Réfrigérateur

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Page d'aide sur les redirections Cet article concerne l'appareil électro-ménager appelé populairement frigo. Pour les autres significations du terme frigo, voir Frigo.

Un réfrigérateur est un appareil principalement utilisé en cuisine et en laboratoire, muni d'un compartiment principal qui maintient une température comprise entre 2 et °C et souvent un compartiment pour la congélation à -18 °C appelé congélateur. Le nom frigidaire, couramment employé comme synonyme de réfrigérateur, est une dénomination erronée, Frigidaire étant une marque déposée du groupe Electrolux. En revanche, le terme frigo du langage familier n'est pas protégé par la marque.

La réfrigération (du latin frigus, froid) est généralement le refroidissement d'un corps par le transfert d'une partie de sa chaleur. Les applications peuvent être la conservation, particulièrement de nourriture, l'abaissement de la température de boissons pour les rendre plus agréables à la consommation. Le refroidissement d'un corps chaud se faisant souvent au moyen d'air à la température ambiante. Par exemple, le refroidissement d'un ordinateur se fait en extrayant l'air chaud du boîtier au moyen d'un ventilateur.

La fonction d'une machine de réfrigération est de prendre de la chaleur du côté basse température en produisant une évaporation qui se condense sur la paroi du fond de l'appareil et de la rejeter à l'extérieur grâce à la grille située derrière l'appareil, en utilisant une énergie externe pour entretenir le processus. Un réfrigérateur est une pompe à chaleur généralement animée par un moteur électrique. Il est également possible d'employer les sels eutectiques ou l'adsorption.

Intérieur d'un réfrigérateur.

Thermodynamique[modifier | modifier le code]

Schéma de principe d'un circuit frigorifique

Les réfrigérateurs sont des pompes à chaleur dont la plupart (comme ceux qui équipent maisons et voitures) utilisent un cycle de changement de phase. Ce procédé fait tourner un cycle de Carnot pour transférer de la chaleur de la partie à refroidir vers la partie qui sera réchauffée. Le compresseur est la pompe du circuit, qui permet de faire circuler le fluide réfrigérant. Ce cycle se déroule en 4 temps :

  1. compression : le réfrigérant à l'état vapeur est compressé et sort du compresseur à haute pression et haute température ;
  2. condensation : la vapeur très chaude (et compressée) passe dans un condenseur (ou échangeur de chaleur) où elle va céder de la chaleur au milieu ambiant (l'air de la pièce), ce qui va lui permettre de se condenser, c'est-à-dire passer de l'état vapeur à l'état liquide ;
  3. détente : à la sortie du condenseur la vapeur est refroidie mais encore sous haute pression. A présent on rabaisse celle-ci dans un détendeur (en faisant circuler le fluide au travers d'un orifice très petit). Cette subite baisse de pression vaporise une partie du liquide. Toute vaporisation étant endothermique (absorbeur de chaleur), cette chaleur est absorbée à la partie du réfrigérant encore liquide. Ce phénomène est appelé auto-réfrigération. Le réfrigérant est à présent à son état le plus froid du cycle;
  4. évaporation : le fluide réfrigérant à présent très froid et partiellement vaporisé circule dans un échangeur de chaleur (évaporateur) qui se trouve dans l'ambiance à refroidir. Il soustrait de la chaleur au médium (air) pour refroidir celui-ci. En absorbant de la chaleur, le réfrigérant s'évapore complètement (passage de l'état liquide à l'état gazeux).

Il existe aussi un procédé plus complexe, à deux fluides, ne requérant pas de compresseur, il est remplacé par une source de chaleur : le réfrigérateur à absorption de gaz. Ce procédé est exploité lorsque l'électricité ou la force mécanique manque, alors qu'une source de chaleur est disponible (caravanes, frigo solaires...).

Histoire[modifier | modifier le code]

Précurseurs[modifier | modifier le code]

Avant l'invention des réfrigérateurs, on stockait la glace découpée l'hiver sur les étangs, dans une glacière. Il s'agissait d'un trou fermé par un couvercle isolant dans lequel on alternait des couches de paille, ou de sciure de bois, et de glace. Comme l'air froid descend et que la chaleur monte, l'orifice de remplissage se situant en haut, la température basse se maintenait et une partie de la glace, ainsi stockée, se conservait jusqu'à l'été.

