Choix des meubles frigorifiques

Critères de choix liés à la vente Critères de choix liés aux coûts Critères de choix globaux liés à l'énergie Le choix des meubles Appréhender les dépenses énergétiques Puissance frigorifique nécessaire Choix des portes des meubles fermés Le choix du type de rideau d'air des meubles ouverts Le choix du système de dégivrage Le choix de la protection de nuit des meubles ouverts Le choix de l'éclairage

En bref !

A l'heure actuelle, on ne peut plus négliger les aspects environnementaux, énergétiques et financiers tout en sachant que la vente prédominera toujours. Néanmoins les coûts énergétiques devenant importants, on ne peut plus ignorer que les différents aspects du choix des meubles sont désormais intimement liés au chiffre d'affaires réalisé par les commerçants.

Il est donc impératif de prendre en compte le critère de consommation énergétique des meubles et, au sens large du terme, les consommations énergétiques des installations de froid alimentaire.

Les critères de choix liés à la vente Bien évidemment, la toute première fonction d'un meuble frigorifique est de mettre en valeur des denrées afin qu'elles soient vendues. Les principaux critères de choix des meubles frigorifiques par rapport à la motivation de vente sont liés aux types : de denrées vendues (nature des denrées, compatibilités des matériaux du meuble, ...); de vente (alimentation générale, spécialisée, ...); de magasin (forme, implantation, design, ...); de système frigorifique (groupe incorporé ou pas, ...); de service (accessibilité avant, arrière, ...).

Les critères de choix liés aux coûts Les principaux coûts dont on devra tenir compte dans un projet seront : L'investissement qui comprend les meubles frigorifiques proprement dits, les systèmes frigorifiques, l'installation, la réception, ... On en déduit un coût global d'investissement annuel comprenant l'investissement lui-même et l'intérêt annuel du capital immobilisé. L'exploitation qui inclut le coût de l'énergie, les entretiens, le loyer annuel par rapport à la surface occupée par les meubles, les montants de police d'assurance couvrant les équipements et la perte des denrées. Sur le même principe que l'investissement, on en déduit un coût d'exploitation annuel.

Les critères de choix globaux liés à l'énergie Lors de projets de conception, l'aspect énergétique était auparavant souvent négligé au profit naturellement de la vente. Vu l'augmentation constante des prix de l'énergie électrique et par une prise de conscience timide des problèmes d'environnement que cause la production de froid, la conciliation de : la qualité du froid alimentaire; la vente; le confort des clients et du personnel; l'énergie. est indispensable ! Peu importe les moyens et techniques mis en oeuvre, mais il suffit de prévoir le confinement ou l'enfermement du froid dans une boîte isolée pour améliorer directement l'efficacité énergétique du froid alimentaire. Certains magasins (ils se reconnaîtront) appliquent ce principe depuis déjà longtemps, d'autres se lancent timidement. Il peut s'envisager de manière : globale pour l'ensemble des denrées dans un espace isolé, avec des ouvertures contrôlées tout en permettant un accès aisé; décentralisée comme les meubles frigorifiques où le confinement est réalisé par des portes vitrées par exemple.

Choix des meubles Selon les différents critères énoncés, un choix de meubles frigorifiques se dégage. Les fabricants classent en général les meubles selon : la température de conservation positive ou négative (quelle valeur) ? le type ouvert mixte ou fermé, vertical ou horizontal ? l'aménagement interne avec combien d'étagères, avec ou sans éclairage des tablettes, ...? équipé d'un convection forcée ou pas ? équipé de porte vitrée, de rideau de nuit, de combien de cordons chauffants ? ...

Appréhender les dépenses énergétiques Le choix énergétique du meuble se fera, toute chose restant égale, au niveau du meuble le moins gourmand en consommation journalière d'énergie (Wh par m² de surface d'exposition et par jour) définit par EUROVENT qui effectue des essais aboutissant à une certification du meuble frigorifique dans des conditions d'ambiance tout à fait particulières (classe 3 par exemple implique une température ambiante de 25 °C et 60 % d'humidité relative). Cette certification est naturellement nécessaire pour permettre aux bureaux d'études en technique spéciale ou au maître d'ouvrage de pouvoir comparer les meubles de même classe ou de même famille ensemble. Les résultats des mesures des consommations énergétiques sont des moyennes, mais ne représentent pas les consommations réelles en fonction des conditions ambiantes de température et d'humidité variables à l'intérieur du commerce.

Puissance frigorifique nécessaire Une fois le choix des meubles effectué, on peut déterminer assez aisément par les catalogues la puissance frigorifique nécessaire pour son application. Cette puissance conditionnera la valeur de la puissance de l'évaporateur et naturellement celle du compresseur associé. Il faut toutefois signaler que la puissance frigorifique est donnée en fonction de la classe d'essai EUROVENT (la plus courante c'est la classe 3 : température ambiante de 25 °C et 60 % d'humidité relative). Attention que si les conditions d'ambiance réelle sont différentes de la classe de dimensionnement, on risque de se trouver face à des problèmes d'adaptation de puissance de l'évaporateur par rapport aux apports internes et externes. Pour être certain de ne pas se tromper, on peut aussi comparer le meuble choisi par rapport à des valeurs de puissance frigorifique par mètre linéaire [W/ml] couramment rencontrées: pour les applications de froid positif, les puissances spécifiques oscillent en général entre 0,2 kW/ml (vitrine service par le personnel en convection naturelle) et 1,3 kW/ml (meuble vertical self service à convection forcée; pour les applications de froid négatif, les puissances spécifiques, quant à elle, varient entre 0,4 et 2,1 kW/ml (respectivement pour les gondoles horizontales self-service en convection forcée et les meubles verticaux à convection forcée).

Le choix des portes des meubles fermés On veillera à choisir des vitrages et des châssis de bonne qualité. on fera attention aux valeurs de consommation énergétique des couches conductrices de désembuage des faces internes des vitres. On demandera éventuellement si les cordons chauffants de porte peuvent être alimentés de manière non continue lorsque les portes sont fermées.

