Super frigo électrique
posted on 12 October 2010 17:48
Bonjour à tous,
Voyons plus avant ce que peut être un frigo sur un bateau à voiles.
J'ai un ami qui vient de commander un bateau et il ne sait pas encore quel frigo électrique il va choisir.
En préalable vous pouvez savoir ma conviction que les énergies seront au cœur des questions qui feront ce que le XXIème siècle sera. Se tenir à l'écart de ces préoccupations c'est se perdre par avance.
Le vide si possible
Pour le compartiment frigo de mon ami, le meilleur isolant c'est le vide.
Ensuite vient le polyuréthane, puis toutes les laines de verre, de roche, de mouton, de bois, de cellulose, de chanvre, de lin, de coton, etc. Vient plus loin le bois lequel est quatre fois et demi moins performant que les laines précitées.
Le béton et toutes les maçonneries ça vaut rien, et le pire c'est le graphène dont il faut une épaisseur de 5 kilomètres pour une performance équivalente à celle de 40 millimètres de laine de mouton ! Mais le graphène a un avantage lorsqu'on s'y intéresse c'est qu'il conduit au Prix Nobel.
La performance thermique d'un matériaux est caractérisée par sa Conductivité thermique lamda (λ), Ce coefficient est indépendant des épaisseurs mises en œuvre et c'est à lui qu'il faut s'intéresser pour comparer un matériaux par rapport à un autre.
Je vous livre les valeurs moyennes pour la Conductivité thermique lamda (λ) des matériaux cités ci-dessus.
L'unité c'est le W/m·K (watt par mètre et par degré kelvin ou celcius) :
- Polyuréthane 0,025
- Laines de verre, de roche, de mouton, de bois, de cellulose, de chanvre, de lin, de coton, etc 0,040
- Bois 0,180
- Béton 1,500
- Graphène 5000,000
Pour le vide, λ égale théoriquement zéro. Donc isolation absolue et parfaite. En réalité, le vide n'est jamais total et il s'initie un phénomène de convection entre les parois. Il y a aussi un phénomène de rayonnement entre ces mêmes parois. Et des pertes structurelles via les pattes de fixation par exemple.
Mais au bilan, c'est le vide qui présente les meilleures performances. Loin devant.
Pour les autres matériaux, des liens :
http://fr.ekopedia.org/Conductivit%C3%A9_thermique
http://www.energieplus-lesite.be/energi … _10453.htm
Rappelons ici que les lames d'air ne peuvent pas être entendue comme isolantes contrairement à ce que certaines assertions populaires énoncent. Je vous épargne la démonstration. Sachez seulement que 50 mm d'air emprisonné en caisson étanche ça performe comme 7 mm de laine de mouton, de verre, etc (oui, sept millimètres). Si la lame d'air est ventilée, alors c'est équivalent zéro !
Le concept des frigos "tropicalisés" date du milieu du XXème siècle. Mieux isolés et protection de l'électronique contre l'humidité. C'est bien ça. Lorsque l'on y regarde de près, les frigos "tropicalisés" restent des gouffres énergétiques.
Étude de cas simplifiée
Si les parois du frigo totalisent une surface de 1 mètre carré, et si elles ne sont constituées que de 40 mm de laine de mouton, de verre ou autre, elles vont disperser 1 watt par mètre carré et par degré (kelvin ou celcius). C'est la valeur du Coefficient de Transmission Surfacique Uc d'une telle paroi, dans un tel matériaux pour un λ de 0,040 et pour cette épaisseur précise.
Si le frigo est à 5°C et le bateau à 25°C, le frigo dispersera à travers les parois 20 watts. Le calcul est facile.
Avec un rendement du compresseur d'un facteur 2 (c'est une pompe à chaleur mais je n'en sais rien en fait) le frigo va manger une moyenne permanente de 10 watts sur la batterie ; soit sous 12 volts 0,83 ampère ce qui est BEAUCOUP.
Pour consommer 2 W cad 0,17 A sous 12 V, il faut 240 mm de laine ; un peu moins de polyuréthane (de l'ordre de 180 mm).
Notez que 240 mm de laine, c'est ce qui ce qui est posé sur les murs d'une maison passive. À l'allemande. C'est commun outre-Rhin.
Une maison allemande subit une amplitude de température de 20°C les quelques mois de plein hiver. Pour un frigo, sous les tropiques, les 20°C d'amplitude ce sera tous les jours, toutes les nuits, toute l'année !
Il existe des sociétés spécialisées dans l'injection de polyuréthane. Une fois à pied d'œuvre, ils en auront pour cinq minutes de travail.
Les grosses bouteilles thermos sous vide sont parfaites pour faire frigo, il y en a dans les labos de biologie ou les labos pharmaceutiques. Il existe aussi des panneaux sous vide mais qui ne peuvent pas être découpés ; c'est sur mesure.
Si les parois doivent faire 240 mm d'épaisseur, le couvercle supérieur du frigo fera lui au moins 240 mm d'épaisseur ; c'est toujours via le dessus que les pertes sont les plus importantes par unité de surface.
Frigo gigogne
Une autre piste à explorer, c'est le gigogne.
Un premier compartiment, plus petit, contenant l'évaporateur et les produits alimentaires les plus fragiles, le lait, le poisson, la viande, la levure pour le pain. Ce compartiment est tenu à 5°C. Puis un second compartiment à plus ou moins 15°C, construit sur toute la périphérie du premier, lequel contient une bouteille de vin, les tomates, le fromage, le chocolat et même le beurre en cours.
Le second compartiment ne contient pas de système de refroidissement actif. Il est passif. C'est le calcul, selon la géométrie de l'ensemble, qui détermine ce que doivent être la composition et les épaisseurs des parois des deux compartiments pour obtenir un tel résultat lorsque le frigo number one est à 5°C et l'ambiance du bateau à 25°C.
Parfois, lorsque je vois ce qui est proposé rapporté à ce qu'est le besoin objectif, je me dis que nombre de bateaux sont construits pour naviguer sur leurs aussières, à quai. Et lorsqu'ils sont en mer, ils sont fait pour naviguer au moteur à explosion à gasoil de pétrole qui empêche de dormir et qui pue au portant juste pour tenir la batterie pleine.
J'aime beaucoup les architectes de mer et les chantiers, mais je me dis quelquefois qu'ils méritent qu'on les taquine un peu ; et beaucoup lorsque l'on fait un gros chèque pour partir courir les océans.
jpla
Voyons plus avant ce que peut être un frigo sur un bateau à voiles.
J'ai un ami qui vient de commander un bateau et il ne sait pas encore quel frigo électrique il va choisir.
En préalable vous pouvez savoir ma conviction que les énergies seront au cœur des questions qui feront ce que le XXIème siècle sera. Se tenir à l'écart de ces préoccupations c'est se perdre par avance.
Le vide si possible
Pour le compartiment frigo de mon ami, le meilleur isolant c'est le vide.
Ensuite vient le polyuréthane, puis toutes les laines de verre, de roche, de mouton, de bois, de cellulose, de chanvre, de lin, de coton, etc. Vient plus loin le bois lequel est quatre fois et demi moins performant que les laines précitées.
Le béton et toutes les maçonneries ça vaut rien, et le pire c'est le graphène dont il faut une épaisseur de 5 kilomètres pour une performance équivalente à celle de 40 millimètres de laine de mouton ! Mais le graphène a un avantage lorsqu'on s'y intéresse c'est qu'il conduit au Prix Nobel.
La performance thermique d'un matériaux est caractérisée par sa Conductivité thermique lamda (λ), Ce coefficient est indépendant des épaisseurs mises en œuvre et c'est à lui qu'il faut s'intéresser pour comparer un matériaux par rapport à un autre.
Je vous livre les valeurs moyennes pour la Conductivité thermique lamda (λ) des matériaux cités ci-dessus.
L'unité c'est le W/m·K (watt par mètre et par degré kelvin ou celcius) :
- Polyuréthane 0,025
- Laines de verre, de roche, de mouton, de bois, de cellulose, de chanvre, de lin, de coton, etc 0,040
- Bois 0,180
- Béton 1,500
- Graphène 5000,000
Pour le vide, λ égale théoriquement zéro. Donc isolation absolue et parfaite. En réalité, le vide n'est jamais total et il s'initie un phénomène de convection entre les parois. Il y a aussi un phénomène de rayonnement entre ces mêmes parois. Et des pertes structurelles via les pattes de fixation par exemple.
