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1 FICHE DE SYNTHESE REALISATION D’UN BILAN THERMIQUE FRIGORIFIQUE I . Apports p

1 FICHE DE SYNTHESE REALISATION D’UN BILAN THERMIQUE FRIGORIFIQUE I . Apports par les parois On calcule d’abord les flux de chaleur entrant Φ en W par toutes les parois, la méthode étant similaire à celle de la RT2005, puis on déduit la quantité de chaleur Q correspondante. Φ = K*S*∆θ ou Φ = U*A*∆θ en W K ou U coefficient de transmission thermique surfacique de la paroi considérée W*m-2*K-1 S ou A surface de la paroi considérée m2 ∆θ température extérieure de la paroi – température intérieure de la paroi K þ Stockage, salle de travail : calculer ces apports sur 24h car pas de temps de séjours défini, soit : Qp = Φ*3,6*24 en kJ þ Refroidissement rapide, surgélation, ressuage : calcul sur le temps de refroidissement « t » nécessaire : Qp = Φ*3,6*t en kJ Notes : à défaut d’élément dans le C.C.T.P. le DTU 45.1 préconise de tenir compte des valeurs suivantes : Sol : 12°C Parois verticale : 25°C Plafond sous comble : 30°C (soit θ > θext + 5°C) Toiture : 35°C (soit θ > θext +10°C) Les valeurs de températures préconisées par la normes sont relativement éloignées des températures usuelles du Sud Est de la France (ex : Nîmes, θext de 38°C en été) Par expérience, utiliser plutôt :+15°C pour le sol, et ajouter +5°C à θext pour les murs exposés au soleil. Ce DTU précise également les densités de flux à respecter : ϕ = K*∆θ ou ϕ = U*∆θ Ch > 0°C ð ϕmax = 8W*m-2 Ch < 0°C ð ϕmax = 6W*m-2 Attention, le DTU 45.1 ne s’applique pas : aux enceintes d’essais climatiques, aux tunnels de congélation, aux cellules ou tunnels de réfrigération rapide. II . Apports par le refroidissement des produits A) Cas du seul refroidissement des produits : Qpd = m*C*∆θ en kJ (en température positive ou négative) Avec : m = masse des produits en kg (si masse inconnue, on peut l’estimer par la densité de chargement : voir annexe 2) C = capacité thermique des produits en kJ*kg-1*K-1 ∆θ = température initiale des produits – température finale des produits en K Caractéristiques des produits (C, Lc et conditions d’entreposage) => voir annexe 3 Température d’introduction des produits, on peut considérer les valeurs de l’annexe 4 par défaut B) Congélation ou surgélation des produits (la différence entre ces 2 termes est le temps de descente en température et la température finale des produits. En surgélation, ce temps doit être le plus court possible, avec une température finale de -18°C maximum). Apports avant congélation Pendant congélation Après congélation Qpd1 = m*Cav*∆θav Qpdc = m*Lc Qpd2 = m*Cap*∆θap m = masse des produits en kg Cav = capacité thermique des produits avant congélation en kJ*kg-1*K-1 ∆θav = température initiale des produits – température de congélation des produits en K m = masse des produits en kg Lc = chaleur latente de congélation des produits en kJ*kg-1 m = masse des produits en kg Cap = capacité thermique des produits avant congélation en kJ*kg-1*K-1 ∆θap = température de congélation des produits – température finale des produits en K Toutes ces chaleurs sont en kJ Caractéristiques des produits (C, Lc et conditions d’entreposage) => voir annexe 3 Méthodologie a) Déterminer les différentes températures : intérieure (température à maintenir), extérieures (murs, sol, plafond, etc…) b) Dresser un inventaire des apports c) Calculer les différents apports en kJ d) Déterminer le temps de fonctionnement de la machine frigorifique ou le temps de refroidissement nécessaire e) Calculer la puissance frigorifique à installer (Φobilan) f) Déduire un ratio en W*m-3 que l’on pourra comparer aux valeurs empiriques pour vérification             ∑ + + = ∑ + + = = he e hi Rse e Rsi Rt K 1 1 1 1 1 λ λ Rt : résistance totale de la paroi (m2*K*W-1) Rsi et Rse : résistance superficielle interne et externe (m2*K*W-1) e : épaisseur du matériau (m) λ : coefficient de conductivité thermique du matériau (W*m-1*K-1) hi et he : coefficients de transmission radio-convectif (W*m-2*K-1) Pour les valeurs usuelles de Rsi, Rse, λ et K, voir annexe 1 2 III . Apports par la respiration ou