PROCEDE DE PILOTAGE DE LA TEMPERATURE ET DE L' HYGROMETRIE DE L’ AIR

CONTENU DANS UNE ENCEINTE

REFRIGEREE ET ENCEINTE REFRIGEREE APTE A UN TEL PROCEDE

[0001 ]|La présente invention entre dans le domaine du stockage et de la conservation de produits alimentaires et agro-alimentaires. L'invention aborde la question de la conservation par réfrigération et du contrôle de l'atmosphère du lieu de stockage et de conservation. Elle trouve notamment une application préférentielle dans l'amélioration du fonctionnement des enceintes réfrigérées de stockage et de conservation de produits alimentaires. En particulier, l'invention vise à piloter la température de l’air et l’hygrométrie dans une telle enceinte.

[0002] Ces produits sont en général des produits frais, et constituent par suite des denrées périssables. Il s’agit en particulier de produits végétaux de type fruits et légumes. L’invention s’applique cependant également à la conservation des viandes et des poissons, des produits laitiers, notamment fermentés comme le fromage, et elle peut aussi être utilisée dans le domaine de la salaison de tels produits. Enfin, elle vise la conservation d'autres produits naturels comme les plantes et notamment les fleurs.

[0003] De manière connue, la conservation de tels produits destinés à la consommation s'effectue par stockage en chambre froide, à des températures généralement comprises entre -2 et 4 degrés Celsius (°C). Cette conservation sous atmosphère froide et confinée limite le dessèchement des végétaux et ralentit la plasmolyse, c’est-à-dire le stress hydrique qui tend d’abord à diminuer le poids des produits, puis leurs qualités organoleptiques et nutritionnelles, et qui dégrade enfin leur aspect esthétique. Pour le consommateur, ce phénomène se traduit par une impression visuelle et tactile de perte de « fraîcheur » du produit. En outre, la perte en eau accélère la sénescence des produits, à l'inverse du but recherché de les conserver plus longuement dans un état de fraîcheur compatible avec les habitudes de consommation.

[0004] L’un des problèmes qui se posent dans les enceintes réfrigérées de conservation de produit est qu’au cours du refroidissement, la température du produit est supérieure à la température de vapeur saturante de l'atmosphère à l'intérieur de l'enceinte. Ainsi, la pression de la vapeur d'eau à la surface du produit est supérieure à celle qui règne au sein de l'atmosphère, même quand cette dernière est pratiquement saturante. Cet état génère un effet d'évapotranspiration et de dessèchement des produits.

[0005] En vue d'optimiser la conservation, il est donc nécessaire de contrôler l'atmosphère réfrigérée, en particulier l'hygrométrie, afin de maintenir la turgescence des produits et réduire leurs échanges hygrométriques avec l'atmosphère réfrigérée, limitant ainsi leur perte en eau. Un équilibre doit cependant être trouvé, car la présence d'eau sous forme liquide, notamment par dépôt sous forme de buée ou rosée en surface des produits, favorise localement les nécroses ainsi que le développement microbien et bactérien.

[0006] En particulier, pour tout produit arrivé au stade de flétrissement, l'humidification favorisera et accélérera son pourrissement. Pour pallier ce problème, on a coutume de projeter sous pression des particules d'eau, notamment constituées de microgouttelettes, combinées ou non à de la vapeur d'eau, formant un nuage ou un brouillard sec qui limite le dépôt d'eau en surface des produits. Toutefois, une telle solution nécessite l'implantation d'une installation hydraulique complexe à installer et à entretenir, obligeant notamment à contrôler la dureté de l'eau, pour limiter les dépôts calcaires dans le circuit, ainsi qu'à la traiter contre les proliférations microbiennes et bactériennes. Ces opérations sont coûteuses et nécessitent souvent l'adjonction d’agents de traitement, comme le chlore, préjudiciables à la conservation et la consommation des produits.

[0007] En outre, l'injection d'eau peut favoriser et augmenter la formation de givre, voire de gel, au sein des enceintes parfois réfrigérées à des températures inférieures à 0°C. Il est alors nécessaire de dégivrer plus fréquemment l'installation, opération également coûteuse.

[0008] De fait, quel que soit le système envisagé, lors de la manutention des produits en vue de les stocker ou de les extraire de l'enceinte, le contrôle de la température et de l'atmosphère est particulièrement difficile. En général, en particulier au moment du stockage de nouveaux produits provenant d'une atmosphère ambiante, l'ouverture de l'enceinte engendre un renouvellement de l'air et un apport calorifique sous forme de chaleur. En réponse à cet apport de chaleur, les systèmes existants opèrent en général une modification brutale de leur fonctionnement, en particulier concernant leur réfrigération, pour revenir à la température de consigne désirée. On constate alors une perte en masse des produits allant de 2 à 10 %. Outre l'aspect économique préjudiciable et la déperdition d'énergie constatée, cette perte s'accompagne inévitablement d’une diminution des qualités des produits, comme expliqué auparavant.

[0009] Pour optimiser la conservation et la préservation de la qualité de denrées stockées dans une enceinte réfrigérée, il a aussi déjà été proposé de maintenir de façon aussi constante que possible le taux d'hygrométrie de l'air dans ladite enceinte, de façon naturelle, sans adjonction d'eau. En sus de la gestion de la température, l’idée est par conséquent de maintenir le plus constant possible un taux d'hygrométrie (par exemple entre 90% et 99%), non seulement sur une période de quelques jours, mais tout au long d'une période de conservation réfrigérée dont la durée est typiquement comprise entre 2 et 12 mois.

[0010] Un tel procédé de régulation de la température et de l'hygrométrie d'un air interne régnant dans une enceinte frigorifique est de fait basé sur une consigne de température et une consigne d'hygrométrie déterminées par un utilisateur. La variation de la température et de l'hygrométrie se fait par la circulation dans une boucle de réfrigération d'un fluide frigoporteur issu d’une centrale frigorifique classique. La régulation est contrôlée par un automate comparant en permanence la température et l'hygrométrie mesurées de l'air ambiant avec lesdites consignes de température et d'hygrométrie.