Mais au bilan, c'est le vide qui présente les meilleures performances. Loin devant.
Pour les autres matériaux, des liens :
http://fr.ekopedia.org/Conductivit%C3%A9_thermique
http://www.energieplus-lesite.be/energi … _10453.htm
Rappelons ici que les lames d'air ne peuvent pas être entendue comme isolantes contrairement à ce que certaines assertions populaires énoncent. Je vous épargne la démonstration. Sachez seulement que 50 mm d'air emprisonné en caisson étanche ça performe comme 7 mm de laine de mouton, de verre, etc (oui, sept millimètres). Si la lame d'air est ventilée, alors c'est équivalent zéro !
Le concept des frigos "tropicalisés" date du milieu du XXème siècle. Mieux isolés et protection de l'électronique contre l'humidité. C'est bien ça. Lorsque l'on y regarde de près, les frigos "tropicalisés" restent des gouffres énergétiques.
Étude de cas simplifiée
Si les parois du frigo totalisent une surface de 1 mètre carré, et si elles ne sont constituées que de 40 mm de laine de mouton, de verre ou autre, elles vont disperser 1 watt par mètre carré et par degré (kelvin ou celcius). C'est la valeur du Coefficient de Transmission Surfacique Uc d'une telle paroi, dans un tel matériaux pour un λ de 0,040 et pour cette épaisseur précise.
Si le frigo est à 5°C et le bateau à 25°C, le frigo dispersera à travers les parois 20 watts. Le calcul est facile.
Avec un rendement du compresseur d'un facteur 2 (c'est une pompe à chaleur mais je n'en sais rien en fait) le frigo va manger une moyenne permanente de 10 watts sur la batterie ; soit sous 12 volts 0,83 ampère ce qui est BEAUCOUP.
Pour consommer 2 W cad 0,17 A sous 12 V, il faut 240 mm de laine ; un peu moins de polyuréthane (de l'ordre de 180 mm).
Notez que 240 mm de laine, c'est ce qui ce qui est posé sur les murs d'une maison passive. À l'allemande. C'est commun outre-Rhin.
Une maison allemande subit une amplitude de température de 20°C les quelques mois de plein hiver. Pour un frigo, sous les tropiques, les 20°C d'amplitude ce sera tous les jours, toutes les nuits, toute l'année !
Il existe des sociétés spécialisées dans l'injection de polyuréthane. Une fois à pied d'œuvre, ils en auront pour cinq minutes de travail.
Les grosses bouteilles thermos sous vide sont parfaites pour faire frigo, il y en a dans les labos de biologie ou les labos pharmaceutiques. Il existe aussi des panneaux sous vide mais qui ne peuvent pas être découpés ; c'est sur mesure.
Si les parois doivent faire 240 mm d'épaisseur, le couvercle supérieur du frigo fera lui au moins 240 mm d'épaisseur ; c'est toujours via le dessus que les pertes sont les plus importantes par unité de surface.
Frigo gigogne
Une autre piste à explorer, c'est le gigogne.
Un premier compartiment, plus petit, contenant l'évaporateur et les produits alimentaires les plus fragiles, le lait, le poisson, la viande, la levure pour le pain. Ce compartiment est tenu à 5°C. Puis un second compartiment à plus ou moins 15°C, construit sur toute la périphérie du premier, lequel contient une bouteille de vin, les tomates, le fromage, le chocolat et même le beurre en cours.
Le second compartiment ne contient pas de système de refroidissement actif. Il est passif. C'est le calcul, selon la géométrie de l'ensemble, qui détermine ce que doivent être la composition et les épaisseurs des parois des deux compartiments pour obtenir un tel résultat lorsque le frigo number one est à 5°C et l'ambiance du bateau à 25°C.
Parfois, lorsque je vois ce qui est proposé rapporté à ce qu'est le besoin objectif, je me dis que nombre de bateaux sont construits pour naviguer sur leurs aussières, à quai. Et lorsqu'ils sont en mer, ils sont fait pour naviguer au moteur à explosion à gasoil de pétrole qui empêche de dormir et qui pue au portant juste pour tenir la batterie pleine.
J'aime beaucoup les architectes de mer et les chantiers, mais je me dis quelquefois qu'ils méritent qu'on les taquine un peu ; et beaucoup lorsque l'on fait un gros chèque pour partir courir les océans.
jpla
Bonjour,
Qui dit mieux?
Le reste n'est que détails et mise en oeuvre... Mais cela se complique vite!
J'ai acheté d'occasion un bon et relativement petit voilier de voyage avec un réfrigérateur de "camping-car" à ouverture frontale et parois fines pour en mettre plus dedans (je suppose). C'est le premier objet de "confort" que j'ai "déposé" et je m'en félicite encore.
La barre est placée haute, ça m'interesse!!!
J'ai le projet de me construire un frigo avec une enveloppe sous vide, caisson à vide en verre-epoxy
Les pertes seront surtout au niveau de l'attache des 2 enveloppes et aussi un peu par rayonnement.
Si les calculs de résistance démontrait l'impossibilité mécanique avec des épaisseurs raisonnables, on pourrait aussi avoir le vide mais dans l'espace rempli de cristaux comme les PIV (Panneaux Isolants sous Vide)
Malheureusement avec le vide tous les matériaux dégasent un peu ou sont micro-poreux, donc pour maintenir le vide il faut un controle du vide et une pompe qui s'enclenche tous les jours 1 minutes ou toutes les semaines, c'est à tester.
Mais il faut une pompe à vide relativement poussé, 1 à 10mB ? en 12 volts, petite et peu onéreuse.
Pour le moment je pense à une pompe à eau associée à un venturi.
Je suis preneur de toutes les idées et expériences.
Merci d'avance à JPLA qui a lancé ce sujet ou je suis persuadé qu'il y a encore beaucoup à explorer
Roger
L'air n'est pas le vide, même s'il reste des molécules O2, N2 dans la lame isolante. C'est un vrai défi que de faire une couche de vide autour d'un frigo suffisamment gros pour qu'il soit pratique. Les glaçon c'est déjà cela me direz vous.
J'ai à bord frigo et congélo (bateau acheté comme cela). Les deux sont sous polystirène expansé, fabrication amateur semble t-il. Les plaques dont presque le tour des bacs (environ 100 l chacun). Les compresseurs sont des Danfoss de base mais le frigo est refroidi à l'eau de mer (tuyautages eau/gaz accolés par soudure, pas de risque de mélange). J'ai mis 18 mois à tenter un essai du congélo. Je comptais le foutre à la poubelle mais en l'essayant par curiosité, j'ai trouvé qu'il fonctionnait pas mal, même avec son ventilo pour unique réfrigération du compresseur. Il est en sursis.
Donc, 5 cm de polystirène expansé, c'est pas trop mal.
Hello Jojonas,
Tu ne m'as pas bien lu.
J'ai surtout écrit :
"Rappelons ici que les lames d'air ne peuvent pas être entendue comme isolantes".
Il faut lire :
L'air n'est pas un isolant digne de ce nom !
Le moindre bouquin de thermo-dynamique fait 300 pages. Il m'est difficile de tout dire dans un texte de la valeur de deux pages.
Alors j'en rajoute un peu sur l'air.
L'air en soi constitue un bon isolant thermique à la condition qu'il soit tenu STRICTEMENT IMMOBILE (λ= 0,026). Or cette condition ne peut JAMAIS être remplie.
Sitôt qu'une lame d'air est soumise à un gradient de température entre ces deux faces, il s'y initie des phénomènes de convection lesquels font fonctionner la lame d'air comme un échangeur de chaleur. C'est ce phénomène qui conduit aux piètres performances de l'air en terme d'isolation.
Donc la convection tue la capacité isolante (et c'est vrai avec d'autres fluides que l'air).
Si on regarde de près, la convection affecte toute la lame d'air... sauf... sur l'épaisseur de une ou deux molècules aux contact des parois.
C'est la COUCHE LIMITE. Là, les deux molècule sont "collées" à la paroi. Le phénomène est bien connu des aviateurs ; ils ont une couche limite sur les ailes. Sur les super-tankers de 400 mètres, il y a une couche limite d'eau sur la coque qui peut faire jusqu'à un petit mètre d'épaisseur !
