l'ergonomie des armoires, autant d'un point de vue esthétique qu'au niveau du gain de place. Cette modularité offre la possibilité de concevoir sur 35 mesure des armoires destinées à des produits spécifiques (fourrure, chocolat, cigares ou autre), s'adaptant selon les 2908873 8 besoins dudit produit à sa forme, offrant toujours une température et une hygrométrie précise. L'invention trouvera une autre application dans la conception de cellier au sein d'un bâtiment dont la 5 construction ne le permet pas, recréant un environnement apte à maintenir la température et le niveau d'hygrométrie. Les chambres froides destinées à conserver une grande quantité de produits dits fragiles (viande, fruits et légumes, fleurs ou analogue) à une température supérieure à 0 C pourra 10 bénéficier du dispositif selon l'invention, au lieu et place d'un froid ventilé facteur de dessiccation. Une autre application verra le jour dans le cadre d'une déstructuration du froid, par exemple au sein d'une cuisine. Le dispositif selon l'invention permet de commander le 15 refroidissement (voir le chauffage) de différentes zones distantes, utilisant le faible encombrement pour stocker une partie du dispositif dans des zones non utilisées. Comme évoqué précédemment, il est alors possible d'utiliser directement l'arrivée d'eau du réseau domestique pour refroidir différents 20 modules à différents emplacements. L'eau plus ou moins réchauffée peut être redirigée pour d'autres utilisations, comme l'approvisionnement d'une arrivée d'eau tiède ou au contraire fraîche. De plus, les normes du dispositif selon l'invention permettent d'approvisionner en eau pour une 25 utilisation dans le cadre alimentaire et sanitaire. Le refroidissement selon l'invention offre un froid régulé avec des températures échelonnées avec des vitesses variables de refroidissement et une humidité ambiante variable. Il évite les chocs thermiques et améliore grandement la qualité des 30 produits ainsi conservés. Outre ce contrôle précis de la température et de l'hygrométrie de l'intérieur d'une enceinte, l'utilisation d'un fluide caloporteur, plus particulièrement dans le cadre de l'eau alimentée par le réseau domestique, permet d'optimiser le 35 rendement énergétique par rapport à un dispositif de refroidissement existant.

2908873 9 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et décrits précédemment qui peuvent présenter des variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de refroidissement de l'intérieur d'au moins une enceinte par la mise en circulation d'un fluide caloporteur refroidi, caractérisé par le fait qu'il consiste à contrôler la température de l'intérieur de ladite enceinte par l'abaissement progressif et le maintien du taux d'hygrométrie en augmentant ou diminuant le débit et la température dudit fluide.

2. Dispositif de refroidissement de l'intérieur d'au moins une enceinte, comprenant, d'une part, des moyens aptes à mettre en circulation un fluide caloporteur depuis des moyens de refroidissement dudit fluide vers ladite enceinte et, d'autre part, des moyens aptes à contrôler lesdits moyens de refroidissement et de mise en circulation dudit fluide en fonction de la température de l'intérieur de ladite enceinte, caractérisé par le fait que lesdits moyens de contrôle sont aptes baisser progressivement la température intérieure de l'enceinte tout en maintenant un taux d'hygrométrie constant au travers, d'une part, de la variation du débit dudit fluide par action sur lesdits moyens de mise en circulation et, d'autre part, au travers du contrôle de la température dudit fluide par action sur lesdits moyens de refroidissement.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit fluide caloporteur est de l'eau, notamment de 25 l'eau provenant du réseau domestique.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de mesure, d'une part, de la température de l'intérieur de l'enceinte, de l'extérieur de l'enceinte, d'au moins une paroi 30 interne de ladite enceinte ainsi que du fluide caloporteur et, d'autre part, du débit desdits moyens de mise en circulation dudit fluide et, d'autre part encore, de la fréquence d'ouverture de ladite enceinte.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 35 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de réchauffement dudit fluide. 10 2908873

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs enceintes sous forme de compartiments, lesdits moyens de contrôle étant apte gérer indépendamment la température de l'intérieur de 5 chaque compartiment.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits compartiments sont distants les uns des autres.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par 10 le fait que lesdits compartiments sont reliés entre eux au travers d'un circuit véhiculant le fluide caloporteur.