[0011] De fait, à titre principal et très schématiquement, quand la température de l'air interne est supérieure à la consigne de température, l'automate active un procédé de production de froid et si l’hygrométrie de l’air est supérieure à la consigne, il diminue le débit d’un ventilateur interne.

[0012] La présente invention vise à améliorer encore la régulation dans une chambre froide de manière à préserver les produits frais qui y sont stockés, en affinant et en optimisant la gestion de différents paramètres internes et externes à l’enceinte réfrigérée. Le procédé qui en est l’objet permet le pilotage de la température et du degré d’hygrométrie de l’air contenu dans une enceinte réfrigérée comportant :

- un frigorifère comportant une pluralité de batteries froides munies de moyens de sélection du nombre de batteries froides en service pour faire varier la puissance frigorifique, ledit frigorifère étant alimenté en fluide frigoporteur de vitesse et de température variable;

- au moins un capteur de température du fluide frigoporteur en entrée et au moins un capteur de température du fluide frigoporteur en sortie du frigorifère ;

- au moins un ventilateur réglable de sens de ventilation inversable pour la production d’un débit d’air variable au travers du frigorifère;

- au moins un capteur de température en amont du ventilateur ;

- au moins un capteur de température en aval du frigorifère ;

- au moins un capteur du degré d’hygrométrie en amont du ventilateur ;

- au moins un capteur du degré d’hygrométrie en aval du frigorifère ; ledit pilotage s’effectuant à partir de valeurs de consignes initialement données pour la température et le degré d’hygrométrie dans l’enceinte.

[0013] Selon l’invention, le procédé est tel qu’il comporte les boucles de fonctionnement suivantes :

- A. Mesure de la température de l’air dans l’enceinte ;

- B. Si la température mesurée de l’air dans l’enceinte est supérieure à la température de consigne ;

• 1. si elle est supérieure à une température seuil prédéterminée :

^■ refroidissement par augmentation du débit d’air, refroidissement et augmentation de la vitesse du fluide frigoporteur, établissement d’une puissance frigorifique maximale par sélection de la totalité des batteries froides ;

• 2. si elle est inférieure à ladite température seuil prédéterminée : mesure du degré d’hygrométrie, comparaison à la consigne d’hygrométrie et modification du degré d’hygrométrie, s’il n’est pas égal à la consigne, par variation du débit d’air, de la température et de la vitesse du fluide frigoporteur, et de la puissance frigorifique ; - C. Si la température mesurée de l’air dans l’enceinte est inférieure à la température de consigne

• mesure du degré d’hygrométrie, comparaison à la consigne d’hygrométrie et modification du degré d’hygrométrie, s’il n’est pas égal à la consigne, par variation du débit d’air et du sens de ventilation, de la température et de la vitesse du fluide frigoporteur et de la puissance frigorifique.

[0014] Ainsi, le procédé de régulation selon l'invention permet un pilotage très précis, offrant une régulation optimale de l’hygrométrie qui permet d’atteindre des taux élevés, allant jusqu’à 99 % d’humidité relative, de façon stable et sans humidificateur. La gestion spécifique de cette hygrométrie est réalisable grâce à un dimensionnement spécifique du frigorifère, en particulier du rapport de la surface d’échange thermique du frigorifère sur le volume interne de l’enceinte frigorifique pouvant varier, en fonction du coefficient respiratoire des denrées stockées, de 1 ,0 m ² /m ³ à 1 ,5 m ² /m ³ , et en particulier du pas d’ailettes placées sur les batteries du frigorifère et compris entre 2 mm et 5 mm. Ce pas d’ailettes très fin permet une meilleure rétention des gouttelettes d’eau en surface desdites ailettes et, couplé à la surface d’échange élevée du frigorifère, permet un enrichissement aisé de l’air ambiant en vapeur d’eau. Les batteries froides couplées à ce système de pilotage permettent d’atteindre des variations relatives de température extrêmement faibles, rendant possible de se passer de cycle de dégivrage à des températures de conservation supérieures à 0.5 ° C. Les économies d’énergies qui en résultent s’accroissent, sachant notamment qu’il n’y a plus de perte de rendement au niveau des surfaces d’échanges du frigorifère car l’air ne trouve plus de résistance liée à la formation de givre sur les batteries froides, l’apparition de givre ayant pour conséquence une baisse du coefficient de transfert thermique. Les échanges thermiques s’en trouvent considérablement améliorés. Sur un plan matériel, le pilotage des conditions de réfrigérations est en réalité effectué par un automate qui centralise le traitement de tous les paramètres et est placé au voisinage de l’enceinte. Ainsi, en particulier, la puissance frigorifique du frigorifère s’exprime par le nombre de batteries froides en service, la variation de ladite puissance frigorifique s’effectuant en modifiant ce nombre. [0015] La réduction des variations de températures et l’absence de cycles de dégivrage (induisant une remontée de température souvent de l’ordre de 3 à 4 °C), couplée à une hygrométrie élevée, conduisent par ailleurs à une diminution des stress hydriques subis par les denrées. En effet, ces stress hydriques correspondent à un déficit de pression de vapeur d’eau (DPV) entre le fruit et l’air environnant. Ce DPV se défini par le rapport entre la pression de vapeur d’eau interne de la denrée, souvent saturante, et la pression de vapeur d’eau de l’air environnant. Plus l’air environnant aura une teneur en eau élevée, plus le DPV sera faible et moins le stress hydrique sera important. Par ailleurs, la pression de vapeur d’eau saturante augmente avec la température. De ce fait, une diminution des remontées en température, réduit le DPV et donc les stress hydriques. Il y aurait ainsi moins de mouvement d’eau libre de l’intérieur des cellules des denrées végétales vers l’extérieur, réduisant la perte de turgescence et les stress liés à la plasmolyse cellulaire. Or, ces phénomènes de plasmolyse induisent une concentration en solutés au niveau intracellulaire qui favorise les réactions oxydantes à l’intérieur des fruits et légumes. Ces phénomènes peuvent induire par exemple une diminution de la fermeté des denrées, liée à la fois à la perte d’eau et à la dégradation enzymatique oxydante de la paroi cellulaire, qui réduisent la structure tissulaire de la denrée. Ces réactions oxydantes sont souvent néfastes pour les fruits et légumes, avec pour conséquence l’apparition de désordres physiologiques (brunissement, flétrissement,...) ou de désordre physico-chimique (perte de rigidité, perte d’eau, perte de poids,...). Ainsi, le procédé de l’invention permet de réduire en parti les problématiques de conservation de ces denrées périssables et de maintenir au mieux leurs propriétés organoleptiques et physico-chimiques.