fermentation Les fruits et légumes en particulier dégagent de la chaleur par respiration : voir annexe 3 Elles évoluent en fonction de la température, mais par simplification, on réalise une moyenne entre la température initiale et la température finale (voir annexe 3 bis). D’autres produits, comme la fabrication de certains alcools (vins), fermentent et dégagent de la chaleur. Qresp = m*Cresp ou bien Qferm = m*Cf en kJ Avec : m = masse des produits en tonne Cresp = chaleur de respiration des produits avant congélation en kJ*tonne-1*24h-1 Cf = chaleur de fermentation des produits avant congélation en kJ*tonne-1*24h-1 IV . Apports par les emballages et les palettes Qemb = memb*Cemb*∆θemb en kJ Avec : memb = masse des emballages en kg Cemb = chaleur massique des emballages en kJ*kg-1*K-1 (on peut utiliser par défaut : Ccarton = Cplastique = Cpalettes = 2.7 kJ*kg-1*K-1) ∆θemb = température d’initiale des emballages – température finale des emballages en °C V . Apports par renouvellement d’air (2 méthodes) Méthode du nombre de renouvellement d’air Méthode du temps d’ouverture des portes Ventilation mécanique Ventilation naturelle " * * e RA v t h qv Q ∆ = en kJ " * * e ch RA v h V n Q ∆ = Pour un bilan sur 24h ra i e i RA C h H S k Q * * 1 * * * * * ∆ − = ρ ρ ρ τ en kJ ∆h = enthalpie de l’air extérieur – enthalpie de l’air intérieur en kJ*kg-1 (voir annexe 9 pour la lecture de l’enthalpie et du volume spécifique) qv = débit volumique d’air extérieur entrant dans la chambre en m3*s-1 ve’’ = volume massique ou spécifique de l’air extérieur en m3*kg-1 t = temps de fonctionnement de la ventilation mécanique en seconde Vch = volume de la chambre en m3 n = nombre de renouvellement d’air par 24h (voir annexe 5) ou bien calculé par la formule suivante : ch V n 70 = k = facteur de correction ; k = 0.48*0.004*(θe-θi) θe = θextérieure et θi = température intérieure en °C τ = temps d’ouverture de la porte en s, (voir annexe 6) ρe = masse volumique de l’air extérieur en kg*m-3 ρi = masse volumique de l’air intérieur en kg*m-3 S = surface de la porte en m² H = hauteur de la porte en m ∆h = enthalpie de l’air extérieur – enthalpie de l’air intérieur en kJ*kg-1 Cra = coefficient de minoration dans le cas de l’utilisation d’un rideau d’air. Prendre Cra = 1 si absence de rideaux et Cra = 0.25 avec rideaux Pour connaître les différentes enthalpies, masses volumiques et volumes spécifiques de l’air : voir les diagrammes psychrométriques en annexe 10 VI . Apports par les personnes 1000 * * t P n Qpers = en kJ VII . Apports par l’éclairage Ratio d’éclairement Récl = 6 à 10 W*m-2; ou bien multiplier le nombre de luminaire par leur puissance. 1000 * * t S R Q plafond écl écl = ou bien 1000 * * t P n Qécl = en kJ VII . Apports par machines ou engins de manutention Défini suivant le cas et en fonction du temps de fonctionnement. t P Qmach * = en kJ P = puissance de la machine en kW t = temps de fonctionnement ou de présence en s n = nombre de personnes dans la chambre P = puissance totale dégagée par personne en W => dépend de la température : voir annexe 7 t = temps de présence du personnel en seconde S = surface du plafond en m2 n = nombre d’éclairage identiques P = puissance d’1 éclairage en W t = temps de fonctionnement de l’éclairage ou de présence du personnel en s Attention : tenir compte du temps de présence des fruits dans la chambre dans le cas du refroidissement rapide Définit suivant le cas, ou bien à défaut prendre 10% du bilan sur les produits 3 VIII . Apports par les ventilateurs Puissances des ventilateurs connues Type de ventilateur inconnu 1000 * * t P n Qvent = en kJ         ∆ = 0 * * * T T g n p qv P η n = nombre de ventilateur P = puissance du ventilateur en W t = temps de fonctionnement des ventilateurs en s P = puissance du ventilateur en W qv = débit d’air d’un ventilateur en m3*s-1 ∆p = hauteur manométrique de ventilateur (voir tableau en annexe 8) n = nombre de ventilateurs ηg = rendement global du ventilateur (y 0.6 par défaut) Qvent = quantité de chaleur en kJ t = temps de fonctionnement des ventilateurs en s Vch = volume interne uploads/Industriel/ bilan-thermique 1 .pdf