Le choix du rideau d'air des meubles ouverts Le choix du type de rideau d'air est principalement fonction de : la position de l'ouverture du meuble (horizontale, verticale, inclinée, ...); la longueur de l'ouverture; l'écart de température. Un taux d'induction (rapport du mélange de l'air ambiant par rapport à l'air du rideau d'air) de l'ordre de 0,1 à 0,2 est courant et garantit la stabilité du rideau d'air. Attention que certains constructeurs proposent des doubles rideaux d'air afin de renforcer cette stabilité, mais ce n'est pas sans risques au niveau des consommations électriques des ventilateurs et de l'augmentation de puissance des évaporateurs (dans certains cas, jusqu'à 15 % de surpuissance).

Le choix du système de dégivrage Des systèmes intelligents comme la détection de la fin du palier de fusion de la glace ou du givre permettent d'optimiser les temps de dégivrage.

Le choix de la protection de nuit des meubles ouverts Texte.

Le choix de l'éclairage Pour éviter de consommer inutilement de l'énergie (de l'ordre de 10 % de l'énergie de jour fournie par l'évaporateur), l'éclairage du meuble doit être prévu en dehors de la zone froide. D'une part, les lampes fluorescentes ont une mauvaise efficacité lumineuse à basse température, d'autre part, les luminaires sont des sources de chaleur et, par conséquent, augmentent les apports internes que l'évaporateur devra évacuer.

Les critères de choix liés à la vente des denrées

Bien évidemment, la toute première fonction d'un meuble frigorifique est de mettre en valeur des denrées afin qu'elles soient vendues. Les principaux critères de choix des meubles frigorifiques par rapport à la motivation de vente sont liés aux types :

• de denrées vendues;
• de vente;
• de magasin;
• de système frigorifique;
• de service.

Adaptation aux denrées vendues

Le choix des meubles frigorifiques liés aux types de denrées dépend principalement :

• de la nature des denrées elle-même, des emballages et du conditionnement;
• de la compatibilité des matériaux du meuble en contact avec les denrées;
• de la température de conservation nécessaire (imposée suivant les denrées);
• du mode de distribution du froid;
• du volume utile de stockage;
• de la hauteur minimale de chargement adaptée aux produits;
• ...

Adaptation à la forme de vente

Les meubles frigorifiques seront différents suivant :

• la politique commerciale soutenue aboutissant généralement au libre-service ou service traditionnel;
• qu'il s'agit d'alimentation générale ou spécialisée.

Adaptation à la surface de vente

Il faut prendre en compte :

• la grandeur du commerce, sa géométrie, le flux possible des clients,
• la présence ou non de "caddy's";
• les conditions d'ambiance (température, humidité, ...);
• la disposition des autres rayonnages;
• le "design" général du magasin;
• ...

Adaptation au système frigorifique

Le système frigorifique est lié à la configuration du magasin (en site urbain, rural, toiture plate, surface disponible à l'arrière du commerce ou pas, cave ventilée, ...). En effet, on ne peut pas se permettre, par exemple, de placer des condenseurs ou des compresseurs bruyants à l'extérieur en site résidentiel sans prendre des précautions préalables.

L'adaptation des meubles au système frigorifique suit la même logique :

• groupe incorporé au meuble ou pas;
• groupe de froid centralisé en toiture;
• condenseur à air ou à eau;
• ...

Adaptation au service

Il faut enfin tenir compte :

• de la robustesse;
• de la fiabilité;
• de la durée de vie;
• accessibilité avant arrière;
• souplesse d'utilisation;
• facilité de maintenance préventive et corrective;
• ...

Les critères de choix liés aux coûts

Il est important de citer les critères de choix liés aux différents coûts qu'il est nécessaire de prévoir avant de choisir tel ou tel type de meuble frigorifique.

Les coûts

Les principaux coûts sont naturellement :

• L'investissement qui comprend les meubles frigorifiques proprement dits, les systèmes frigorifiques, l'installation, la réception, ... On en déduit un coût global d'investissement annuel comprenant l'investissement lui-même et l'intérêt annuel du capital immobilisé.
  
  
• L'exploitation qui inclut le coût de l'énergie, les entretiens, le loyer annuel par rapport à la surface occupée par les meubles, les montants de police d'assurance couvrant les équipements et la perte des denrées. Sur le même principe que l'investissement, on en déduit un coût d'exploitation annuel.

Le coût total annuel est donné par la formule suivante :

coût total annuel = coût global d'investissement annuel + coût d'exploitation annuel

Les critères de choix spécifiques

Les critères de choix des meubles frigorifiques self-service se présentent sous forme de ratios spécifiques :

Le ratio "chargement" exprimé par la relation : chargement = coût total annuel / surface horizontale de chargement (2) [€/m²] Le ratio "exposition" exprimé par la relation : exposition = coût total annuel / surface d'exposition (3) [€/m²] Le ratio "ouverture" exprimé par la relation : ouverture = coût total annuel / l'ouverture d'exposition (4) [€/m²] Le ratio "volume" exprimé par la relation : volume = coût total annuel / volume utile [€/m³]

Les critères globaux de choix liés à l'énergie

Lors de projets de conception, l'aspect énergétique était auparavant négligé au profit naturellement de la vente. Vu l'augmentation constante des prix de l'énergie électrique et par une prise de conscience timide des problèmes d'environnement que cause la production de froid, c'est l'instant, le moment de réfléchir aux choix futurs permettant d'allier quatre éléments indissociables :

• la qualité du froid alimentaire;
• la vente;
• le confort des clients et du personnel;
• l'énergie.

Une ou des solutions radicales ?

Existe-t-il un bon compromis entre ces quatre facteurs ? Il existe une ou plusieurs solutions ! Le problème est qu'elles sont évidentes, mais semblent bloquer les commerçants et les responsables "marketing" des grandes et moyennes surfaces dans leur choix de meubles frigorifiques.

Peu importe les moyens et techniques mis en oeuvre, mais il suffit de prévoir le confinement ou l'enfermement du froid dans une boîte isolée pour améliorer directement l'efficacité énergétique du froid alimentaire. Certains magasins (ils se reconnaîtront) appliquent ce principe depuis déjà longtemps, d'autres se lancent timidement.

Confinement de l'ensemble du froid alimentaire ou pas ?

Confinement des produits frais dans une enceinte bien isolée

Meuble frigorifique ouvert.	Confinement et isolation légère (double vitrage).