Conséquemment, dans une lame d'air de 50 mm, sur chacune des faces de la lame d'air, l'air est un bon isolant sur une épaisseur de deux molècules. Sur deux molècules d'épaisseur le lamda λ à 0,026 s'applique.
Si on ajoute de la plume, de la laine de chanvre, de bois, etc, dans la lame d'air... on tue la convection et... on multiplie par milliards les interfaces de deux molècules d'épaisseur qui chacune fonctionnent comme isolant avec un λ de 0,026.
Mais, il ya un mais.
Parce que toutes les plumes se touchent entre elles, on introduit des pertes par conduction, et au bilan on a un matériaux avec un λ voisin de 0,040.
Avec le vide, et le vide c'est ni air, ni plume, rien, plus de problème de convection, plus de problème de conduction.
Reste un rayonnement d'une face à l'autre (et les matériaux sont plus ou moins émissifs).
Reste le structurel, les fixations par exemple qui elles vont conduire et générer des pertes.
C'est mieux ?
Jojonas, si tu fait un bon frigo pour ta belle. Raconte nous tout ici. Merci pour nous.
jpla
Hello Mf&p,
Je cherche surtout à réduire la consomation électrique à RIEN, cause rareté de l'énergie en mer.
Et avec un peu de travail, et même surtout de la réflexion, il est certain que l'on peut réduire la consomation électrique des frigos d'un facteur 6 à 8. J'en suis certain.
La maison de mon père date de 1962. Sur le modèle de ton discours, je pourrai dire 45 cm de pierre c'est bien, il ne paye que 1500 euros de gaz par an.
Ciao.
jpla
La consommation d'énergie d'un frigo est en bonne partie due aux ouvertures de porte et aux aliments ajoutés, et beaucoup à la qualité du compresseur.
Il ne faut donc pas se prendre la tête avec l'isolation au delà du raisonnable. Au-dela d'une certaine qualité d'isolation (pas très difficile à atteindre), le gain d'énergie obtenu sera négligeable par rapport aux pertes du compresseur, d'ouverture de porte et d'ajout d'aliments citées plus haut.
Je vais peut être dire une connerie etant donné que je n'ai rien encore lu de la sorte sur les forum, mais je me lance.
Pourquoi ne pas ajouter un compresseur au système de refroidissement, genre compresseur de clim de voiture sur l'arbre moteur, au même titre qu'un alternateur d'arbre.
En plus on pourrait coupler un thermostat avec le débrayage du compresseur pour ne pas tout geler!
C'est à réfléchir avec des vannes anti retour, mais je pense que c'est possible, non?
Bon ca ne règle pas le problème du frigo au mouillage, mais ca autorise d'emporter du frais en grande quantité pour les grandes traversées.
bonjour
oui ca existe
ca s'appelle frigoboat et c'est la
maintenant ce que ca vaut ????
jp
F:\PERSO\BATEAU\FROID\FRIGOBOAT AATTLE.mht
Je crois que le frigoboat est attelé au moteur et pas à l'arbre d'hélice, et c'est là que je trouve que la solution à moins de valeur car lorsque le moteur tourne l'aternateur débite et donc on peut faire tourner le compresseur électrique sans soucis d'où un intérêt moindre.
Dans ce que j'imagine, il y aurait 2 compresseurs, 1 normal, électrique qui tourne au mouillage, au quai... Et 1 attelé à l'arbre d'hélice qui tourne en navigation.
mais je me trompe peut être, le frigoboat peut il s'installer sur l'arbre d'hélice?
Boniour, j'ai 1 frigo classique 12 V et 1 frigoboat avec le compresseur attelé au moteur, il n'y a que le frigoboat qui permet de faire 45 minutes de moteur le matin et avoir une température en dessous de zéro jusqu'au soir ( avec 40 ° dans le bateau car cet été il a fait trés chaud ) et faire un peu de moteur en fin de journée (rentrée au port ou mouillage ) pout tenir la nuit. Avec un 12 V c'est plusieurs heures par jour. J'ai baissé la consommation électrique du frigo 12 V en changeant le ventilateur, on en trouve de trés performant et trés silencieux ( pour la nuit ) et en rajoutant un petit ventilo ( de PC ) dans le compartiment du frigo pour empêcher le givre de se former. ON trouve toutes ces idées sur un site de frigoriste du côté des Antilles. Il existe maintenant des thermostat de frigo avec le ventilateur intégré.
Christophe.
En fait, je crois, que le maintient au frais est assuré par une plaque eutectique mais ce n'est pas spécifique au frigoboat, on peut en ajouter une sur un frigo 12v.
Donc pour ma part je crois que le fait d'avoir un compresseur attelé au moteur n'a que peu d'intérêt.
Si je devais concevoir mon installation, je prendrait entre autre :
- Une plaque eutectique
- Un compresseur 12V pour tourner au mouillage et au quai
- Un compresseur type frigoboat ou clim auto (ca se ressemble énormément d'ailleurs!) attelé sur l'arbre d'hélice. D'ailleurs j'en profiterais même pour atteler aussi un alternateur.
Est ce que quelqu'un a déjà réalisé ce type d'installation
Bonjour à tous.
QUOI ON PERD SELON L'USAGE QUE L'ON FAIT DE SON FRIGO ?
J'ai évoqué plus haut un frigo dont la surface des parois serait de 1 mètre carré.
Je garde le même pour la démo.
Disons que c'est un cube ; alors ses côtés égalent 0,41 mètre, et son volume égale 0,068 mètre cube.
Mais là c'est un super frigo.
Il a des parois d'un kilomètres d'épaisseur au point que, au travers des dites parois, il ne perd aucune frigories.
On va parler da quantités d'énergie contenues, de frigories. Pour être strict, il faut le faire dans l'unité joule. Je vais aller un peu vite avec les calculs ; le résultat compte pour construire la démonstration, la méthode sera à votre portée si vous vous y intéressez.
On est au port. On a fait les courses et on a acheté quelques yaourts et des bières.
On a mis les yaourts au frigo et une seule bière pour commencer. On est à quai, un fil à la patte lie le bateau et le réseau de la compagnie d'électricité locale et, lorsque le matin on appareille, les yaourts et la bière sont à 5°C.
On vogue sur la mer ; distinguons 4 cas…
1 - Le frigo reste fermé :
Puisque le cube est super isolé, aucune chaleur ne peut migrer au travers des parois. Le premier jour on perd zéro joule, le deuxième jour zéro joule, le troisième zéro… et ça pendant cent ans.
Que cela ne vous paraisse pas incroyable, mais dans ces conditions là, c'est exactement comme ça que cela se passe. Zéro joule perdu !
Le compresseur, ou un autre système de production de froid, ne démarre jamais.
2 - Le frigo est ouvert quelques secondes, mais on n'en sort rien. C'est juste pour voir si personne n'a rien volé. L'air qu'il contient est seulement entièrement renouvelé (je néglige le volume des yaourts et de la bière) :
Un volume d'air à 5°C a été extrait du cube et on y a fait s'introduire un volume d'air équivalent mais à 25°C.
On a perdu du froid pour : le Volume, fois la Masse volumique de l'air, fois la Capacité thermique massique de cet air.
Le volume c'est 0,068 mètres cubes (vu plus haut).
La Masse volumique de l'air c'est 1,269 kilogramme par mètre cube donc la masse d'air remplacé c'est 0,086 kilogramme d'air.
La Capacité thermique massique moyenne de l'air c'est 1013 joules par kilogramme et par degré (K ou C). Nous on a une amplitude de 20 °C, donc cela nous fait 1748 joules
En ouvrant juste la porte du frigo, on a perdu du froid pour 1748 joules.
3 - Le frigo est ouvert et on en extrait un yaourt :
On renouvelle l'air du frigo donc on perd encore du froid pour 1748 joules.
Et le yaourt ?
Rien. Si on n'introduit pas de yaourt "neuf" dans le cube, le frigo n'a rien de plus à refroidir que l'air chaud que l'on a fait entrer en ouvrant la porte pour prendre le yaourt.
Chaque fois que l'on extrait un yaourt, on ne perd du froid que pour 1748 joules.
4 - Le frigo est ouvert, on en extrait une bière (fraiche), et on y en introduit une (chaude) qui était stockée dans les fonds :
1748 joules pour l'air chaud entré.