[0016] Ce procédé permet de fait la mise en œuvre de conditions quasi idéales pour la conservation des aliments périssables. L’hygrométrie élevée, précise et stable, permet de réduire très sensiblement la perte de poids liée à la perte en eau des denrées. Cette hygrométrie élevée est atteinte de façon naturelle, c’est-à-dire notamment sans ajout d'humidificateur. Elle résulte de la gestion de la vapeur d’eau contenue dans l’air ambiant, et de la vapeur de respiration des aliments conservés. L’enceinte réfrigérée est donc dépourvue de brouillard et de dépôt d’eau liquide sur les produits stockés. Or, la présence d’eau liquide en surface des produits est souvent à l’origine de développements fongiques préjudiciables à la conservation des produits, induisant en conséquence des pertes économiques significatives.

[0017] Bien entendu, selon les conditions d’hygrométrie relevées, les paramètres de l’enceinte doivent être gérés de manière différente en fonction des mesures de température. Ainsi, lorsqu’on se trouve dans les conditions cumulatives de température et d’hygrométrie suivantes : B. si la température de l’air est supérieure à la température de consigne et 2. si elle est inférieure à ladite température seuil prédéterminée, et si le degré d’hygrométrie est inférieur à la consigne d’hygrométrie, un cycle de traitement des paramètres suivants est enclenché:

^■ augmentation du débit d’air dans l’enceinte ;

^■ établissement d’une puissance frigorifique maximale par sélection de la totalité des batteries froides ;

^■ augmentation de la température du fluide frigoporteur ;

^■ diminution de la vitesse de circulation du fluide frigoporteur.

[0018] L’augmentation concomitante du débit d’air et de la température du fluide frigoporteur conduit à augmenter l’hygrométrie de l’air. En effet, l’eau initialement piégée sur la surface d’échange du frigorifère est libérée dans l’air par évaporation. Par ailleurs, étant donné que le débit d’air est plus important, l’eau présente dans l’air ambiant est conservée car le phénomène de condensation sur la surface d’échange du frigorifère est réduit.

[0019] En revanche, dans l’hypothèse où les conditions cumulatives de température et d’hygrométrie sont les suivantes : B. la température de l’air est supérieure à la température de consigne, 2. elle est inférieure à ladite température seuil prédéterminée, et si le degré d’hygrométrie est supérieur à la consigne d’hygrométrie, un cycle de traitement des paramètres suivants est enclenché : réduction du débit d’air dans l’enceinte ;

^■ mise en service d’un tiers des batteries froides ;

^■ diminution de la température du fluide frigoporteur ;

^■ augmentation de la vitesse de circulation du fluide frigoporteur. [0020] En substance, la ventilation et la température du fluide diminuant, l’eau présente dans l’air (humide) se retrouve piégée sur la surface d’échange du frigorifère. En effet, comme l’air humide passe sur une surface plus froide, dont la température est inférieure à celle du point de rosée, il se refroidit et perd une partie de sa vapeur d’eau. Le degré d’hygrométrie dans l’enceinte baisse par conséquent.

[0021] Enfin, si lesdites conditions cumulatives de température et d’hygrométrie sont: B. la température de l’air est supérieure à la température de consigne et 2. elle est inférieure à ladite température seuil prédéterminée, et si le degré d’hygrométrie est égal à la consigne d’hygrométrie, un cycle de traitement des paramètres suivants est enclenché:

^■ stabilisation du débit d’air dans l’enceinte ;

^■ stabilisation du nombre de batteries froides en service ; stabilisation de la température du fluide frigoporteur ;

^■ stabilisation de la vitesse de circulation du fluide frigoporteur.

[0022] Selon une possibilité, la température seuil - qui est par nature une température qui s’écarte sensiblement de la température de consigne - est au moins égale à la température de consigne plus 3°C. Il s’agit d’une température qui montre clairement un écart avec un fonctionnement optimal ou du moins correct, qu’il convient de rattraper le plus vite possible.

[0023] Après avoir envisagé les modalités de pilotage des conditions de réfrigération de l’enceinte si la température de l’air y est supérieure à la température de consigne, la suite montre comment elles sont gérées en cas de températures inférieures à ladite température de consigne.

[0024] Dans ce cas, selon une première possibilité, si les nouvelles conditions cumulatives de température et d’hygrométrie sont : C. la température de l’air est inférieure ou égale à la température de consigne et le degré d’hygrométrie est inférieur à la consigne d’hygrométrie, un cycle de traitement des paramètres suivants est enclenché :

^■ augmentation du débit d’air dans l’enceinte ;

^■ établissement d’une puissance frigorifique maximale par sélection de la totalité des batteries froides ; ^■ mesure de la température du fluide frigoporteur : o si la température du fluide frigoporteur est inférieure à la température de l’air dans l’enceinte, augmentation de la vitesse de circulation du fluide frigoporteur ; o si la température du fluide frigoporteur est supérieure ou égale à la température de l’air dans l’enceinte, arrêt de la circulation du fluide frigoporteur.

[0025] En pratique, la consigne de débit d’air du ou des ventilateurs de l’enceinte réfrigérée prévu(s) pour produire un débit d’air au travers du frigorifère est régulée à la hausse, afin de d’enrichir l’air par évaporation de l’eau piégée sur la surface d’échange du frigorifère.

[0026] Ensuite, selon une seconde possibilité, dans l’hypothèse où les conditions cumulatives de température et d’hygrométrie sont : C. la température de l’air est inférieure ou égale à la température de consigne et le degré d’hygrométrie est égal à la consigne d’hygrométrie, un cycle de traitement des paramètres suivants est enclenché :

^■ diminution du débit d’air dans l’enceinte jusqu’à une valeur prédéterminée et/ou inversion du sens de ventilation ;

^■ établissement d’une puissance frigorifique maximale par sélection de la totalité des batteries froides ;

^■ maintien de la température du fluide frigoporteur :

^■ arrêt de la circulation du fluide frigoporteur.