Confinement et isolation importante (enceinte opaque).

Là où on arrive à l'optimum énergétique et thermique, c'est lorsque les produits frais sont confinés dans des espaces réfrigérés et isolés des zones de vente classique tempérée. En terme de confort, naturellement, ce n'est pas l'idéal bien que finalement ce n'est qu'une question d'organisation (prévoir une petite laine en été ne pose pas beaucoup de problème). Les pionniers dans ce domaine sont bien connus et adoptent ce principe depuis des années voire plus d'une décennie. On peut dire que ce concept est passé dans les moeurs aujourd'hui. Au vu des personnes rencontrées dans ce type de magasin, toutes les couches de la population y sont représentées. Ce n'est pas nécessairement une question de "standing" comme certains pourraient le laisser entendre.

Confinement des produits frais dans une enceinte légèrement isolée et vitrée

Un autre concept a vu le jour il n' y a pas longtemps. Dans un premier temps, on pourrait dire que la solution est mauvaise. A bien y regarder, elle se situe juste entre :

• les meubles frigorifiques ouverts qui absorbent un maximum de chaleur de l'ambiance de vente global au point que même en période chaude dans certains commerces on soit obligé de chauffer;
• et l'enceinte fermée et isolée du reste de l'ambiance globale de vente.

Ce concept serait-il le bon vieux compromis à la belge ?

(+) confinement des denrées dans une enceinte séparée du reste des surfaces de vente réduisant ainsi le risque de devoir chauffer ces surfaces par apport de froid trop important comme on l'observe pour l'instant avec la prolifération des meubles frigorifiques ouverts; la "cage" de verre est une approche marketing intéressante. Bien qu'il y fasse froid, l'impression d'inconfort est moins présente que dans une ambiance totalement occulte; si l'on pousse le concept plus loin on pourrait envisager de placer l'éclairage en dehors de l'espace en verre et, par conséquent de réduire les apports de chaleur produits par les luminaires. (-) l'isolation du vitrage est relativement faible. On pourrait espérer réaliser un coefficient de transmission thermique U des parois de l'ordre de 1,1 [W/m².K]. A noter qu'une isolation de 6 cm donne, elle, de l'ordre de 0,4 [W/m².K]; les ouvertures auraient pu être des lamelles verticales ou des portes automatiques, mais pas des rideaux d'air mettant en jeu des consommations électriques supplémentaires au niveau des ventilateurs.

Meubles ouverts ou fermés ?

Meubles frigorifiques négatifs horizontaux

Le choix de fermeture simple en plexiglas sur les gondoles négatives montre une solution rapidement rentable, car elle permet de réduire les consommations énergétiques de l'ordre de 30 à 40 % par rapport à un choix de meubles ouverts. Cette solution a été retenue en amélioration par une chaîne de distribution en Belgique sans observer de baisse du chiffre d'affaire significative. Dès lors, en conception, il semble plus évident de se lancer directement dans cette voie. En effet, ce qui rebute tout un chacun est le changement. Donc si cela marche en rénovation, il ne doit pas y avoir d'obstacle majeur en nouvelle conception.

Meubles frigorifiques positifs verticaux

C'est là que les anciens Belges s'empoignèrent, car le "client roi" doit pouvoir apprécier les denrées sans contrainte d'ouverture et de fermeture de porte. La question qui se pose immédiatement est de savoir pourquoi une méthode qui semble marcher avec le froid négatif ne fonctionne pas pour le froid positif. Est-ce une question :

• d'éducation à la consommation : on comprend que le froid négatif doit être confiné parce que les crèmes glacées fondent s'il n'y a pas de confinement du froid et que le froid positif peut être assimilé à la climatisation où les fenêtres peuvent rester ouvertes;
• d'investissement : le nombre de mètres linéaires de ce type de meubles frigorifiques étant important cela peut éventuellement rebuter les gérants de se lancer;
• ...

C'est une des questions qui reste en suspend.

Choix énergétique progressivement intéressant

Une des solutions intéressantes dans un magasin biologique d'une commune bruxelloise est le choix de placer des lamelles en matière plastique quasi transparentes. Cette technique, selon le gérant du magasin n'a pas l'air de freiner l'achat de denrées. Pour être tout à fait objectif, il est hésitant à protéger l'ensemble de ces meubles par ce type de confinement.

Si on considère que ces lamelles arrivent au même degré de protection que les rideaux de nuit, on peut considérer que les réductions de consommations énergétiques peuvent atteindre aussi 30 à 40 %.

Exemple. En analysant le graphique suivant issu d'une simulation (TRNSYS) de 50 mètres linéaires de meubles frigorifiques ouverts et verticaux maintenant aux frais des produits laitiers, on constate qu'en retirant les 7 000 [W] d'apport interne dû à l'éclairage pendant l'ouverture du magasin, le simple fait de placer des rideaux de nuit, on réduit de l'ordre de 40 % la demande en puissance de l'évaporateur à la machine de froid Si l'on considère que les protections de jour peuvent être assimilées à celle de nuit au niveau de la performance, on peut effectivement réduire de 40 % (dans ce cas-ci) les consommations énergétiques de l'installation de froid alimentaire.

Le choix délibéré de meubles frigorifiques verticaux positifs fermés par des portes vitrées pose naturellement le problème des prix.

Le choix des meubles

On n’insistera jamais assez sur la priorité à donner sur le choix de meuble frigorifique fermé !

Le choix des meubles frigorifiques s'inscrit presque toujours dans un cadre de sur-mesure pour les commerces de détail. Pour les moyennes et grandes surfaces, ce choix peut se réaliser dans des gammes plus standards. Quoi qu'il en soi, la motivation première, comme on l'a vu, est toujours liée à la conservation des denrées dans un environnement "hostile" pour elles.

Selon les différents critères énoncés ci-avant, un choix de meubles frigorifiques se dégage. Les fabricants classent en général les meubles selon :

• la température de conservation positive ou négative (quelle valeur) ?
• le type ouvert mixte ou fermé, vertical ou horizontal ?
• l'aménagement interne avec combien d'étagères, avec ou sans éclairage des tablettes, ...?
• 
  
• équipé d'un convection forcée ou pas ?
• équipé de porte vitrée, de rideau de nuit, de combien de cordons chauffants ?
• ...