La bière c'est de l'eau (pour notre calcul) pour 33 cl ; 27 627 joules.
Et la canette c'est 10 grammes d'aluminium ; 179 joules.
Total général 29 554 joules.
C'est pas fini.
On refait le coup toute les heures à cause de la chaleur et de la soif qui s'en suit.
24 fois 29 554 joules ça fait 709 296 joules de froid consommé pour la journée.
Le machine à froid va turbiner plein pot juste pour se rafraichir le gosier.
DONC, SELON L'USAGE QUE L'ON FAIT DE SON FRIGO…
Considérons que nous venons de faire les courses à La Corogne, une nuit de sommeil sous le faisceau du de la Torre de Hercules, et nous appareillons pour les Açores. Cinq à huit jours de mer...
On ouvre le frigo lorsque c'est utile pour en extraire qui un yaourt, qui une tablette de chocolat, qui une côtelette d'agneau, etc. Jamais l'on ne rajoute rien dans le frigo, alors on consomme bien peu de frigories.
Par contre, si on pêche du poisson tous les jours, qu'on l'introduit dans le frigo pour le conserver (c'est plus honorable que d'y introduire des bières), et que dans le même temps on sort le poisson de la veille pour le cuire, alors on explose la consommation de froid.
ET AVEC UN FRIGO BEAUCOUP PLUS MODESTEMENT ISOLÉ ? ON PERD QUOI ?
Nandi évoque son ancien frigo dont les parois devaient faire 2 centimètres d'épaisseur…
Avec un isolant standard présentant un lamda de 0,040 (laine de roche, de mouton, de bois, etc), le Coefficient de transmission surfacique Uc va être de 2 watts par mètre carré et par degré (je néglige les Résistances thermiques d'échanges superficiels aux interfaces extérieur/paroi et paroi/intérieur, les ponts thermiques éventuels, les joints de la trappe, les effets d'angle, etc).
Les parois de notre cube font précisément 1 mètre carré.
Un watt, c'est un joule dans un temps de une seconde.
Avec un Uc de 2 W/m2.K et 20 degrés d'amplitude les parois de notre cube vont manger 40 joules par seconde de temps.
En une heure 144 000 joules.
En un jour 3 456 000 joules.
Nos histoires de bières et de poisson n'ont presque plus d'importance !
Lorsque l'on utilise un frigo très bien isolé on discute en milliers de joules.
Lorsque l'isolation de son frigo n'est pas soignée on discute en millions de joules.
C'est pas édifiant ?
Je me trompe ?
C'est pas possible. J'ai fait une erreur de raisonnement ou une erreur de calcul…
CONCLUSION PROVISOIRE
À ce jour, je pense qu'il faut super isoler les parois de son réfrigérateur et qu'il faut faire un gigogne !
Un gigogne avec un compartiment "passif".
En mer, l'énergie est rare.
jpla
J'ai trouvé un frigo gigogne...
... du moins une description du principe du frigo gigogne.
Dans le cas précis il s'agit d'un congélateur/frigo gigogne.
Le lien :
http://www.voilelec.com/pages/frigo.php
Allez au paragraphe "Isolation thermique", puis au sous paragraphe "Congélateur".
L'auteur promet des photos, mais elles ne sont pas encore là.
[MAJ]
J'ai contacté l'auteur du site.
Les photos ne viendront pas. Le bateau a été vendu et aucune photo conservée.
Par contre, l'imbrication du congélateur dans le frigo donnait satisfaction. Je cite l'auteur : "Ce système s’est révélé parfait et le rendement énergétique était nettement meilleur qu’avec deux ensembles séparés thermiquement".
Au demeurant, je fréquente ce site depuis longtemps (quoique j'ai pas eu l'idée d'aller voir du premier coup depuis que je réfléchi à mon super frigo). Du radar à l'AIS, de la BLU à l'Iridium ou du sondeur à l'anémomètre, c'est une mine, c'est une bible, c'est une quintessence.
jpla
Je ne crois pas Soniva,
Un double ou triple vitrage ne se fait jamais avec du vide entre les deux ou trois plaques de verre.
Ne supporterais pas les contraintes mécaniques du fait de la pression atmosphérique.
Parfois, l'air est remplacé par de l'argon, ou un autre gaz, plus lourd, et avec lequel les phénomènes de convection sont réduits entre les lames de verre.
Et une fenêtre, même de haute qualité, reste un système isolant très moyen ; relativement à un mur isolé aux standards les plus stricts.
Bonsoir.
jpla
J'aime bien les calculs et la modélisation, c'est mon "dada" et mon métier aussi
Mais, comme pour toutes théories, il faut confronter le modèle à l'expérience. Je n'ai pas vérifié si les calculs sont justes, car j'ai des mesures réelles répétées des dizaines de fois qui disent autre chose.
Mon frigo correctement isolé, sans plus: cuve en inox de 100 litres, environ 5cm de mousse PU injectée, caisse de CP de 10mm autour de l'isolation, compresseur avec condenseur à eau avec un bon rendement. Dans des conditions bien présises, (25° dans le carré, 5-6° dans le frigo, la consommation est de 20-25 Ah/jour si le frigo n'est jamais ouvert, et de 40-50Ah/jour en usage réel, sans modération d'ouverture ni de bière fraîche.
Conclusion 1 : si mon isolation était infiniment parfaite (zéro perte par les parois) je ne gagnerais qu'un facteur deux (20 à 30 Ah/jour) par rapport à mon isolation classique, peu coûteuse, et facile à réaliser. Et non pas un facteur 1000 comme cela est démontré dans le message plus haut.
Conclusion 2 : il y a certainement un (gros) bug dans les estimations théoriques
Conclusion 3 : une "super isolation" sera fort coûteuse et incertaine si "bricolée", et pour bien moins cher on augmentera sans difficulté de 20 à 30Ah la production journalière d'électricité qu'on a perdu par les paroies (p.ex. au choix : un panneau de 100W, un alternateur de 90A au lieu de 60A, une batterie de 100Ah en plus, etc ...). Et surtour un compresseur avec un bon rendement au moment de l'installation, c'est avec le bon compresseur qu'on économise le plus d'énergie. Mon ancien compresseur consommait le double d'Ah par jour ....
Enfin, même avec l'isolation parfaite hypothétique, il y aura toujours le tour de porte ou de couvercle qui fuira, ainsi que la jonction des trois tubes de cuivre allant au compresseur. Sans parler des fuites importantes par l'orifice d'écoulement de l'eau de condensation qui est nécessairement au plus mauvais endroit : au fond de la cuve ....
Robert_1, bonjour,
Ton frigo de 100 litres, peux-tu m'en décrire un peu plus le container à aliments ?
Une cuve, ça veut dire que c'est un cylindre ? Un cube ? Un autre parralépipède ?
50 mm de mousse PU ?
10 mm de CP ?
Je vais tenter d'en calculer les pertes quotidienes de frigories, en joules, au travers des paroies...
jpla
La cuve est grosso modo cubique.
Quelle que soit la méthode de calcul, pour ce frigo précisément (qui est un frigo bien fait, mais banal) le résultat devra être égal à grosso modo 24Ah/jour sous 12V, soit 288Wh/jour, ou encore grosso modo 10^6 joules/ jour.
Comme l'expérience montre que l'usage réel double la consommation, ces ouvertures + bières fraîches représentent également environ 10^6 joules/jour.
Mais pour le lecteur, tout ça importe peu. Ce qui compte, c'est que la recherche d'une isolation parfaite n'a pas de sens au delà d'une qualité atteinte sans encombre avec des moyens classiques.
Sans compter que comme deja dit: même avec le frigo le mieux isolé les ouvertures fréquentes altèrent grandement les performances. Si des participants à ce forum veulent de bonnes info: aller sur le site refrigeration-marine: tout y est dit et c'est comprehensible.
Je serai curieux de voir l'arbre d'helice entrainer un compresseur?
J'ai une (bonne?) idee: construire le bateau autour d'un bon frigo.
En fait tout est question de démultiplication!
Par contre j'ai trouvé la consomation de l'embrayage du compresseur qui est dissuasive : environ 3A, autant faire tourner le compresseur du frigo!