Des inventeurs tentèrent de fabriquer de la glace artificielle à la fin du XVIIIe et au début du XIXe siècle. En 1755, l’écossais William Cullen obtient un peu de glace par vapeur d’eau sous "cloche à vide". En 1850, Ferdinand Carré invente le réfrigérateur à eau et ammoniac.

Mais la première véritable tentative d'utilisation industrielle de la réfrigération date de 1851[1] lorsque James Harrison[2],[3], un imprimeur écossais, émigré en Australie, avait acheté une entreprise de presse. Alors qu'il nettoyait des caractères à l'éther, il remarqua que le liquide refroidissait fortement le métal en s'évaporant[4],[5]. Harrison eut l'idée de comprimer l'éther gazeux avec une pompe pour le transformer en liquide, puis de laisser l'éther liquide revenir à l'état gazeux en provoquant un refroidissement[6]. Il mit ce système en œuvre dans une brasserie australienne où le gaz froid d'éther était pompé dans des tuyaux qui circulaient dans le bâtiment. Harrison utilisa le même principe pour fabriquer de la glace en faisant passer dans de l'eau les tuyaux refroidis par l'éther gazeux. Mais il fit faillite en 1860 car la glace naturelle qu'on importait par bateau d'Amérique restait moins chère.

Réfrigérateur moderne[modifier | modifier le code]

En 1858 le Français Charles Tellier crée la première machine frigorifique à circulation de gaz ammoniac liquéfié, permettant la production de froid à usage aussi bien domestique qu'industriel. En 1865, il construit une machine à compression mécanique à gaz liquéfié. Ces inventions permettent la réfrigération industrielle (dès 1865) et le transport réfrigéré, notamment par bateau (navire frigorifique) : le premier navire équipé de systèmes de réfrigération à l'éther méthylique selon les principes de Tellier a été le Frigorifique, entré en fonction en 1876. Le principe du réfrigérateur domestique tel que nous le connaissons aujourd'hui a été inventé en 1876 par Carl von Linde. Une des premières utilisations de la réfrigération domestique a eu lieu au domaine de Biltmore à Asheville, Caroline du Nord, États-Unis, autour de 1895. Le premier réfrigérateur domestique fabriqué industriellement est le Domelre, en 1913, par Fred W. Wolf de Chicago[7].

Le réfrigérateur à absorption de gaz, qui se refroidit par l'utilisation d'une source de chaleur, a été inventé en Suède par Baltzar von Platen et Carl G.Munters en 1922, alors qu'ils étaient tous deux étudiants à l'institut royal de technologie de Stockholm. Leur invention permet de produire du froid à partir d'une source d'énergie telle que le propane, l'électricité ou le kérosène. En 1923, la production de leur réfrigérateur à usage domestique commence par l'intermédiaire de la société AB Arctic. En 1925, AB Arctic est achetée par Servel (unité d'Electrolux), qui commercialise ses produits dans le monde entier, notamment aux États-Unis où elle dépose le brevet d'invention le 7 décembre 1926. Servel est pendant de nombreuses années le seul producteur de ce réfrigérateur aux États-Unis. Aujourd'hui, il est utilisé dans les maisons qui ne sont pas reliées au réseau électrique et dans des camping-cars.

Réfrigérateurs domestiques[modifier | modifier le code]

Généralités[modifier | modifier le code]

Ceux-ci se composent généralement de compartiments de refroidissement et de congélation et peuvent avoir quatre zones de température : -18 °C ou 0 °F (congélateur), 0 °C ou 32 °F (viandes), 4 °C ou 40 °F (réfrigérateur) et 10 °C ou 50 °F (légumes), pour le stockage des différents types de nourriture. Le volume d'un réfrigérateur se mesure en litres ou en pieds cubes. Seul le « volume utile » (dit aussi « volume net ») indique la capacité de stockage, par opposition au « volume brut ».