Pour les marques reconnues sur le marché des meubles frigorifiques, la classification EUROVENT aide à standardiser les catalogues. Les fabricants classent donc les meubles par rapport :

• aux conditions d'ambiance de la zone de vente dans laquelle le meuble sera placé (classe d'ambiance);
• aux conditions de conservation des denrées au sein du meuble (régime de température des "paquets les plus chauds, les plus froids, ...);
• à leurs dimensions (nombre de mètres linéaires, hauteur, ...);
• au nombre d'étagères;
• à la présence d'éclairage;
• ...

Pour en savoir plus sur le classement des meubles frigorifiques ouverts selon EUROVENT, cliquez ici !

Pour en savoir plus sur le classement des meubles frigorifiques fermés selon EUROVENT, cliquez ici !

Température

La puissance frigorifique est donc toujours liée à une température d'évaporation qui permet de tenir la température de consigne au sein du meuble frigorifique. Le tableau suivant donne un aperçu des températures d'évaporation couramment rencontrées dans le froid alimentaire en fonction des températures de conservation.

Type de meuble Température de service interne au meuble frigorifique [°C] Température de l'évaporateur[°C] Froid positif + 6/+8 - 3 à - 5 + 4/+ 6 - 4 à - 10 + 2/+ 4 - 6 à - 12 0/+ 2 - 8 à - 14 Froid négatif - 18/- 20 - 30 à - 35 - 23/- 25 - 33 à - 38

Appréhender les dépenses énergétiques

L'évaluation du bilan thermique et énergétique permet de préciser la puissance frigorifique nécessaire pour combattre les agressions thermiques du meuble. La puissance frigorifique appliquée à des meubles linéaires et rapportée au mètre linéaire en [W/ml] est un ratio important souvent utilisé par les professionnels pour comparer la performance de différents meubles de même type, mais de marque différente (voir certification EUROVENT). Dans le cadre d'un dimensionnement, les bureaux d'étude ou fabricants s'appuient sur ces valeurs.

Pour en savoir plus sur l'évaluation du bilan énergétique des meubles frigorifiques, cliquez ici !

Pour se rendre bien compte de l'impact de son choix de meuble frigorifique en froid positif et négatif, il est nécessaire de rappeler brièvement les différents apports qui influencent les consommations énergétiques des meubles, à savoir :

• les apports externes;
• les apports internes.

Apports externes

Les agressions externes représentent une bonne partie des apports thermiques. Elles sont dues aux conditions d'ambiance (température et humidité) des zones de vente entourant les meubles.

On retrouve principalement :

• les apports de chaleur par les parois (convection de surface et conduction au travers des parois);
• les apports de chaleur par les ouvertures libres via ou pas le rideau d'air (induction de l'air de l'ambiance);
• les apports de chaleur par rayonnement des parois de l'ambiance avec celle du meuble.

Apports internes

Pour maintenir le meuble à température et dans des bonnes conditions de fonctionnement ainsi que pour rendre les denrées attrayantes, des apports internes sont produits.

On retrouve principalement :

• les apports de chaleur par l'éclairage ;
• les apports de chaleur par l'intégration des moteurs des ventilateurs dans le réseau de distribution d'air du meuble (le moteur chauffe);
• les apports de chaleur des cordons chauffants ;
• les apports de chaleur ponctuels par les systèmes de dégivrage .

Evaluation théorique des consommations journalières

L'évaluation théorique du bilan énergétique journalier prend en compte les modifications de régime des apports thermiques tels que l'éclairage pendant la journée, la réduction de l'induction lors de la mise en place du rideau de nuit après la fermeture du magasin, les dégivrages, ..., sur une période de 24 heures. Cette période est la même que celle utilisée par EUROVENT pour caractériser les meubles frigorifiques.

Meuble frigorifique vertical positif : bilan énergétique journalier.
Meuble frigorifique négatif : bilan énergétique journalier.

EUROVENT site

Les certifications énergétiques sont en général des initiatives volontaires de la part des constructeurs pour permettre aux bureaux d'études, fournisseurs et utilisateurs de choisir correctement leurs équipements en comparant des pommes avec des pommes dans le cadre d'une concurrence saine. Une certification est accordée à un fabricant lorsque l'équipement testé selon un protocole de mesure préétabli, identique pour tous les équipements de la même famille et basé sur les normes EN en vigueur.

Caractéristiques certifiées

Dans le domaine de l'HVACR (Heating Ventilation Air Conditioning and Refrigeration), une certification qui donne une bonne garantie de qualité notamment au niveau énergétique est EUROVENT. Les exigences des fabricants, à savoir la puissance, la consommation d'énergie et le niveau sonore sont correctement évalués dans le cadre de la demande de certification, et ce, conformément aux normes EN en vigueur.

Pour les meubles frigorifiques, la certification EUROVENT porte plus particulièrement sur les caractéristiques de performances énergétiques suivantes :

• la consommation d'énergie électrique de réfrigération REC (du groupe de froid) en [kWh/j];
• la consommation d'énergie électrique directe DEC (avec 12 heures d'éclairage) en [kWh/j]. Attention que pour les meubles à groupe de condensation incorporé, DEC est égale à la somme de toutes les énergies électriques consommées par le meuble frigorifique incluant l'énergie du compresseur ;
• la consommation d'énergie électrique totale TEC en [kWh/j], avec :
  • TEC pour les meubles à groupe de condensation séparé = REC + DEC ;
  • TEC pour les meubles à groupe de condensation incorporé = DEC.

	Pour en savoir plus sur l'évaluation des performances énergétiques des meubles frigorifiques ouverts, cliquez ici !
	Pour en savoir plus sur l'évaluation des performances énergétiques des meubles frigorifiques fermés, cliquez ici !

Valeurs européennes moyennes TEC / TDA

Le tableau ci-dessous donne un exemple des valeurs moyennes des consommations pour le marché européen. Les valeurs ont été collectées et moyennées par le groupe WG14 d'Eurovent / Cecomaf sur la base des chiffres fournis par les fabricants et l'expérience terrain.