En fait, le système avec plaque eutectique et compresseur attelé est un mauvais et couteux système: aux antilles par exemple difficulté a avoir un froid satisfaisanr pour conserver les aliments sans faire tourner le moteur très souvent, ce qui n'est pas rationel. Le moins mauvaais syst: une cuce bien isolée et un groupe refroidi pas échangeur sous la coque.
Lisez ça :
http://www.refrigeration-marine.com/spip.php?article25
C'est sur le site de Réfrigération Marine recommandé par Orla quatre posts au dessus.
À mettre en regard de quelques unes des contributions qui précèdent dans ce fil.
jpla
Et j'ajoute :
LE VIDE
1 - Vide complet :
Il faut savoir que le vide complet induit la géométrie du frigo.
C'est à minima le cylindre pour cause de résistance aux efforts de compression (externe) et de traction (interne) qui vont être générés sur les parois par la pression atmosphérique.
Les thermos de labo sont fait comme ça.
Idéal en théorie, c'est la sphère, qui résistera encore mieux aux contraintes de compression et traction, et en plus la sphère présente le meilleur rapport volume/surface pour limiter les flux thermiques à travers les parois (ça c'est vrai pour tous les frigos).
Mais une sphère, c'est pas facile à loger dans un bateau j'en conviens. C'est même pas facile à fabriquer.
2 - PIV - Parois Isolantes sous Vide :
Un matériaux qui va arriver dans le bâtiment d'ici quelques années c'est sûr. Et les coût vont tomber.
Comment c'est fait ?
C'est une sorte de béton célulaire (ou autre techno), poreux, dont on extrait l'air interne avec une grosse pompe à vide industrielle, puis que l'on enferme dans deux feuilles d'alu. C'est la résistance à la compression du matériaux enfermé qui garantie la tenue contre l'écrasement du fait de la pression atmosphérique.
C'est sur mesure. Ne peut pas être retaillé.
Moins efficace que le vide complet puisque la continuité du matériaux enfermé induit des pertes par conduction.
De 50 à 80 euros par mètre carré en 2010 (en panneaux "grande taille").
Performances thermiques :
Coefficient lamda - λ entre 0,003 et 0,005 (données fabricants) ; ce qui permet, à résultat égal, de remplacer 240 millimètres de "laine" par un panneau PIV d'environ 30 mm d'épaisseur (et je fais une conversion pessimiste) !!!
Un article consacré aux PIVs sur le site du CSTB - Centre Scientifique et Technique du Bâtiment :
http://www.cstb.fr/actualites/webzine/thematiques/batimat/les-produits-isolants-sous-vide-et-nanostructures-entrent-en-scene.html
Des liens fabricants :
https://panasonic.ca/french/vacuumpanels/piv.asp
http://www.cabot-corp.com/Aerogel/Building-Insulation
Réponse à roger :
Je n'ai aucune idée sur la porosité ou le dégazage d'un stratifié impliquant de refaire le vide quasi tous les jours entre les deux parois de ton frigo à isolation par le vide.
Par contre, je vois la nécessité de refaire le vide tous les jours comme une trop grosse servitude. Qui plus est, la pompe à vide c'est encore un équipement de plus sur le bateau. Et un équipement qui consomme de l'électricité !
Je ne choisirais pas cette solution.
Et pourquoi pas en PIV ?
PIV que tu assembles et que tu stratifies sur les deux faces pour faire les deux peaux de ton frigo ?
Ciao.
jpla
réponse à jpla
Il faut se méfier des caractéristiques des PIV. Les coefficients sont calculé pour le milieu d'une grande plaque, raison pour laquelle on les superposes avec joints décallé. L'enveloppe est en aluminium, donc grosse pertes par les bords, donc ne convient pas pour les petites surfaces.
Pompe à vide: je ne crois pas que la consommation soit un problème si elle a besoin de tourner que 1 minutes par jour mais bien sur c'est un truc en plus qui tombe en panne.
J'ai déja fait l'essai d'un venturi, un tuyau tranparent 10mm de dia 10 m de long, je fait le vide avec un venturi et l'eau du réseau, je plonge je venturi dans un bassin et ferme l'eau. le tuyau se rempli presque intégralement, il ne reste que quelques microbulles ce qui me fait penser que c'est une solution surtout qu'une pompe à eau 5 bars 12 volts c'est assez courant.
Pour la forme du frigo je pensait mouler des gabarits sur une ancienne télé, mais ce n'est qu'un projet, tellement de choses en cours...
(je rénove une ancienne maison + activité de radioamateur) Je refairai le calcul des pertes pour 1m2 ce weekend
Roger
Bonjour à tous,
Je passais par hasard, j'ai tout lu !
Question peut-être pas anecdotique... Le "frigo moyen" dont vous parlez tous chacun votre tour et qui équipe votre bateau (ou vos rêves ou désirs de perfection) a-t'il une porte classique, charnières verticales ou s'ouvre-t'il comme un bahut, la porte vers le haut.
Je dis ça, je ne dis rien, mais en fait, c'est que je dis souvent à ma tendre ministre de l'intérieur : "Chérie, j'ai froid aux pieds, ferme le frigo !", car le froid tombe et vide le frigo en très peu de temps.
A bientôt de vous lire.
Phil
Nota : Le polystyrène expansé sera avantageusement remplacé, à épaisseur égale, par du polystyrène extrudé.
Dans le cas d'isolation "home made", il faut savoir qu'un joint (un espace non comblé) de 5mm sur une longueur de 2500mm équivaut à un manque d'isolant total de 5 cm si l'isolant fait 10 cm d'épaisseur de polystyrène expansé...
J'ai lu dans ce post des cas de frigos ayant des moisissures externes entre isolant et tôle, frigos en déchetterie. Celà est principalement dû au phénomène de joint non jointif ou particulièrement d'isolation dans les angles non renforcée (perte typique dans les angles) ou isolation par plaques d'isolant, donc mauvais jointoiement de l'isolant à ces endroits critiques (les angles).
Merci Philippe G de nous lire et de nous aider à réfléchir…
… Il nous reste encore un peu de chemin avant d'aboutir !
La porte :
J'ai précédemment parlé de géométrie du frigo. À mes yeux, dans un contexte où l'on a postulé que l'énergie est toujours rare, le frigo ne peut s'ouvrir QUE par le dessus de sorte à mieux pallier au souci que tu décris. C'est MON option.
C'est une contrainte en terme d'aménagement du bateau puisque l'on perd un choix (porte verticale ou porte dessus), mais on en tire un rendement en terme de consommation d'énergie.
Que veut-on ? Que est l'objectif ?
Objectif froid :
C'est en fait à chacun de le définir. Aucune des positions prises par les intervenants de ce fil ne vaut en soi plus qu'une autre.
J'ai rencontré cet été des navigateurs qui rentraient des Açores. Neuf jour de mer frigo éteint. Délibérément. Pour ne pas avoir a faire tourner leur diesel tous les jours.
Je suis prêt à me contenter d'un tout petit frigo, qui consomme très peu d'énergie, quasi-zéro si on réussi à concevoir un frigo passif dans ce fil, de sorte à ne pas avoir à démarrer le diésel tous les jours.
D'autres souhaitent obtenir à bord un confort équivalent à celui dont l'on bénéficie dans leur maison ou dans la mienne. Là, il va falloir des systèmes de production de frigories évidement plus importants.
Et les angles :
Tu évoques les difficultés de construction au niveau des angles avec des baisses de performances conséquentes ou la dégradation des matériaux.
Il y a en a une autre. Que j'ai négligé dans mes calculs plus haut.
Au voisinage de l'angle, la surface extérieure est plus importante que la surface intérieure. Il suffit de faire un petit dessin sur la nappe pour le voir. Parce que sa surface est relativement plus importante, l'extérieur capte plus de chaud et transmet plus de chaud vers l'intérieur.
Donc pertes de froid.
On trouve sur le net des photos thermiques de maisons qui montrent le phénomène ; sauf que dans les maisons c'est plutôt du chaud qui est perdu.
Le cylindre, géométrie encore, règle partiellement le pb. Mais je sais, un cylindre c'est un tout petit peu plus difficile à construire, et surtout à loger dans le bateau.
jpla
Bonjour roger (enfin Roger),
PIV pro :
Sur le site de refrigeration-marine, l'auteur nous parle d'un frigo PIV sur lequel il a eu à intervenir (l'auteur du site est en fait un pro du froid à bord, en Martinique). Plutôt favorablement.