[0027] L’inversion du sens de la ventilation a pour fonction d’accélérer la détection de la remontée en température de l’air, qui provient de la chaleur de respiration des produits, comme on le verra plus en détail dans la suite. Il est à noter que sans cette inversion, il faut à l’installation frigorifique un temps plus long pour capter la remontée en température, le temps que l’air passe par toute la masse de produits stockés, pouvant d’ailleurs les réchauffer au passage. A noter que lors de cette phase d’inversion de sens de ventilation, la sonde de régulation de température est celle située en aval du frigorifère.

[0028] Enfin, selon une troisième possibilité, impliquant des conditions cumulatives de température et d’hygrométrie qui sont : C.la température de l’air est inférieure ou égale à la température de consigne et le degré d’hygrométrie est supérieur ou égal à la consigne d’hygrométrie, un cycle de traitement des paramètres suivants est enclenché :

^■ diminution du débit d’air dans l’enceinte jusqu’à une valeur prédéterminée, et/ou inversion du sens de ventilation;

^■ établissement d’une puissance frigorifique maximale par sélection de la totalité des batteries froides ;

^■ diminution de la température du fluide frigoporteur jusqu’à une valeur prédéterminée ;

^■ augmentation de la vitesse de circulation du fluide frigoporteur jusqu’à une valeur supérieure prédéterminée.

[0029] Dans ce cas, comme dans le précédent, l’automate réduit au minimum la consigne de ventilation, afin d’abaisser le dégagement de chaleur des moteurs électriques des ventilateurs. Il est à noter qu’une fois le cycle de réfrigération relancé, le sens de ventilation repart dans son sens initial.

[0030] Selon une possibilité additionnelle, les températures des moteurs des ventilateurs seront mesurées, et le pourcentage de puissance de chaque moteur sera asservi à la température la plus haute mesurée.

[0031] L’asservissement de la ventilation à la température du moteur peut conduire à une vitesse de fonctionnement fixe (par exemple 30% de la vitesse maximale pour une température de moteur de 20°C, ou 70% pour une température de moteur de 45°C) afin de limiter les apports thermiques dans la chambre réfrigérée. Ces apports présentent le risque de provoquer un redémarrage trop rapide d’un cycle de refroidissement, ou d’augmenter le temps de fonctionnement d’un tel cycle. De préférence, comme indiqué, le pourcentage de puissance de commande des moteurs des ventilateurs est unifié, le niveau étant aligné sur le moteur qui chauffe le plus.

[0032] De manière générale, selon l’invention, le pilotage inclut une gestion avec des boucles de contrôle du fonctionnement des différents organes et des paramètres qu’ils contrôlent, impliquant le cas échéant des alarmes en cas de fonctionnement analysé comme anormal. Il existe à cet égard un contrôle du respect des consignes limites fixées par l’utilisateur. [0033] Le fonctionnement permet notamment d’identifier/d’anticiper un biais/un défaut de fonctionnement par comparaison avec un historique de fonctionnement. En d’autres termes, une analyse des défauts est effectuée en référence à un historique de fonctionnement, visant à un ajustement automatique du paramétrage pour maintenir les consignes prioritaires (température/hygrométrie). Le cas échéant, l’utilisateur est alerté, et le système lui propose des routines de remédiation.

[0034] Ainsi, selon le procédé de l’invention, pour l’établissement et l’utilisation d’un historique de fonctionnement :

- les données, dont les durées, des cycles de traitement des paramètres sont mesurées sur des périodes de temps prédéterminées et enregistrées ;

- les données des cycles de traitement des paramètres enclenchés sont comparées avec les données et durées enregistrées ; et

- si les écarts dépassent des valeurs prédéterminées, des actions correctives et des alarmes sont déclenchées.

[0035] Les données de fonctionnement incluent notamment mais non exclusivement les temps de fonctionnement des cycles de refroidissement, des données sur les cycles de ventilation, sur les cycles de fonctionnement des vannes trois voies etc. Ces données sont par exemple enregistrées sur les deux derniers mois, de manière à pouvoir diagnostiquer une dérive ou une défaillance du système sur la base de l'historique. Les données qui ne sont pas en accord avec l'historique enregistré peuvent être :

- un cycle de refroidissement trop long, ou trop fréquent ;

- une température au soufflage trop bas (risque de brûlure des denrées stockées) ;

- une baisse du débit d’air ;

- une mauvaise position de la vanne trois voies, qui ne ferme plus ou n’ouvre pas assez ;

- une dérive d’un des capteur de pilotage ;

- une variation du coefficient d’échange thermique ; - d’autres données peuvent entrer en considération.

[0036] Selon le défaut identifié, et la pose automatisée d’un diagnostic, des mesures correctives sont prises automatiquement ou, comme on l’a évoqué, une alarme est émise. Ainsi, un cycle de refroidissement anormalement long signifie très probablement une apparition de givre sur le frigorifère, et conduit au lancement d’un dégivrage forcé par le système, puis à l’arrêt du système de production de froid, au lancement de la ventilation à 100% pendant une certaine durée. Ensuite, une remise en fonctionnement est faite et on procède à la prise de mesures sur plusieurs jours.

[0037] A cet égard, selon une possibilité, le coefficient de performance (COP) du frigorifère peut aussi être mesuré, enregistré et comparé à une valeur de COP prédéterminée, un cycle de dégivrage dudit frigorifère étant déclenché si la valeur mesurée et inférieure à la valeur prédéterminée. En effet, l’apparition de givre entraîne systématiquement une baisse du COP.

[0038] Entre autres exemples de mesures de paramètres qui posent question, on peut citer un débit d’air trop longtemps à la hausse, qui signifie un encrassement du frigorifère. Ou une mauvaise position de la vanne trois voies, qui ne ferme plus ou n’ouvre pas assez, et rend impossible la stabilisation de la température - à l'arrêt ou en fonctionnement -nécessitant le lancement d’une alarme. Ou encore une dérive d’un des capteurs de pilotage qui entraîne une alarme du système antigel de sécurité, et le basculement automatique du fonctionnement sur un autre capteur disponible dans l’enceinte.