Les valeurs ont été établies pour les classes de température des paquets M définies en laboratoire :

Famille de meubles	Classe de température du meuble (classe de l'ambiance + denrée)	Moyenne européenne TEC /TDA [kWh/jour.m²]
Pour meubles à groupe de condensation incorporé
IHC1, IHC2, IHC3, IHC4	3H2	8,2
	3H2	9,6
IVC1, IVC2, (IVC3)	3H2	17,3
	3H2	21,0
IVC4	3M1	13,9
IHF1, IHF3, IHF4	3L3	21,5
	3L1	36,0
IHF5, IHF6	3L1	17,8
IVF4	3L1	30,5
IYF1, IYF2, IYF3, IYF4	3L3	32,3
IYM6	3H2/3L1	25,3
Pour meubles à groupe de condensation séparé (à groupe extérieur)
RHC1	3H	6,2
RHC1	3M2	6,7
RHC3, RHC4	3H	5,5
RHC3, RHC4	3M2	5,8
RVC1, RVC2	3H	10,1
RVC1, RVC2	3M2	12,3
RVC1, RVC2	3M1	13,4
RVC3	3H	13,8
RHF3, RHF4	3L3	13
RVF4	3L1	28,5
RVF1	3L3	29

• H = horizontal
• V= vertical
• Y = combiné
• C = réfrigéré
• F = surgelé
• M = multi-température
• A = assisté
• S = libre service
• R = groupe de condensation séparé
• I = groupe de condensation incorporé

Source EUROVENT.

Consommation énergétique certifiée

Actuellement, la plupart des constructeurs, comme le montre le chapitre précédent, se fient aux résultats donnés par la certification EUROVENT. La méthode d'essai est très précise et permet, entre autres, de déterminer :

• la qualité du meuble pour maintenir les températures escomptées à l'intérieur du volume utile de chargement ;
• les consommations énergétiques globales.

Les essais sont réalisés dans des conditions de températures et d'humidité précises.

Exemple. Un meuble RVC1 travaillant dans une classe de température 3H2 signifie que : le type d'application est 1; à savoir : Réfrigéré, semi-vertical la température et l'humidité de l'ambiance dans laquelle est plongé le meuble est : Classes de climat des chambres test Température sèche [°C] Humidité relative [%] Point de rosée [°C] Humidité absolue [gd'eau/kgair sec] 0 20 50 9,3 7,3 1 16 80 12,6 9,1 2 22 65 15,2 10,8 3 25 60 16,7 12 4 30 55 20 14,8 5 27 70 21,1 15,8 6 40 40 23,9 18,8 7 35 75 30 27,3 8 23,9 55 14,3 10,2 les températures souhaitées au niveau des denrées sont : Classe de température des paquets tests La plus haute température du paquet test le plus chaud doit être < [°C] La plus basse température du paquet test le plus froid doit être > [°C] La plus basse température du paquet test le plus chaud doit être < [°C] L1 -15 - -18 L2 -12 - -18 L3 -12 - -15 M1 5 -1 - M2 7 -1 - H1 10 +1 - H2 10 -1 - pour un type de meuble précis, on détermine la consommation énergétique moyenne : Famille de meubles Classe de température du meuble (classe de l'ambiance + denrée) Moyenne européenne TEC /TDA [kWh/jour.m²] Pour meubles à groupe de condensation séparé RVC1, RVC2 3H 10,1 H = horizontal V= vertical Y = combiné C = réfrigéré F = surgelé M = multi-température A = assisté S = libre service R = groupe de condensation séparé I = groupe de condensation incorporé Source EUROVENT. La valeur de 10,1 [kWh/jour.m²] est donc une consommation moyenne établie pour l'ensemble des meubles verticaux positifs à groupe de froid séparé et à étagères. Lorsqu'on analyse de plus près un cas spécifique de meuble, EUROVENT donne les valeurs suivantes pour un RCV1 3H2 : Modèle Réfrigérant Agencement interne Nombre d'étagères Rideau de nuit DEC pour 12 heures d'éclairage [kWh/jour] REC [kWh/jour] Surface totale d'exposition TDA [m²] TEC/TDA [kWh/jour.m²] ... R404A TNLS (ou étagères horizontales non éclairées 1 ou 2 non 6,46 27,7 2,73 12,5 Sachant que ce type de meuble a une ouverture TDA de 2,73 [m²] pour une longueur L de 2,95 [m], on peut évaluer la puissance moyenne absorbée par le meuble. Soit : Pmoyen = TEC x (TDA / L) / 24 [kW/ml] (où ml = mètre linéaire) Pmoyen = 12,5 [kWh/jour.m²] x (2,73 [m²] / 2,1 [m]) / 24 [h/jour] Pmoyen = 0,670 [kW/ml] Tout ceci signifie que les essais aboutissant à une certification du meuble frigorifique sont réalisés dans des conditions d'ambiance tout à fait particulières. Cette certification est naturellement nécessaire pour permettre aux bureaux d'études en technique spéciale ou au maître d'ouvrage de pouvoir comparer les meubles de même classe ou de même famille ensemble. Les résultats des mesures des consommations énergétiques sont des moyennes, mais ne représentent pas les consommations réelles en fonction des conditions ambiantes de température et d'humidité variables à l'intérieur du commerce.

Puissance frigorifique nécessaire

Une fois le choix des meubles effectué, on peut déterminer assez aisément par les catalogues la puissance frigorifique nécessaire pour son application. Cette puissance conditionnera la valeur de la puissance de l'évaporateur et naturellement celle du compresseur associé.