Je cite quelques-uns de ces propos : "Le voilier arrive en Martinique le dimanche soir, et j’interviens le lundi matin, soit après cinq jours de panne totale du système frigorifique. Les congelés étaient toujours congelés, et les bières toujours fraîches ! Preuve que la pub n’a rien exagéré... bluffant !"
Mais la caisse à été construite par une société spécialisée. Ça compte à coup sûr.
Les soins apportés à la construction sont déterminants.
C'est là un retour d'expérience d'intérêt. Nous en avons peu sous la dent dans ce fil. Si quelqu'un peut nous en indiquer d'autres...
Forme du frigo, moulage :
Si vraiment tu opte pour le vide, je continue de te suggérer le cylindre. Pas vraiment plus dur à mouler sur un bidon. Juste plus dur à caser dans le bateau.
Sans quoi, il faut échantillonner bien plus gros pour que chaque peau (l'intérieure et l'extérieure) travaille comme une dalle.
Venturi :
C'est une piste séduisante.
1 - As-tu des liens meilleurs que ça ?
http://forums.futura-sciences.com/physique/153585-venturi-aspiration.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Venturi
… pour expliquer un peu.
2 - Ton venturi, tu le ferais à l'eau de mer ?
3 - La pompe peut-elle être une pompe de fond de cale ? Donc une seule pompe pour les deux usges. Avec les vannes et les passe-coques qui vont bien of course.
4 - Et ton venturi de démonstration, tu l'as fait seulement avec la pression du réseau d'eau de la ville ? Cad plus ou moins trois bars ?
À suivre.
Calculs 1m2 ce week-end :
Merci par avance si tu en trouves le temps.
Il y a évidemment une utilité à confirmer ou à infirmer la pertinence de ces calculs présentés plus haut. Ils paraissent peu cohérents à première vue, ou trop extrêmes, et quelque-uns l'ont relevé. Les doutes exprimés sont très compréhensibles.
jpla
Bonjour Jpla.
Pour le venturi j'avais essayé avec la pression du réseau de 3 à 4 Bars, le venturi était un système pour enlever l'air des bocaux de conserves, datant probablement des années 50.
Recalculation théorique de la consommation d’énergie - selon la supposition no 1 de Gpla - correspondant à un frigo de 72 litres cubique, de 40 cm de coté intérieur, et d’une surface de 1 m2.
Selon ecopedia (http://fr.ekopedia.org/Conductivit%C3%A9_thermique) la valeur d’isolation pour du polystyrène expansé de1 m2 et 1 m d’épaisseur est égale à : 0,05W/m2 x degréC.
Supposons que notre frigo ait une isolation de 10 cm d’épaisseur, nous aurions une valeur d’isolation de 0.5 W / m2 x degréC (0,05 W / (0.1 x 1)).
Supposons d’autre part que la température soit de 0º dans le frigo et 30º à l’extérieur, la puissance nécessaire pour maintenir le froid est de : 30 x 0,5 = 15 Watts.
Détermination du rendement du compresseur :
Par analogie à une pompe à chaleur de chauffage air-air (rendement d’env. 2,5 pour 30 degrés de différence de température), nous avons 2,5 kW de chauffage pour 1kw de consommation et nous produisons 1,5 kW de froid. Pour produire 15 W de froid, nous avons ainsi besoin de 10 W électrique.
Cela veut dire que pour maintenir notre frigo à 0º (lorsqu’il fait 30º dans la cabine du bateau) nous consommons en permanence 10 W. Pour info, les petits compresseurs Danfoss consomment 50 W. Pour maintenir le froid, le compresseur du frigo tournera le 20 % du temps (50 W/10 W = 0.2, soit 20%)
Remarques : tous les calculs ci-dessus sont approximatifs et basés sur du polystyrène expansé sans prendre en compte les pertes occasionnées par les joints (porte, tuyaux, etc.). Ces calculs équivalents à un frigo standard avec isolation PU (meilleur isolant), mais avec des pertes d’énergie par les joints de porte et par la forme non cubique du frigo,
Consommation journalière de notre frigo : dans le meilleur des cas celle-ci est de 0,24kwh/jour (10 Watts x 24 h = 240 Wh), ce qui équivaut à 20 Ah de notre batterie 12 volts. Remarques : on peut donc considérer qu’avec 2 panneaux solaires de 55 W et 6 heures d’ensoleillement Caraïbe par jour nous aurions théoriquement 660 W, mais en réalité env. 500 W. Cette valeur correspond à l’expérience de mes amis de Boldair http://www.antillesvoile.com/. Signalons que ces deux panneaux solaires suffisent tout juste à faire tourner correctement leur frigo !).
Ce calcul montre qu’on est dans le tir si on compare la consommation avec des frigos A++ du commerce (http://www.topten.ch/?page=90_cm_fr) qui est de 0.35 kWh/ jour pour un volume de 130 litres. Ces frigos sont certes plus grands, isolés à la PU, et les calculs tiennent compte d’une différence de température intérieur – extérieur de 20 degrés.
Pour les amateurs de frigoboats entrainés par le moteur du bateau, la consommation d’énergie est de : 0.5 heure de moteur le matin et idem le soir ce qui équivaut à 1 litre de diesel consommé, soit 10 KWh par jour, soit 40 x plus que les 0.24 kWh mentionnés plus haut !
Calcul de la perte d’énergie à l’ouverture de la porte :
L’exemple ci-dessous est basé sur un petit compresseur qui consomme quand il tourne 50W et produit 75 Watts de froid.
A l’ouverture de la porte, supposons que tout l’air sorte. La perte d’énergie correspond à refroidir 72 litres d’air de 30º à 0º ce qui va consommer 2170 Joules (Ws) Chaleur massique de l’air = 1005 Joules pour 1 Kg (équivalent à 1000 litres d’air) pour 1 degré). (1005/1000 x 72) x 30º = 2170 joules.
Pour compenser la perte de froid liée à l’ouverture de la porte, le compresseur devra donc tourner : 2170 Ws (joules) / 75 W = 29 secondes. Ce n’est pas beaucoup et cela équivaut à 2,5 minutes(75W :15W=5 ; 5X29s = 2,5 minutes) de pertes thermiques de l’enveloppe.
Energie consommée lors de l’introduction d’un poisson de 1 Kg fraîchement pêché et dont la température de la chair est à 30 degrés
Calcul pour refroidir ce poisson par notre frigo en question :
Chaleur massique de l’eau = 4186 Joules pour 1 degré et 1Kg d'eau
Pour refroidir ce poisson le compresseur devra tourner : (4186Joules x 30º x 1 kg) / 75 watts = 1674 secondes, soit environ 0,5 heure. Cela correspond également à env. 2,5 heures de perte thermique de l’enveloppe (15 Watts).
On voit donc que la perte thermique de l’enveloppe équivaut à mettre dans le frigo toutes les 2,5 heures 1 litre d’eau à 30 degré !!!
La perte de l’enveloppe est donc énorme !!!!!
Suite au prochain numéro:
nota: Si vous m'avez compris c'est peut-être que je me suis mal exprimé!(Godard)
Roger
Complément:
migration de la vapeur d'eau et point de rosée.
Mes amis du bateaux BOLDAIR cité plus haut ont démonté leur compartiment frigo en mousse de PU, après 25 ans de fonctionnement 6 mois par ans dans les caraibes.
Constatation: la mousse était gorgée d'eau sur la moitié de l'épaisseur (8cm) d'ou une importante perte.
Solution: sur la partie extérieure de l'enveloppe, coller stratifier une feuille alu de ménage, l'alu étant 100% étanche à la vapeur d'eau.
Stokage de l'énergie.
Si on laisse tourner le frigo la nuit on consomme l'énergie des batteries. le rendement charge décharge d'une baterie au plomb est env. de 50 à 70% , c'est très mauvais. L'usure des batteries coute env 1 euro le kWh c'est cher.
Si l'énergie est stokée dans de la glace, dans une plaque eutectique, le rendement est de 100% et l'usure est nulle ( l'eau ne se dégrade pas au gel dégel!)
Roger
Ces ordres de grandeur correspondent bien à ce que l'on peut mesurer dans la réalité pour un frigo correctement isolé de 100 litres et un compresseur performant : 20-25Ah/j de perte sans ouverture, plus 20-25Ah/j dus aux rechargements + ouvertures sans restriction + fuites parasites non incluses dans le calcul .