[0039] Par ailleurs, des données complémentaires peuvent être utilisées afin d’ajuster la régulation au comportement des produits stockés (ajout de capteurs divers, de boucles en cascades permettant de réguler certains paramètres issus desdits capteurs etc.).

[0040] L’invention concerne au surplus un enceinte réfrigérée pour la mise en oeuvre du procédé décrit auparavant, délimitant un volume interne comportant un frigorifère comportant une pluralité de batteries froides munies d’ailettes définissant une surface d’échange thermique du frigorifère, présentant comme évoqué les caractéristiques suivantes : le rapport de la surface d’échange thermique du frigorifère sur le volume interne de l’enceinte frigorifique est compris entre 1 ,0 m ² /m ³ à 1 ,5 m ² /m ³ , et le pas des ailettes placées sur les batteries du frigorifère est compris entre 2 mm et 5 mm.

[0041] 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.

[0042] La compréhension de cette description sera notamment facilitée en se référant aux dessins joints en annexe et dans lesquels :

[0043] [Fig.1 ] représente une vue schématisée d’une enceinte réfrigérée conforme à l’invention ;

[0044] [Fig.2] montre une première partie d’un organigramme de fonctionnement du pilotage de l’enceinte réfrigérée de la figure précédente, dans le cas où la température mesurée dans l’enceinte est supérieure à la température de consigne ; et

[0045] [Fig.3] montre une seconde partie de l’organigramme de fonctionnement du pilotage de l’enceinte réfrigérée de la figure 1 , dans le cas où la température mesurée dans l’enceinte est inférieure ou égale à la température de consigne.

[0046] Le refroidissement et l’humidification de l’enceinte réfrigérée 1 sont tributaires d’un certain nombre de composants apparaissant en figure 1 . Ainsi, une centrale frigorifique 2 de production de froid classique, comportant un évaporateur/échangeur 3, permet de piloter la température d’un fluide frigoporteur (par exemple de l’eau glycolée) utilisée pour refroidir l’enceinte 1 . Le circuit de fluide frigoporteur, extérieur à l’enceinte 1 proprement dite, comporte - outre la centrale frigorifique 2 - une vanne trois voies 4 qui assure la gestion d’une double boucle de circulation entre l’entrée et la sortie de l’enceinte 1 : une branche de circulation du fluide frigoporteur est ainsi redirigée directement de la sortie vers l’entrée, et une autre branche passe par l’évaporateur/échangeur 3, la gestion de la combinaison de leurs flux étant assurée par la vanne trois voies 4, qui gère le débit relatif de fluide issu de chaque boucle, et plus généralement le débit de fluide frigoporteur en entrée de l’enceinte réfrigérée. Une pompe 5 de recirculation ou circulateur 5 est placé(e) en aval de ladite vanne 4, permettant de contrôler la vitesse du fluide. Enfin, des capteurs de température 6, 7 du fluide frigoporteur sont disposés respectivement en entrée et en sortie d’un frigorifère 10 disposé à l’intérieur de l’enceinte 1.

[0047] Ce frigorifère 10 se compose d’une pluralité de batteries de production de froid 16connectées en parallèle au circuit de circulation du fluide frigoporteur, typiquement des frigorifères parcourus par le liquide frigoporteur et contrôlées par des électrovannes 17 de sorte qu’un réglage de la puissance frigorifique puisse être effectué par adjonction ou retrait d’une ou plusieurs batteries16.ll est à noter qu’on peut aussi y voir un réglage de la surface d’échange active de l’échangeur global qu’est le frigorifère 10.

[0048] Une pluralité de ventilateurs 11 , dont la vitesse est réglable, assure la variabilité du débit d’air passant à travers le frigorifère. Les flèches F signalent la direction des flux d’air, montrant le sens généralement conféré au flux, qui peut cependant être inversé dans certaines hypothèses. Ces flux sont dirigés transversalement aux batteries 16, de sorte qu’il y ait une couverture correcte de la surface d’échange du frigorifère 10 et, secondairement, du volume complet de l’enceinte réfrigérée, pour ce qui concerne le brassage global de l’air dont les propriétés sont modifiées au contact des surfaces d’échange des batteries 16. Un capteur de température 12 est placé en sortie (selon le sens des flux d’air figuré par les flèches F) du frigorifère 10, c’est-à-dire au soufflage de l’air. Un capteur 13 du degré d’hygrométrie est placé du même côté. Un même couple de capteurs, de température 15 et d’hygrométrie 14, est placé en entrée du frigorifère 10, à la reprise d’air.

[0049] Le fonctionnement de tous ces composants est géré par l’automate à partir de valeurs de consignes initiales principalement pour le degré d’hygrométrie et la température de l’air. Les valeurs des paramètres qu’ils contrôlent sont ajustées simultanément et en permanence pour conserver, à l’intérieur de l’enceinte réfrigérée 1 , une atmosphère propre à la conservation et à la préservation de divers produits biologiques ayant une composition importante en eau, en particulier en eau libre, par exemple les denrées alimentaires végétales, animales, les plantes et arbres,...

[0050] Il est d’ailleurs intéressant d’examiner les incidences des variations de ces différents paramètres, pris individuellement, ou plutôt considérés l’un après l’autre, les autres paramètres étant le cas échéant envisagés dans la dépendance de celui sur lequel on zoome, ou étant également considérés individuellement dans la suite.

[0051] Si l’on se concentre d’abord sur le pilotage de la ventilation, donc sur la commande des ventilateurs 11, les capteurs qui sont d’abord utilisés pour mesurer les effets de ce pilotage sont le capteur de température 15 de reprise d’air (ou le capteur de température 12 de soufflage d’air, en fonction du sens de ventilation ou du choix de l’utilisateur) et le capteur d’hygrométrie 14 de reprise d’air. Comme on l’a souligné à plusieurs reprises, les paramètres initiaux restent la température et l’hygrométrie, et c’est donc bien à l’aune de leurs mesures que l’on observe le pilotage de la ventilation.

