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Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Les

Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Les applications du froid dans le monde Hélène Macchi-Tejeda - Jacques Guilpart helene.tejeda@gmail.com 1 ESIReims - 2ème année - 2019 - 2020 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Plan de la conférence 1. Les applica,ons du froid dans le monde 2. Principes généraux de la produc,on du froid 3. Les ﬂuides frigorigènes 4. Les diﬀérents cycles frigoriﬁques 5. Technologie du froid 6. Dimensionnement d’une installa,on 2 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 3 Un peu d’histoire Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Depuis longtemps, l’homme uJlise le froid pour conserver ses aliments Introduc)on 4 Très tôt, on a remarqué que la viande se conservait plus longtemps au froid (uJlisaJon de la glace naturelle (commerce par F. Tudor à parJr de la Nouvelle Angleterre) Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Glacières – Qu'est-ce qu'une glacière ? • Sorte de puits creusé dans un terrain sec, où l'on conservait la glace ou la neige durant l'hiver, dans le but de l'uJliser en été. – Origine des glacières • Remonte à la plus haute anJquité (chez les Romains). • Elles se mulJplièrent au XVIIe et XVIIIe siècle, aﬁn de rafraîchir les boissons et conserver les aliments (viande, légumes, poisson). – FoncJonnement d'une glacière • Construite généralement en pierre du pays et recouverte d'une bube de terre pour permebre une meilleure isolaJon. • Sa profondeur pouvait varier, mais en moyenne elle était d'une dizaine de mètres. La porte était assez basse pour que l'ouverture soit la plus peJte possible (l'air frais pouvait moins s'échapper!). • Une glacière comme celle-ci pouvait contenir environ 1000 kg de neige. Glacière de Fisenne (Belgique) Introduc)on 5 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Développement de la thermodynamique (1/4) Thermométrie • 1709 : Fahrenheit : thermométrie • 1742 : Celsius : échelle de température centésimale • 1761 : Black : calorimétrie, puis Lavoisier et Laplace (début 19ème) : noJon de chaleur Introduc)on 6 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Développement de la thermodynamique (2/4) • Thermodynamique - Point de départ : la machine à vapeur (1769 : Wab) - 1824 : Carnot (le cycle réversible entre deux sources de chaleur, le travail maximal indépendant du ﬂuide) - 1842 : Mayer-Joule (équivalence entre travail et chaleur – 1er principe). Un travail mécanique peut être enJèrement transformé en chaleur. Le premier principe introduit une conservaJon de l’énergie. - 1850 : Clausius (2nd principe, entropie). Une chaleur ne peut pas être intégralement transformée en travail mécanique. Le second principe précise le sens d’évoluJon d’une transformaJon irréversible. Sadi Carnot (1796-1832) Introduc)on 7 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Les débuts du froid (3/4) • 1755 : Cullen fabrique de la glace en évaporant de l’eau sous vide • Première réalisaJon d’un cycle à compression par Jacob PERKINS en 1834 – 1844 : machine frigoriﬁque à air par Gorrie (détente d’air) - 1862 : Ferdinand CARRE présente une machine à glace (machine à absorp,on eau- ammoniac) à l’exposi,on universelle de Londres - 1876 : Charles TELLIER aménagea le premier navire frigoriﬁque qui réussit à transporter de la viande (et la conserver) entre Buenos Aires et Rouen (machine à compression) - 1880 : introducJon des premiers compresseurs à ammoniac (Boyle, Linde) -> le cycle à compression s’impose Introduc)on 8 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 du milieu du XIXeme au début du XXeme Les premiers développements industriels Introduc)on 9 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Le froid à la portée de tous (4/4) – 1930 : AppariJon des chloroﬂuorocarbones (CFC) – 1913: Le premier réfrigérateur domesJque est vendu aux USA à Chicago (le congélateur domesJque vers 1960) – … Le froid s’élance à la conquête des industries agroalimentaires : conserva,on des produits d’origine animale et végétales. – 2000 : Le réfrigérateur est l'appareil domesJque le plus répandu : 99% des foyers français en sont équipés 1932 : une cuisine modèle Introduc)on 10 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 découverte des CFC en 1928 par T. Midgley Un développement exponenJel à parJr des années 30 Introduc)on 11 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 12 Aujourd’hui A quoi ressemblerait notre monde sans froid ? Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Tout serait diﬀérent si l’homme n’était pas arrivé à maîtriser la producJon de froid. Introduc)on 13 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 La chaîne du froid aujourd’hui … 32,5 M (106) groupes de condensaJon 300 M m3 d’entrepôts Introduc)on 14 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 322 k (103) supermarchés 18 k hypermarchés 33 M meubles de vente La chaîne du froid aujourd’hui … Introduc)on 15 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 4 M véhicules de transport 1 M conteneurs mariJmes 900 navires frigoriﬁques 80 k wagons frigoriﬁques La chaîne du froid aujourd’hui … Introduc)on 16 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Plus d’ 1 G (109) réfrigérateurs domesJques … La chaîne du froid aujourd’hui … Introduc)on 17 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 TexturaJon et formulaJon Beurre et maJères grasses Chocolat fromages, desserts lactés Crèmes glacées … LyophilisaJon AlimentaJon infanJle Plats préparés Mais les applicaJons du froid en alimentaire, ce n’est pas que la conservaJon … c’est également Introduc)on 18 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 CryoconcentraJon CryoséparaJon Jus de fruits ConcentraJon de moûts Acide tartrique (vins, champagnes) Le contrôle de la fermentaJon Vins Bières Champagne Mais les applicaJons du froid en alimentaire, ce n’est pas que la conservaJon … c’est également Introduc)on 19 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 60 % du bol alimentaire des pays développés nécessite l’applicaJon du froid: 530 kg/hab. an d’aliments (solides), y compris 308 kg d’aliments réfrigérés 42 kg d’aliments congelés Ce qui représente 400 M tonnes d’aliments par an (36 Mt en France) Introduc)on 20 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Approx 8 % de la consommaJon électrique mondiale (esJmée à 16 424 TWh, source : Energy InformaJon AdministraJon ) ⇒ 1 300 Twh d’électricité approx la moiJé de la producJon des 435 centrales nucléaires dans le monde (2615 TWh, source : EIA) ⇒ Eﬀet global : 1,3 G Teq CO2 = 2,5 % des émissions mondiales en eq CO2 (esJmées à 49 G Teq CO2, source : GIEC) Le froid alimentaire dans le monde d’aujourd’hui … (Chiﬀres 2008) Introduc)on 21 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 400 Mt de denrées traitées par le froid, alors que 1 500 Mt auraient avantage à l’être. 25% à 30% de la producJon alimentaire mondiale est perdue ; l’applicaJon du froid contribuerait à une forte réducJon de ces pertes. 3 millions de décès par an sont liés à une alimentaJon malsaine ; l’uJlisaJon du froid pourrait grandement réduire ce triste score. Source : Note d’informaJon de l’IIF, 1996 Le froid alimentaire dans le monde d’aujourd’hui … Introduc)on 22 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 4 000 usines de plus de 200 kWf installés 1 600 entrepôts frigoriﬁques de plus de 2 000 m3 110 000 camions frigoriﬁques 8 800 super et hypermarchés + 4000 maxidiscomptes 17 000 commerces de gros 64 000 commerces de proximité 50 millions de réfrigérateurs / congélateurs domesJques Le froid alimentaire en France … Introduc)on 23 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 Le froid alimentaire en France … Introduc)on 5 % de la consommaJon électrique naJonale 2 à 4 % des émissions de GES 20 à 60% du coût énergéJque (élec) des entreprises soit 1,25 milliard d’euros / an Des invesJssements lourds (en moyenne : 1 an de CA pour changer l’installaJon frigoriﬁque d’un gros entrepôt. Ex. remplacement du R22. Chiﬀre USNEF) => une esJmaJon comprise entre 100 et 150 milliard d’euros annuelles pour le parc français des grosses installaJons frigoriﬁques industrielles 24 Le froid dans le monde H. Macchi-Tejeda ESIReims – 2ème année – 2019 / 2020 • Le froid conserve, le froid préserve • Le uploads/Industriel/ 1-esireims-froid-dans-le-monde-2020-v2.pdf