Exemple. Un commerçant aimerait investir dans un meuble frigorifique vertical ouvert pour une application en froid positif. Un catalogue de fabricant propose différentes longueurs disponibles pour ce type d'application. La proposition suivante fait l'affaire du commerçant : 3H1 MNLS L250. Puissance Classe 3 - 25°C / 60 % d'humidité relative Type de meuble Classe de conservation Aménagements internes Température d'évaporation [°C] W/m Puissance frigorifique [W] L125* .... L250 L375 3M2 HLNS -8 1 245 1 555 ... 3 110 5 495 3H2 -4 1 120 1 400 ... 2 810 4 950 ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3M1 HLNS -9 1 695 2 120 ... 4 240 6 355 3M2 HLNS -6 1 460 1 825 ... 3 650 5 480 MNLS -8 1 715 2 145 ... 4 285 6 425 3H1 HLNS -3 1 380 1 720 ... 3 450 5 170 MNLS -4 1 535 1 915 ... 3 840 5 755 HNLS = avec étagères non éclairées MNLS = avec miroir et étagères non éclairées * Longueur de meuble [L125 = 125 cm] Source Constan. On se rend compte que la puissance frigorifique spécifique du meuble retenu est de 1 535 [W/m]. Remarque : énergie Dans le cadre d'une campagne de dimensionnement énergétique, on prévoit de déterminer, sur base de la puissance spécifique donnée dans le catalogue, la consommation énergétique journalière [kWh/jour.m²] du meuble et de la comparer à la valeur moyenne européenne TEC/TDA pour le même type de meuble. Le site d'EUROVENT donne pour ce type de meuble une consommation TEC/TDA de 9,05 [kWh/jour.m²] à comparer à la valeur européenne moyenne TEC/TDA qui est de 13,8 [kWh/jour.m²]. A première vue, ce type de meuble répond correctement aux critères énergétiques donnés par EUROVENT. Attention qu'il est important de connaître la puissance des meubles éclairage compris. En effet, le calcul du TEC/TDA tient compte de la consommation de l'éclairage à raison de 12 heures par jour. Or dans l'exemple pris, les consommations d'éclairage sous les étagères ne sont pas reprises. Le constructeur renseigne : une puissance supplémentaire à ajouter à la puissance froid de 30 [W/ml]. Pour ce type de meuble, si on considère 5 étagères, le supplément de puissance dû à l'éclairage est de 30 [W/ml] x 5 = 150 [W/ml]. Le catalogue nous renseigne une hauteur de meuble de 1,8 [m]. La valeur de la consommation pour 12 heures de fonctionnement par jour de l'éclairage est alors de : TEC / TDA = ((150 [W/ml] x 12 [heures/jour]) / 1,8 [m]) + 9,05 [kWh/m².jour] TEC / TDA = 1 000 [Wh/m².jour] + 9,05 [kWh/m².jour] TEC / TDA = 10,05 [kWh/m².jour] On constate que le rapport TEC/TDA du meuble considéré reste toujours en deçà de la valeur de 13,8 [kWh/jour.m²] proposée par EUROVENT. une température d'évaporation à abaisser en fonction de la présence ou pas d'éclairage. pour chaque lampe présente sous les étagères, il faut abaisser la température d'évaporation de l'ordre de 0,5°C avec une limite basse de -10°C.

Puissance spécifique pour différents types de meubles

Suivant le type de meuble frigorifique, la puissance spécifique est la puissance frigorifique à l'évaporateur par mètre linéaire de meuble, unité souvent rencontrée dans le froid alimentaire.

Comme on l'a vu plus haut, une manière souvent utilisée pour classifier les meubles frigorifiques, est de se baser sur la puissance frigorifique spécifique ou la puissance frigorifique par mètre linéaire ou par module de porte en fonction des conditions classiques définies par EUROVENT (température d'ambiance de 25°C et une humidité relative de 60 %).

Meuble frigorifique à applications positives

Famille de meubles	Surface d'exposition [m²/ml]	Température de service [°C]	Puissance frigorifique spécifique [kW/ml]
Vitrine service par le personnel en convection naturelle	0,8	2 à 4	0,2 à 0,25
Vitrine service par le personnel en convection forcée			0,25 à 0,28
Comptoir horizontal self-service en convection	0,9	0 à 2	0,4 à 0,43
Meuble vertical self-service en convection forcée	1,3	4 à 6	1,2 à 1,3

Meuble frigorifique à applications négatives

Famille de meubles	Type de rideau d'air	Surface d'exposition [m²/ml] ou [m²/porte]	Température de service [°C]	Puissance frigorifique spécifique [kW/ml]
Gondole self-service en convection forcée	horizontale, asymétrique, laminaire	0,8	-18 à -20	0,42 à 0,45
Vitrine service par le personnel en convection forcée	horizontal, asymétrique, laminaire	1,1	-23 à -25	0,63 à 0,67
Meuble vertical self-service en convection	verticale, à 3 flux parallèles, turbulents	1,1	-18 à -20	1,9 à 2,1
Meuble vertical self-service en convection forcée	portes vitrées, rideau d'air interne turbulent	0,84	-23 à -25	0,8 0,86

Variation des paramètres de dimensionnement par rapport à la classe d'ambiance

Cas d'un type de meuble vertical positif

La puissance frigorifique et la température d'évaporation varient en fonction de la température et du taux d'humidité de l'ambiance dans laquelle les meubles seront placés (classe d'ambiance). En général, la classe d'ambiance qui est prise comme référence pour les essais en laboratoire (EUROVENT utilise cette classe) est la classe 3 (25°C, 60 % d'humidité relative).

Exemple. Le tableau suivant montre les variations de puissance et de température et sert de référence au dimensionnement dans ce cas-ci des meubles verticaux positifs ouverts. 0: puissance frigorifique en classe 3 T0 : température d'évaporation en classe 3 Tmin : température de service en classe 3 Classe d'ambiance Température d'ambiance Humidité d'ambiance Facteur de correction de la puissance frigorifique Correction de la température d'évaporation [°C] [% HR] 2 22 65 0x 0,88 T0+ 1,5°C Tmin+ 1,5°C 3 25 60 Référence 4 30 55 0x 1,22 T0- 2,5°C Tmin- 2,5°C 6 27 70 Source Constan.

Cas d'un type de meuble mixte négatif

La puissance frigorifique et le nombre de dégivrages varient en fonction de la température et du taux d'humidité de l'ambiance dans laquelle les meubles seront placés (classe d'ambiance). Tout comme les meubles à applications positives, la classe d'ambiance qui est prise comme référence pour les essais en laboratoire (EUROVENT utilise cette classe) est la classe 3 (25°C, 60 % d'humidité relative).

Exemple. Le tableau suivant montre les variations et de nombre de dégivrages et sert de référence au dimensionnement dans ce cas-ci des meubles verticaux mixtes négatifs. 0: puissance frigorifique en classe 3 T0 : température d'évaporation en classe 3 Tmin : température de service en classe 3 Classe d'ambiance Température d'ambiance Humidité d'ambiance Facteur de correction de la puissance frigorifique Correction de la température d'évaporation Dégivrage - [°C] [% HR] 2 22 65 0x 0,96 Référence 1 3 25 60 Référence 1 4 30 55 0x 1,2 2 6 27 70 Source Constan.