[0052] Ainsi, si la température mesurée de l’air est supérieure à la température de consigne, une première comparaison avec une température seuil est effectuée. Si la température mesurée est au-dessus de ce seuil, cela indique une remontée de température bien trop rapide, induisant probablement une période trop importante pour permettre une redescente en température de durée convenable. Dans ce cas, l’automate régule à la hausse la consigne de débit d’air des ventilateurs 11 internes adaptés à produire un débit d’air au travers du frigorifère 10. La mesure de l’hygrométrie n’a pas d’influence lors de ce cycle que l’on peut qualifier de “priorité température”, au moins pendant un temps donné.

[0053] La mesure de l’hygrométrie joue un rôle si la température mesurée, bien que trop élevée, est inférieure audit seuil. Trois cas sont alors possibles :

[0054] Si l’hygrométrie de l’air est inférieure à la consigne : l’automate régule à la hausse la consigne de débit d’air des ventilateurs internesl 1 produisant un débit d’air au travers du frigorifère 10 et, en conséquence, augmente l’hygrométrie de l’air. Comme la température du fluide frigoporteur augmente (voir ci-après l’examen des autres paramètres) et que la ventilation s’accélère, l’eau qui se trouve sur la surface d’échange du frigorifère 10 est libérée dans l’air par évaporation. De plus, le passage de l’état liquide (eau) à l’état gazeux (vapeur d’eau) nécessite un apport d’énergie thermique : cette énergie est puisée dans l’air ambiant, ce qui a pour conséquence un refroidissement de l’air. Dans ce processus, les molécules d’eau se trouvant à la surface de l’eau passent progressivement à l’état de vapeur, faisant augmenter l’hygrométrie et baisser la température. Par ailleurs, l’eau présente dans l’air ambiant se conserve d’autant mieux que le débit d’air est plus important, réduisant le phénomène de condensation sur la surface d’échange du frigorifère 10.

[0055] Si l’hygrométrie de l’air est égale à la consigne, la consigne de débit d’air des ventilateurs internes 11 est stabilisée par l’automate dans une zone neutre de régulation de l’air frigoporteur.

[0056] Enfin, si l’hygrométrie de l’air est supérieure à la consigne : la consigne de débit d’air des ventilateurs internes 11 est réduite à la baisse, de manière à diminuer le débit d’air au travers du frigorifère 10, en vue de réduire l’hygrométrie de l’air. Dans ce cas, comme la ventilation et la température du fluide diminuent, l’eau présente dans l’air (humide) se dépose sur la surface d’échange du frigorifère 10 car l’air humide passe sur une surface plus froide, dont la température est inférieure à celle du point de rosée. L’air refroidi perd alors une partie de sa vapeur d’eau par condensation. Comme le débit d’air est réduit, le temps de contact de l’air humide avec la surface froide est augmenté, ce qui favorise et augmente encore le phénomène de condensation.

[0057] Toujours en se concentrant sur le pilotage du débit d’air intérieur, il est abordé de la manière suivante si la température de l’air à l’intérieur de l’enceinte réfrigérée est cette fois inférieure à la température de consigne :

[0058] Si l’hygrométrie de l’air est aussi inférieure à la consigne : l’automate régule à la hausse, jusqu’à stabilisation en ladite zone neutre de régulation, la consigne de débit d’air des ventilateurs internesl 1 , afin d’enrichir l’air par évaporation de l’eau piégée sur la surface d’échange du frigorifère 10.

[0059] Si l’hygrométrie de l’air est supérieure ou égale à la consigne : l’automate réduit au minimum la consigne de ventilation afin de limiter la transmission de la chaleur dégagée par les moteurs électriques des ventilateurs 11. Il faut cependant que le débit d’air soit suffisant pour capter la mesure de la température de l’air de manière très précise et de façon dynamique.

[0060] Afin d’accélérer la détection de la remontée en température de l’air intérieur qui résulte de la chaleur de respiration des produits, le sens de ventilation est au surplus inversé. L’air est donc forcé, se réchauffant en priorité, à revenir vers le capteur de température 12 de soufflage. A défaut, il faudrait à l’installation frigorifique un temps plus long pour capter la remontée en température, car cela nécessiterait que l’air passe par toute la masse de produits stockés, pouvant même au passage les réchauffer, avant de revenir au capteur de température 12 de soufflage. Le réchauffement des produits est à éviter car il provoque des différences de température à leur surface, sources de désordres de conservation. Comme déjà mentionné, une fois le cycle de réfrigération relancé, le sens de ventilation repart dans son sens initial.

[0061] La régulation de l’atmosphère à l’intérieur de la chambre froide peut aussi être examiné sous le prisme du pilotage de la vanne trois voies 4, qui contrôle notamment la température du fluide frigoporteur. En reprenant alors les distinctions opérées auparavant sur la température et l’hygrométrie mesurées, on peut faire les observations qui suivent :

[0062] Ainsi, si la température mesurée de l’air ambiant est supérieure à la température de consigne, le pilotage dépend comme indiqué de la comparaison avec la température seuil précitée. Si la température mesurée est au-dessus de ce seuil, l’automate envoie un signal d’ouverture progressif de la vanne trois voies 4 pour faire entrer du fluide frigoporteur froid dans le frigorifère 10, y induisant un abaissement de la température du fluide. Pendant un temps donné, la priorité est d’atteindre la consigne de température de l’air dans l’enceinte. On maintient un écart maximal entre la température de l’air et celle du fluide frigoporteur (DT Max) - paramétré en fonction de l’installation - en vue d’atteindre la mesure d’une température minimale au niveau du capteur 12 au soufflage.

[0063] Comme déjà mentionné, la mesure de l’hygrométrie n’est pas effectuée à ce stade, car elle n’a aucune influence lors de ce cycle dit de “priorité température”. Ce n’est qu’une fois que la température d’air se rapproche de la consigne de température que la gestion revient à une mesure des conditions hygrométriques. Les trois mêmes cas sont alors gérés par l’automate :

[0064] Si l’hygrométrie de l’air est inférieure à la consigne, l’automate envoie un signal de fermeture progressif de la vanne trois voies 4, permettant de fait une recirculation du fluide frigoporteur dans le frigorifère 10, provoquant une remontée de sa température. En conséquence, l’écart (DT) entre la température de l’air mesuré dans l’enceinte 1 et celle du fluide frigoporteur diminue, ce qui réduit le phénomène de condensation de l’eau présente dans l’air et favorise l’évaporation de l’eau initialement piégée sur la surface d’échange du frigorifère 10, provoquant l’augmentation de l’hygrométrie.