Les gestionnaires de batterie modernes (p.ex. E-Xpert-pro de TBS) mesurent le rendement de décharge-charge (CEF : charge efficiency factor) à chaque cycle de charge. Pour une batterie récente de bonne qualité servitude, ce rendement est de l'ordre de 95%, et pour une batterie servitude proche du décès après 5 à 10 ans, il est de 70% environ. Ces valeurs sont couramment admises et correspondent à ce que j'ai constaté moi-même.
Le problème du stockage eutectique (classique et simplifié dans les bateaux) c'est qu'il entraîne de grosses variations de température dans le frigo, ce qui est préjudiciable à la qualité sanitaire du contenu : Si on part de "très froid" pour ne pas monter à plus de 5°C en fin de cycle, on congèle partiellement le contenu du frigo en début de cycle .... Si on part de "pas trop froid" pour ne pas congeler partiellement en début de cycle, alors en fin de cycle on a une température à risque (en terme sanitaire) dans le frigo. Le cyclage en température des aliments est toujours préjudiciable à leur conservation.
Il faudrait que les éléments eutectiques soient partiellement isolés et affublés d'un système de ventilation forcée asservi à la température du frigo pour réguler la libération de l'énergie et garantir une température constante durant le cycle eutectique.
le rendement d'une batterie au plomb est plutôt de 50 %.
1. on charge à 14 volts et on décharge à 12, on perd déjà plus que15%
2. lors de la charge, et aussi de la décharge,la batterie chauffe, on ne récupère pas cette chaleur
http://fr.wikipedia.org/wiki/Batterie_au_plomb#cite_note-Carac_Yuasa_SWL-1
ne pas confondre avec le rendement du chargeur !
Roger
http://fr.wikipedia.org/wiki/Batterie_au_plomb#cite_note-Carac_Yuasa_SWL-1
Je ne confonds pas avec le rendement du chargeur
Le CEF mesuré par le gestionnaire est le rapport des Ah récupérés divisé par les Ah chargés, incluant toutes les pertes liées à la batteries, que ce soit d'ordre chimique ou thermique . Ceci n'a rien à voir avec le rendement du chargeur. Il s'agit là de mesures réelles banales et courantes que chacun peut faire avec quelques instruments de mesure ... Wiki c'est bien, mais les cas concrets c'est pas mal également
. Il s'agit donc d'un CEF calculé en Ah, qui de 95% pour une batterie récente de servitude.
Ceci dit, il est exact que la charge se fait entre 13.5 et 14V selon le point de fonctionnement et la décharge entre 12.7 et 12.3 volts environ (à 60% de décharge). En valeur moyenne de ces tensions, cette différence de tension entre charge et décharge représente une perte supplémentaire en énerge (et non pas en Ah) de 9% environ (12.3+12.7)/(13.5+14).
En résumé, le rendement de la batterie servitude moderne en bon état est de 95% en Ah et de 95-9 = 86% en énergie.
Arrivé à ce point du raisonnement, le rendement qu'il faut prendre en compte (en Ah ou en énergie) dépend du moyen de charge. Comme cela n'a d'importance qu' au mouillage, on a deux cas : panneau ou éolienne.
Prenons le cas du panneau solaire.
- Si on a un régulateur de panneau classique PWM (pulse width modulation), la tension standard du panneau à sa puissance maximale étant de 17V environ (plus élevé que la tension de charge), le courant qu'il débite sera le même que la batterie soit à 12V ou à 14.5V. Donc dans ce cas, c'est le rendement en Ah (95%) de la batterie qu'il faut prendre en compte dans le bilan.
- Si on a un régulateur coûteux MPPT (maximum power point tracking), alors il y adaptation optimale en transport d'énergie entre le panneau et la batterie. Dans ce cas, le rendement global qui compte dans le bilan sera celui en énergie (86%) de la batterie.
Dans le cas de l'éolienne, il n'y a pas (à ma connaissance) d'adaptation en transport d'énergie entre l'éolienne et la batterie, puisque le surplus est dissipé en chaleur dans une résistance de charge "poubelle à watts". Dans ce cas, le rendement à prendre en compte est de nouveau celui en Ah (95%) dans le bilan.
Désolé pour toutes ces complications, quand on chatouille les pouillèmes de performances, il faut y regarder de près et c'est toujours un peu compliqué
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P.S. en post scriptum, les plus grandes pertes en énergie (mais pas en Ah) durant la charge ont lieu dans la toute dernière phase, quand on est proche 90 à 100%. C'est pour cela qu'au mouillage on préfère faire travailler la batterie entre , disons, 50% et 80-85% de charge.
P.S. 2 : évidemment ces rendements dépendent également du rapport entre la taille de la batterie et l'intensité du courant consommé. Ci-dessus on a fait l'hypothèse que le courant est inférieur à celui pour lequel la capacité de la batterie est donnée, donc Peukert ne joue pas (souvent entre C20 et C100 selon l'usage de la batterie et le constructeur).
Hello à tous,
Cet échange relatif aux conditions de production et de stockage de l'énergie électrique à bord est intéressant.
Je me recentre sur le frigo lui-même et les pertes de la caisse contenant les aliments en utilisation.
Au vu de mes contributions antérieures visant à quantifier, un peu, les coûts en frigories liés à la structure même de la caisse conteneur ou de l'usage que l'on en fait…
Et au vu de la production de roger (enfin Roger) ce WE qui a travaillé avec un objectif similaire…
Je fait la synthèse ci-après :
Notez bien que je n'intègre toujours pas les conditions de production des frigories. À ce stade, je considère la caisse conteneur en soi indépendamment du système de production du froid, même si, et je le sais bien, vient un moment où il faut associer l'un à l'autre pour avoir un frigo fonctionnel.
1 - Lorsque j'ouvre le frigo juste pour regarder ce qu'il y a dedans, ça ne fait perdre à peu près rien en froid.
Si l'air est entièrement renouvellé à cette occasion (l'air ambiant chaud remplace l'air froid qui était contenu dans le frigo), avec mon frigo j'ai chiffré la perte à 1748 joules pour une amplitude de 20°, Roger chiffre la perte 2170 joules pour une amplitude de 30° impliquant un fonctionnement du compresseur pendant 29 secondes.
C'est (presque) RIEN.
Si l'air contenu dans le frigo n'a pas été entièrement renouvellé (porte sur le dessus du frigo), c'est ENCORE MOINS.
2 - Extraire une denrée du frigo, ça ne fait perdre à peu près rien en froid. Oui, presque rien.
Si l'on a fait les courses à terre, rempli le frigo la veille, dormi à la marina avec le bateau connecté sur le réseau de la compagnie d'électivité locale… tout est froid lorsque l'on appareille le matin. Sur cinq ou dix jours de mer on ouvre le frigo pour en extraire qui un steak, qui un fromage, qui un œuf… ça ne fait pas perdre plus de froid que si l'on ouvre le frigo juste pour voir ce qu'il y a dedans (voir ma démo au post N° 14 de ce fil).
3 - Lorsque tous les jours on ajoute au frigo des denrées à température ambiante, on sollicite significativement le système de production de frigories pour refroidir ces denrées.
J'ai chiffré une canette de bière de 33 cl à 29 554 joules pour une amplitude de 20° et Roger chiffre un poisson de 1 kilogramme à une demi-heure de fonctionnement du compresseur pour une amplitude de 30°.
4 - L'ESSENTIEL DES PERTES SE PRODUISENT PAR LES PAROIS DU FRIGO.
Le frigo de Nandi que j'ai étudié perdait 3 456 000 joules par jour pour des parois de 20 mm et une amplitude de 20°.
Le frigo de Roger, avec des parois de 100 mm et 30° d'amplitude doit tourner près de 5 heures par jour simplement pour compenser les pertes via les parois ! Roger dit que c'est ÉNORME.
Et je réitère une thèse qui m'est chère depuis le premier jour de ce fil de discussion :
En mer l'énergie est rare !
Avant que de chercher à consommer plus des énergie venues de la terre (gasoil, gaz) ou à en produire plus à bord (éolienne, hydrogénérateur, panneaux solaires), il y a un avantage à chercher à réduire ses besoins… mais sans se priver de frigo !!!