Le choix des portes des meubles fermés

Si vos optez pour un choix de meuble frigorifique fermé, les problèmes de conservation des denrées et de consommation énergétique se simplifient énormément. Beaucoup diront que c'est aux dépens de la vente, de l'ergonomie, de la convivialité, ... Il n'empêche, par une campagne de sensibilisation bien orchestrée, la réduction des consommations énergétiques couplée avec un accroissement de la garantie de qualité de conservation des denrées, dues au choix de meubles fermés peut se révéler être un outil marketing "puissant".

La sensibilisation à l'énergie serait-elle une force de vente ? Tout pourrait porter à y croire.

Les fermetures vitrées permettent de voir les denrées. Mais il faut être correct, le rapport entre les denrées et le client n'est pas aussi puissant que lorsqu'on choisit un meuble ouvert (besoin de "toucher" très facilement les denrées).

Meuble vertical fermé self-service.

Pour les convaincus, le choix d'un meuble équipé d'une porte vitrée, même pour les applications positives, doit prendre en compte la qualité du vitrage et des châssis de porte dans le sens où :

• ils garantissent le confinement de l"espace froid;
• ils maîtrisent les problèmes de condensation au niveau des points froids.

Les vitrages

Les vitrages sont choisis pour éviter à la fois la condensation interne et externe, et réduire les apports externes de l'ambiance de vente par radiation principalement.

Plusieurs types de vitrage existent sur le marché. Par exemple, un fabricant de verre propose le vitrage suivant :

Le vitrage est double; la face 2 est une couche à la fois basse émissivité et soumise à une tension DC (courant continu) permettant de réduire les risques de condensation sur la face 1; attention que le fabricant n'aborde pas le risque de condensation sur la face 4 du vitrage lors de l'ouverture de la porte. Une hypothèse peut être émise en supposant que par convection la couche chauffante transmette sa chaleur à la face 3 et ensuite par conduction à la face 4.

On veillera donc à se renseigner :

• quelles sont les consommations énergétiques des couches conductrices des vitrages ?
• l'application de la tension aux bornes de la couche est-elle permanente ou peut-elle être interrompue lorsque la porte reste fermée en certains temps ?

En effet, tout apport prolongé de chaleur se répercute sur le bilan thermique et énergétique du meuble favorisant naturellement la surconsommation de la machine frigorifique.

Répartition des températures sur la face 2 du vitrage.	Connexions des alimentations des couches conductrices.
Source : Schott.

Les châssis

Les châssis sont aussi soumis au risque de condensation et de gel pour les meubles à application négative; raison pour laquelle les châssis sont équipés, eux aussi, de cordons chauffants évitant le blocage des portes au niveau des joints de porte. Il est intéressant de se renseigner si l'alimentation électrique des cordons chauffants est permanente ou pas.

Alimentation cordon chauffant.

Source Constan.

Le choix du type de rideau d'air des meubles ouverts

Comme souvent mentionné le point faible des meubles frigorifiques ouverts est naturellement la difficulté de maintenir une température interne basse au sein du meuble par rapport à une ambiance des zones de vente de l'ordre de 20°C, soit un écart de température pouvant aller jusqu'à 50°C voire plus dans certaines conditions.

Ecart de température au niveau des meubles frigorifiques positif et négatif.

Si la décision finale ne sait pas échapper au choix d'un meuble frigorifique ouvert, il faudra prévoir en base un rideau d'air performant surtout pour les meubles verticaux qui sont beaucoup plus sensibles aux variations du taux d'induction de l'air ambiant.

Pour en savoir plus sur l'évaluation des performances énergétiques du rideau d'air, cliquez ici !

Le choix du type de rideau d'air est principalement fonction de :

• la position de l'ouverture du meuble (horizontale, verticale, inclinée, ...);
• la longueur de l'ouverture;
• l'écart de température

Les fabricants proposent généralement le choix entre un rideau d'air simple ou double tout en sachant que le rideau d'air double augmente le nombre de ventilateurs dans le meuble afin de maintenir un taux d'induction correct (un taux d'induction souvent rencontré dans la pratique se situe aux alentours des 0,1 à 0,2).

Exemple. Le tableau suivant montre, pour un type de meuble vertical positif ouvert, les caractéristiques des ventilateurs dimensionnés pour assurer la stabilité du ou des rideaux d'air. Standard Nombre de rideaux d'air Longueur du meuble [cm] Nombre de ventilateurs Puissance des ventilateurs [W] 1 125 2 76 188 2 76 250 3 114 375 4 152 2 125 3 114 188 5 190 250 6 228 375 9 342 Source Constan. Suivant l'exemple ci-dessus, on constate que le choix du type de rideau d'air n'est donc pas anodin puisque dans certains cas la puissance des ventilateurs est plus que doublé. A noter qu'en principe la puissance frigorifique de l'évaporateur ne doit pas être renforcée puisque les ventilateurs supplémentaires sont placés en dehors de l'enceinte froide du meuble et ne participent donc pas à l'augmentation des apports internes. Selon les dires d'un installateur, l'efficacité des doubles rideaux n'est pas probante. Néanmoins, la prudence nécessite que lors d'un projet d'acquisition de meubles frigorifiques le commerçant demande des précisions quant à la puissance frigorifique du meuble par rapport à la consommation électrique supplémentaire des ventilateurs du second rideau.

Exemple. Le tableau suivant montre, pour un type de meuble vertical positif ouvert, les puissances frigorifiques spécifiques pour un simple ou un double rideau d'air. Classe 3 - 25°C / 60 % d'humidité relative Type de meuble Classe de conservation Aménagements internes Température d'évaporation [°C] Puissance froid spécifique [W/m] rideau simple 3M2 HLNS -8 1 390 3H2 -4 1 200 ... ... ... ... ... rideau double 3M1 HLNS -9 1 630 3M2 HLNS -6 1 370 MNLS -8 1 610 3H1 HLNS -3 1 295 MNLS -4 1 445 HNLS = avec étagères non éclairées MNLS = avec miroir et étagères non éclairées Source Constan. On constate que le rideau double nécessite une puissance frigorifique plus importante de l'ordre de 15 % dans ce cas-ci.