[0065] Si l’hygrométrie de l’air est égale à la consigne, l’automate stabilise la vanne trois voies 4 dans une zone neutre dite de régulation.

[0066] Enfin, si l’hygrométrie de l’air est supérieure à la consigne, l’automate envoie un signal d’ouverture progressive de la vanne trois voies 4 permettant de faire entrer du fluide frigoporteur plus froid dans le frigorifère 10, y induisant un abaissement de sa température, et permettant ainsi d’augmenter l’écart entre la température de l’air et celle du fluide frigoporteur. Cela favorise la condensation sur la surface du frigorifère 10, et élimine l’eau présente dans l’air humide, réduisant ainsi l’hygrométrie.

[0067] Toujours en se concentrant sur le pilotage de la vanne trois voies 4, le pilotage est différent si la température de l’air à l’intérieur de l’enceinte réfrigérée 1 est inférieure ou égale à la température de consigne. Ainsi, si l’hygrométrie de l’air est inférieure ou égale à la consigne : selon le procédé de l’invention, le système ferme la vanne trois voies 4.

[0068] Si l’hygrométrie de l’air est au contraire supérieure à la consigne, l’automate envoie un signal d’ouverture progressif de la vanne trois voies 4 jusqu'à atteindre une limite fixe, pour faire entrer un minimum de fluide frigoporteur froid dans le frigorifère 10, induisant un abaissement de la température dudit fluide dans l’enceinte 1 , et augmentant ainsi l’écart entre la température de l’air et celle du fluide frigoporteur. Cela favorise la condensation sur la surface d’échange du frigorifère 10, et élimine au moins une fraction de l’eau présente dans l’air humide, réduisant ainsi l’hygrométrie. Une limite est cependant donnée à ce fonctionnement, pour éviter que la température de l’air ne soit trop abaissée.

[0069] La régulation de l’atmosphère à l’intérieur de la chambre froide peut ensuite être examiné sous l’angle du pilotage du débit du fluide frigoporteur, dont on rappelle qu’il s’agit par exemple d’eau glycolée. Plus précisément, le capteur de température d’entrée 6 du fluide frigoporteur sert à gérer le fonctionnement du circulateur 5. En reprenant à nouveau les distinctions opérées auparavant par rapport à la température et à l’hygrométrie mesurées, les observations qui suivent peuvent être faites :

[0070] En premier lieu, si la température mesurée de l’air est supérieure à la température de consigne, une comparaison avec la température seuil précitée est d’abord faite. Si la température mesurée est au-dessus de ce seuil, le cycle prioritaire de température est enclenché, et l’automate augmente progressivement la vitesse du circulateur 5. Cette augmentation a pour conséquence de faire entrer du fluide frigoporteur froid dans le frigorifère 10, dans lequel un abaissement de la température du fluide se produit. Dès lors que la température d’air mesurée dans l’enceinte 1 se rapproche de la consigne de température, le pilotage global par l’automate revient à la gestion de l’hygrométrie.

[0071] Si l’hygrométrie de l’air est inférieure à la consigne, l’automate réduit la consigne de vitesse du circulateur 5 pour augmenter la température du fluide frigoporteur dans le frigorifère 10. En conséquence, l’écart (DT) entre la température de l’air mesurée dans l’enceinte 1 et celle du fluide frigoporteur se réduit, ce qui réduit le phénomène de condensation de l’eau présent dans l’air et favorise l’évaporation de l’eau initialement piégée sur la surface d’échange du frigorifère 10 : l’hygrométrie augmente corrélativement.

[0072] Si l’hygrométrie de l’air est égale à la consigne : l’automate stabilise le circulateur 5dans une zone neutre dite de régulation.

[0073] Enfin, si l’hygrométrie de l’air est supérieure à la consigne : l’automate augmente la vitesse du circulateur 5, afin d'obtenir un abaissement de la température du fluide frigoporteur dans le frigorifère 10, et ainsi d’augmenter l’écart entre la température de l’air dans l’enceinte 1 et celle du fluide frigoporteur. Cela participe à favoriser la condensation sur la surface d’échange du frigorifère 10, et à l’élimination de l’eau présente dans l’air humide, réduisant ainsi l’hygrométrie.

[0074] Toujours sous l’angle du pilotage du débit du fluide frigoporteur, la gestion est différente si la température de l’air à l’intérieur de l’enceinte réfrigérée 1 est inférieure ou égale à la température de consigne. [0075] Si l’hygrométrie de l’air est inférieure à la consigne, l’automate contrôle le fonctionnement du circulateur 5 avec une vitesse à la hausse, jusqu'à atteindre une limite fixe. Cependant, l’autorisation de fonctionnement accordée par l’automate au circulateur n’existe qu’à la condition que la température du fluide frigoporteur soit inférieure ou égale à la température de l’air mesurée dans l’enceinte 1. L’objectif est de favoriser la condensation à la surface d’échange du frigorifère 10, sans toutefois réchauffer l’air ambiant.

[0076] Si l’hygrométrie de l’air est égale à la consigne, le circulateur 5 est arrêté par l’automate.

[0077] Si l’hygrométrie de l’air est supérieure à la consigne : Le circulateur 5 est commandé pour fonctionner jusqu’à un seuil maximal programmé, en corrélation avec la vanne trois voies 4, pour favoriser une légère condensation sur la surface d’échange du frigorifère 10, sans que la température de l’air dans l’enceinte 1 ne baisse.

[0078] Enfin, la régulation de l’atmosphère à l’intérieur de la chambre froide peut être examiné sous l’angle de la puissance frigorifique ou de la surface d’échange active, c’est-à-dire en gérant une pluralité de batteries froides 16 en service. Les distinctions opérées auparavant par rapport à la température et à l’hygrométrie mesurées sont reprises dans la suite.