On y parviendra pour la caisse du frigo en se penchant sur les points suivants :
- De très fortes épaisseurs ou le vide,
- Des matériaux de qualité,
- Une construction irréprochable (angles, porte, joints, tubulures vers l'évaporateur),
- La piste du frigo gigogne, avec deux compartiments encastrés, un "central" plus petit à 5°C pour le lait et tous les aliments fragiles, et un "périphérique" à 15°C pour les tomates et tous les tolérants.
Bien sûr qu'il faudra aussi chercher le meilleur système de production de frigories, mais il faut d'abord faire en sorte d'en perdre le moins possible.
Adage populaire : "la meilleure économie, c'est de ne pas dépenser" (du moins pour les frigo en mer).
jpla
Un des problèmes des isolants est leur épaisseur necessaire / taille de nos frigos. Il y a un isolant qui pourrait répondre à nos usages, ce serait l'aérogel, avec un coeff d'isolation exceptionnel. Mais, je n'ai rien lu de vraiment approfondi à ce sujet. Quelqu'un connaitrait il ?
Pour info, un lien à ce sujet, mais c'est grand public et pas du tout scientifique.
http://www.rue89.com/2008/04/11/laerogel-isolant-miracle-bientot-disponible-a-prix-casses
C'est justement les panneaux PIV
pour que ce soit isolant il faut faire le vide à l'intérieur d'une enveloppe.
Roger
Pour moi, l'aerogel est un matériau de même type que tout autre matériau isolant, simplement beaucoup plus performant. J'ai vu une photo d'un bâtiment à très grand toit translucide en aerogel (ca ressemble une fois en place à un toit en makrolon triple peau). Il n'est pas obtenu par tirage au vide (ou dans un cas particulier et en plus très légèrement), comme j'avais cru comprendre que l'était les PIV.
Mais je confonds peut être tout ça. Ci joint une URL sur wikipedia
http://fr.wikipedia.org/wiki/A%C3%A9rogel
Vous avez certainemet raison les aérogel sont "un solide" alors que dans les PIV il semblerait que celà soit aussi des cristaux de silice, mais libres, quoique on ne trouve pas de documentation précise à ce sujet.
Pour qu'un isolant soit meilleur que l'air immobile il faut faire le vide ou mettre un gaz qui est meilleur isolant (Argon ou Krypton)
Je dit parfois des conneries avec un peu trop d'affirmation. Je ne suis qu'un " simple " mécanicien qui s'intéresse à la technique.
Toutes mes excuses pour les simplifications et les erreurs!!!
Roger
J'ai bien tout lu. Très intéressant. Je ne change ni de bateau, ni de femme, donc j'achète 1 m2 de panneau solaire.
J'ai fait une erreur, mon frigo modèle de cubique de 40cm de côté ne fait pas 72 litres mais bien 64 litres 4x4x4, je suis étonné que personne ne l'aie relevé !
Roger
Parce que nous te faisons confiance, Roger.
Mais ça ne change en rien les ordres de grandeurs. Et ça ne change en rien nos conclusions.
Pouquoi ne pas simplement demander le facteur de résistance thermique R ?
C'est pourtant simple, un facteur R de plus de 30 sera pour moi acceptable.
Oui Vieuvoileu, on a fait comme ça parce que nous cherchions à évaluer des quantités d'énergie…
Mais si tu me fixe comme exigence des parois avec un R de 30, ça me suffit pour te dire :
- R à 30 implique une paroi de laine de roche, de mouton, etc, de 1200 mm d'épaisseur (1,2 mètre),
- Coefficient de transmission surfacique U égal à 0,033 W/m2.K,
- Soit pour un frigo présentant une surface de 1 m2 un flux thermique (perte de froid pour parler clair) de 57 024 joules par jour pour une amplitude de 20 °C. Cad 12 minutes de marche compresseur selon la méthode de calcul de Roger pour compenser ces pertes via les parois.
jpla
Le polyurethane en feuille devrait me donner R32 avec une épaisseur de 10cm. Si on utilise une feuille de 2,5 cm on peut espacer les joints entre les épaisseurs et on aura facilement R30 pour la boîte. Cet isolant ne se tasse pas et ne se mouille pas.
C'est la formule généralement employée en Amérique du Nord où on isole les maison à R30 et mieux.
Bonjour Vieuvoileu,
Je crois que l'on ne doit pas être en train de parler de la même chose. Pas les mêmes références.
Moi-même, ou Roger, ou d'autres, pouvons nous être trompés... mais...
Les données que tu avances restent incohérentes à mes yeux.
R 32, j'ai jamais vu ça nulle part.
Les maisons passives "allemandes" prévoient des R à 8 au plus, en toiture, et sous des climats d'Europe centrale.
La norme franco-française en préparation pour 2012 prévoit (pas tout à fait fixée et le calcul sera compliqué) des U pour les murs entre 0,20 et 0,15 W/m2.K ; ce qui place R entre 5,00 et 6,66.
Néanmoins, pour ton frigo…
Le polyuréthane a un coef lamda (coef indépendant des épaisseurs) meilleur que les laines que j'ai évoqué ; soit au mieux, et dans le haut de gamme, et bien construit 0,025 pour le polyuréthane contre 0,040 pour les "laines".
À 10 cm, ça sera un frigo largement meilleur que tout ce qui se trouve en standard sur nos bateaux, mais ça restera inférieur à ce qui peut se faire en appelant l'une des technologies utilisant le vide.
Si quelqu'un à un autre avis.
jpla
exact, erreur !!!
R de 32, impossible pour des épaisseurs courantes
un exemple avec du PU, un bon lambda, R=4 pour 100mm !
http://www.efisol.fr/produits/fiches_techniques/dt_tms_sols.htm
À propos des PIV - Panneau d'Isolation sous Vide...
J'ai évoqué plus haut un retour d'expérience publié sur le site http://www.refrigeration-marine.com .
Il s'agit d'un compartiment frigo en PIV, fabriqué aux US il y a quelques années, et qui s'était révèlé particulièrement performant ; après une panne de cinq jours, le gelé était encore gelé !
J'ai joint l'auteur du site en lui tenant les propos suivants :
"Connaissez-vous des fabricants de caisse en PIV ?
Ou, de manière plus générale, sauriez-vous nous recommander des fabricants de caisse performantes par quelque technologie que ce soit ?"
Sa réponse a été, et je l'en remercie :
"En ce qui me concerne j'ai renoncé à utiliser les PIV en isolation frigorifique pour deux raisons : le prix et surtout la fiabilité dans le temps.
Ceux dont j'ai admiré les performances ont été installés par une entreprise en Californie qui était considérée comme très performante il y a quelques années, mais dont la qualité des prestations semble avoir considérablement baissé. Ils ne fabriquent plus les compartiments sur mesure mais ne proposent plus que les éléments à assembler soi-même, sans la moindre garantie de résultats puisque pas mis en œuvre par eux-même et à un prix délirant !"
Depuis, il a mis à jour son site ; la page PIV ici.
Donc les PIV c'est peut-être pas pour tout de suite.
jpla
Bah, il doit y avoir confusion d'unité.
Le lien cité donne un lambda de 0,025, MAIS, car il y a un mais, il est difficilement applicable à la pose, il suffit d'une petite erreur pour passer à 0,027 ou 28... J'en sais quelque chose !
En moyenne, il faut compter sur un lambda de 0,028 pour être tranquille dans ses calculs.
le STYRISOL d'ISOVER (sans faire de pub, mais travaillant dans le bâtiment...) a un lambda de 0,028 pour 9cm d'épaisseur.
Petit rappel :
Le lambda est la conductivité thermique. Plus ce chiffre est faible, plus c'est isolant.
R est la résistance thermique du matériau.
e est l'épaisseur du matériau.
R=e divisé par le lambda, et inversement pour avoir une autre valeur de la formule.
Sauf sur le site de http://www.porextherm.com/web/en/start/index.htm ...
Où Philippe G a trouvé un produit à R = 36 pour 30 mm !
Non Jpla, c'est ici que l'on annonce un R=36 pour 35mm d'épaisseur
http://www.glacierbaytechnology.com/category/insulation/
Si je comprends bien, il faut leur donner les dimensions et les endroits de perçage pour passage des tubes et fils.
http://www.glacierbaytechnology.com/category/insulation/
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