La maîtrise de la consommation énergétique des installations de production de froid est un enjeu industriel majeur. De plus, les protocoles environnementaux ratifiés par une majorité de pays développés imposent la réduction de l’utilisation des fluides frigorigènes halogénés.
La réfrigération secondaire est une alternative aux systèmes à détente directe. Le froid y est produit dans un circuit primaire classique et il est distribué au moyen d’un second circuit contenant un fluide frigoporteur. Ce système présente l’avantage de réduire sensiblement (-90%) la quantité de fluide frigorigène et d’éviter les fuites grâce à un confinement total du circuit primaire, de taille réduite. Cette configuration permet l’utilisation de fluides frigorigènes exempts de dérivés halogénés, comme l’ammoniac ou le propane, qui nécessitent un confinement rigoureux pour des raisons de sécurité.
Les travaux réalisés à l’UCP, en collaboration avec le groupe de Génie Frigorifique du CEMAGREF, visent à développer des fluides frigoporteurs diphasiques, dans lesquels un matériau à changement de phase (MCP) est transporté sous forme de suspension dans une phase liquide (coulis), le transfert de froid se faisant au travers de la chaleur latente de fusion du MCP. Les coulis de glace constituent l’exemple le plus simple de cette catégorie de fluide frigoporteur, mais les études actuelles visent à remplacer la glace par des hydrates de gaz, plus faciles à produire et possédant une densité énergétique supérieure. Les travaux de l’UCP ont permis la détermination expérimentale et la modélisation des propriétés thermodynamiques et énergétiques de différents hydrates de CO2 en présence d’additifs promoteurs de formation. Ces résultats serviront à optimiser l’efficacité du procédé de réfrigération en offrant un choix de MCP à haute densité énergétique, dans des gammes de température correspondant à différents usages (stockage alimentaire, climatisation…).