[0079] Tout d’abord, si on se trouve dans l’hypothèse d’un cycle prioritaire de température sans mesure d’hygrométrie, l’automate ouvre 100% des électrovannes 17d’ouverture de débit de fluide frigoporteur, pour faire entrer du fluide frigoporteur froid dans la totalité des batteries 16 du frigorifère 10 (voir en figure 1), induisant un abaissement de la température du fluide frigoporteur initialement présent dans les batteries 16. Ce cycle prioritaire, qui vise à atteindre le plus rapidement la consigne de température, est appliqué pendant une durée limitée avant que l’automate ne revienne au fonctionnement qui fait l’objet des paragraphes suivants, avec reprise des mesures d’hygrométrie lorsque la température de l’air ambiant se rapproche de la consigne de température.

[0080] Dans ce cas de mise en oeuvre d’un cycle prioritaire de température, si l’hygrométrie de l’air est inférieure à la consigne : l’automate ouvre l’ensemble des électrovannes 17 d’ouverture de débit de fluide frigoporteur pour faire entrer du fluide dans les batteries 16 du frigorifère 10, afin d’utiliser 100% de sa surface d’échange, pour augmenter la température du fluide dans le frigorifère 10. En conséquence, l’écart (DT) entre la température de l’air dans l’enceinte 1 et celle du fluide frigorifère se réduit, ce qui diminue le phénomène de condensation de l’eau présente dans l’air et favorise l’évaporation de l’eau initialement piégée sur la surface d’échange du frigorifère 10, aboutissant à augmenter l’hygrométrie.

[0081] Si l’hygrométrie de l’air est égale à la consigne : l’automate stabilise le pourcentage d’électrovannes 17 ouvertes, et donc le pourcentage de batteries 16 en fonctionnement, c’est-à-dire véhiculant du fluide frigoporteur.

[0082] Enfin, si l’hygrométrie de l’air est supérieure à la consigne, l’automate ferme progressivement les électrovannes 17 d'ouverture de débit de fluide frigoporteur, afin d'utiliser une surface d’échange moindre pour faire entrer du fluide avec une température à la baisse uniquement dans la dernière batterie du frigorifère 10, afin d’obtenir un abaissement de la température du fluide frigoporteur interne et ainsi augmenter l’écart entre la température de l’air et celle du fluide. Cela favorise la condensation sur ladite batterie froide, et élimine l’eau présente dans l’air humide, réduisant ainsi l’hygrométrie tout en abaissant progressivement la puissance frigorifique du frigorifère 10.

[0083] Les figures 2 et 3 synthétisent en fait la gestion des différents paramètres permettant le pilotage fin de l’atmosphère de l’enceinte réfrigérée 1 de la figure 1. L’organigramme montre bien la prééminence, dans ledit pilotage, des paramètres de température et de degré d’hygrométrie, et des tests que fait l’automate d’abord sur ces paramètres. L’enceinte 1 étant une chambre de refroidissement, c’est très naturellement la température qui est le paramètre maître de l’ensemble de la gestion, suivi par les mesures et les tests sur l’hygrométrie de ladite enceinte 1.

[0084] Ensuite viennent les autres paramètres ou les dispositifs qui les gèrent, visibles dans chaque branche de l’organigramme, et qui sont la vanne trois voies 4, le circulateur 5, les batteries froides 16 du frigorifère 10 et les ventilateurs 11. Comme on l’a vu de manière détaillée auparavant, chaque dispositif a un impact sur au moins un paramètre. [0085] En figure 2, qui représente le pilotage lorsque la température mesurée dans l’enceinte 1 est supérieure à la température de consigne, c’est-à-dire lorsque la réfrigération n’est pas suffisante, on distingue bien les deux hypothèses, selon que la température dépasse un seuil prédéterminé ou non. Dans le cas où ce seuil est dépassé, signifiant qu’il y a urgence à agir, priorité - et même exclusivité - est donnée au traitement de la température, sans prendre en considération l’hygrométrie. C’est la branche la plus à gauche de la figure 2 qui est concernée, ce cas étant désigné par « Mode priorité T°C activé ».

[0086] Dans cette branche, comme précisé entre les deux blocs concernant la vanne trois voies 4 et le circulateur 5, la régulation se fait sur la base d’une part d’une consigne d’écart maximal entre la température de l’air et celle du fluide frigoporteur, paramétrée en fonction de l’installation, et d’autre part d’une consigne de température minimum mesurée par le capteur 12 au soufflage (ou par le capteur 15 à la reprise) et pilotée par ledit écart maximal programmé.

[0087] Les trois autres branches font intervenir la mesure du degré d’hygrométrie, et sa comparaison avec la consigne initiale d’hygrométrie.

[0088] Il en va de même pour les branches de la figure 3, qui concernent le cas où la température mesurée dans l’enceinte 1 est inférieure ou égale à la température de consigne. La prise en compte du degré d’hygrométrie intervient alors dans toutes les hypothèses, et génère par conséquent les trois branches qui sont visibles dans cette figure.

[0089] Dans la branche gauche de la figure 3, l’hygrométrie de l’air est inférieure à la consigne, et une mesure est effectuée sur la température du fluide frigoporteur par le capteur 6. Si elle est inférieure à la température mesurée dans l’enceinte 1 , la vitesse du circulateur 5 est augmentée jusqu'à atteindre une limite fixe.

Dans l’hypothèse inverse, le circulateur 5 est arrêté. L’objectif est de favoriser la vaporisation d’eau présente sur la surface d’échange du frigorifère 10, sans toutefois réchauffer l’air ambiant.

[0090] Dans les deux autres branches, il est à noter que le sens de la ventilation est inversé pour des raisons tenant à la nécessité d’accélérer la mesure du réchauffement de l’air ambiant sans qu’il soit contraint à passer par toute la masse des produits stockés. [0091] A noter que dans la branche la plus à droite, le circulateur 5 est piloté pour fonctionner à un seuil maximum de son débit maximal, en corrélation avec la vanne trois voies 4, pour favoriser une légère condensation sur le frigorifère 10, sans que la température de l’air ambiant ne baisse.

[0092] 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 etc.).