Le choix du système de dégivrage

Quand on parle de système de dégivrage, on parle surtout d'un système d'optimisation du fonctionnement du meuble frigorifique par rapport au dégivrage nécessaire :

• dans le cas des applications positives, un régulateur intégré au meuble permettra l'optimisation du temps de coupure de l'alimentation de l'évaporateur;
• dans le cas des applications négatives, le même régulateur permettra d'optimiser le temps d'alimentation de la résistance électrique.

Des techniques comme la détection de la fin du palier de fusion de la glace ou du givre par exemple, permettent de réduire au maximum ce temps de dégivrage.

Le choix de la protection de nuit des meubles ouverts

L'ouverture des meubles frigorifiques sur la zone de vente est un enjeu majeur sur la gestion à la fois thermique et énergétique du meuble. Tout serait beaucoup plus simple si ces ouvertures étaient fermées par des portes isolées. Seulement, comme maintes fois signalées, l'ouverture libre des meubles est un argument visiblement de poids pour la vente. Les différentes parades pour limiter les apports par les ouvertures sont reprises dans le tableau suivant en s'inspirant de la littérature (Meubles et vitrines frigorifiques, G. Rigot; PYC édition; 2000) :

Type de meuble	Type d'application	Période de jour	période de nuit	Réduction des consommations énergétiques
Horizontal	négative	rideau d'air	rideau de nuit	8 à 15 %
			couvercle simple	15 à 30 %
			couvercle isolé	25 à 45 %
Vertical	positif	rideau d'air	rideau de nuit	12 à 30 %
			porte vitrée	-
	négatif	porte vitrée	porte vitrée	25 à 30 %

Rideau de nuit

En partant du principe que pour certaines applications, l'ouverture du meuble doit rester libre, les constructeurs de meubles ont développé la protection de nuit ou "rideau de nuit".

Le fait de tirer le rideau de nuit à la fermeture du magasin transforme, en simplifiant, les apports par induction et rayonnement au travers du rideau d'air du meuble en apports par pénétration au travers d'une paroi mince ; la face interne de la paroi étant fortement ventilée (résistance thermique d'échange superficiel R_i de l'ordre de 0,43 m².K/W) et la paroi externe peu ventilée (résistance thermique d'échange superficiel R_e de l'ordre de 0,125 m².K/W). Pour une épaisseur de rideau faible (rideau synthétique l'épaisseur e de l'ordre de 3 mm) la résistance thermique du rideau est faible (R₁ = e/ de l'ordre de 1). La résistance thermique totale de la paroi R_T est donnée par la relation suivante :

RT = Re + R1 + Ri [m².K/W] RT = 0,043 + 0.125 + faible RT ~ 0,125 [m².K/W]

Le coefficient de transmise thermique global U de la paroi s'exprime par la relation suivante :

U = 1 / RT U = 1 / 0,125 U ~ 8 à 10 [W/m².K]

La simulation du passage d'un régime d'induction de journée à un régime par pénétration au travers du rideau de nuit en laissant l'éclairage allumé la nuit donne les résultats suivants :

On constate que la réduction des apports par induction est de l'ordre de 37 %. Des monitorings effectués dans le cadre de campagnes de mesures énergétiques menées par Enertech pour l'Ademe en France ont montré que la principale consommation de nuit des meubles frigorifiques ouverts positifs était due à l'induction. En effet, les meubles, à l'époque du monitoring n'étaient pas équipés de rideau de nuit. Leurs estimations de réduction de la consommation énergétique de nuit avec la pose de "couverture de nuit" était de l'ordre de :

• 35 % en période chaude;
• 28 % en période froide.

Ces informations recoupent d'autres résultats de campagne de mesure des consommations énergétiques.

Le choix de l'éclairage

L'éclairage intensif des meubles est-il un critère de vente ?

On sait aussi que les apports internes comme l"éclairage régissent la puissance frigorifique nécessaire au maintien des températures au sein des meubles. La présence d'éclairage au sein du meuble non seulement représente une consommation électrique en soi mais nuit aussi à la consommation énergétique des groupes de production de froid. En simplifiant, le commerçant passe deux fois à la caisse. Pour tant soi peu que l'efficacité de la production de froid ne soit pas optimisée, sa consommation énergétique sera double.

Eclairage de tablette au sein du meuble.

Le placement d'éclairage dans l'enceinte même réfrigérée est une mauvaise chose en soi. En effet, la plupart du temps, les constructeurs de meubles frigorifiques utilisent des lampes fluorescentes. Le problème est que ce type de lampes a une basse efficacité lumineuse aux basses températures comme le montre la figure suivante :

Efficacité lumineuse en fonction de la température ambiante.

Composition fronton.

Extrait d'une étude de cas

En réalisant le monitoring des consommations hebdomadaires essentiellement électriques des installations de froid alimentaire, on peut tout de suite évaluer l'influence de l'éclairage des meubles sur leur bilan énergétique.

L'étude de cas réalisée par Enertech pour l'Ademe (France) sur un supermarché de 1 500 m² nous enseigne un certain nombre de choses par rapport à cet éclairage.

Les courbes hebdomadaires et journalières nous informent que les consommations de froid positif sont principalement influencées ici par l'éclairage et le climat. En effet, on voit que l'allumage de l'éclairage perturbe nettement la production de froid. Les fronts raides descendant et montant sur le temps de midi montrent cette influence. Il faut toutefois rester prudent car on voit nettement que le climat intervient (surtout en période chaude comme c'est le cas ici).

La simulation dynamique réalisée au moyen de TRNSYS nous montre que l'éclairage est responsable de l'augmentation des consommations énergétique à hauteur de ~10 %.

Actuellement, certaines grandes surfaces effectuent des essais afin de voir quel est l'impact de la suppression de l'éclairage dans les meubles frigorifiques sur la vente. Les résultats ne sont pas encore disponibles.Les luminaires placés en dehors de l'enceinte réfrigérée, quant à eux, sont plus efficaces dans le sens où ils n'interviennent pas comme apports internes dans le bilan frigorifique du meuble mais en plus fonctionnent dans une plage de température où le flux lumineux est meilleur.