La température adéquate pour un réfrigérateur est de 5°C à l'étage du milieu.

Le point le plus froid est l'étage inférieur (2°C) situé au-dessus du bac à légumes. C'est l'endroit où mettre la viande et le poisson frais.

Les œufs, les produits laitiers, la charcuterie, les restes, les gâteaux et les produits portant la mention "à conserver au froid après ouverture" sont à positionner sur les étages du milieu (4-5°C) et sur l'étagère du haut (8°C).

Les bacs en bas (jusqu'à 10°C) sont destinés aux fruits et légumes susceptibles d'être endommagés par de trop basses températures.

Les compartiments ou les étagères à l'intérieur de la porte sont les parties les plus chaudes du réfrigérateur (10-15°C), elles sont destinées à recevoir les produits qui se satisfont d'une réfrigération légère : les boissons, la moutarde et le beurre.

Depuis la fin des années 1950, plusieurs modèles de réfrigérateurs sont de type "sans givre" et possèdent un système réfrigération/congélation par circulation d'air avec un évaporateur situé dans un compartiment isolé des autres compartiments pour la nourriture et un système de dégivrage automatique utilisant des éléments chauffants. Dans les modèles récents, un affichage à cristaux liquides suggère la température à utiliser pour les divers types de nourriture à conserver et montre la date limite de consommation (DLC) des produits.

Quelques modèles incluent un système pour avertir d'une panne de courant, avec une fonction de mémoire qui alerte l'utilisateur de la coupure en faisant clignoter l'affichage de la température. En appuyant sur une touche d'information, l'utilisateur est informé de la température maximale atteinte pendant la panne de courant, et sait si les aliments surgelés ont été décongelés ou s'ils risquent d'avoir développé des bactéries dangereuses.

Les anciens réfrigérateurs utilisaient le Fréon comme réfrigérant. Le Fréon fait partie de la famille des CFC qui furent accusés de détruire la couche d'ozone par les producteurs eux mêmes lorsque leur brevet de fabrication tombait dans le domaine public, afin d'en faire interdire la production, alors qu'ils lançaient concomitamment un gaz de remplacement dont ils conservaient à nouveau les droits. Après la ratification du protocole de Montréal, ces fluides ont été remplacés par le R134a ou autres (HCFC). Aujourd'hui, la majorité des fabricants européens d'électroménager ont opté pour l'isobutane (R600a).

Fonctionnement[modifier | modifier le code]

Le réfrigérateur à compression (domestique) fonctionne selon un principe qui consiste à évaporer un fluide frigorigène (tel que les CFC : R12, R22 ou actuellement R134a et R600a) qui se trouve généralement à basse pression dans un circuit fermé. Cette évaporation provoque le refroidissement du fluide frigorigène car il s'agit d'une réaction endothermique. Le fluide frigorigène est ensuite à nouveau compressé pour redevenir liquide dans le condenseur ; il s'agit d'une réaction exothermique, la chaleur générée est évacuée à l'arrière du réfrigérateur. Le fluide frigorigène décrit un cycle perpétuel fermé, le fluide est recyclé indéfiniment.

Types[modifier | modifier le code]

Les réfrigérateurs domestiques se déclinent en plusieurs catégories :

  • table top : réfrigérateur bas (hauteur de l'ordre de 80 cm), dont la face supérieure est utilisable comme plan de travail, composé d'un seul compartiment, éventuellement avec compartiment freezer interne ;
  • à une porte : similaire au table top, mais plus haut ;
  • à double porte : réfrigérateur possédant un compartiment congélation séparé, mais un seul système de réfrigération ;
  • Tout utile : réfrigérateur simple porte ne possédant pas de freezer,ce format et tous particulièrement adapté au gens qui ont déjà un congélateur.
  • combiné : réfrigérateur possédant un compartiment congélation complètement indépendant ;
  • américain : réfrigérateur de grande taille, avec compartiment congélation vertical et équipements supplémentaires (distributeur d'eau, de glace pilée...). Ce dernier type de réfrigérateur est réputé gourmand en énergie.

Classes climatiques[modifier | modifier le code]

La plage de température ambiante idéale de fonctionnement d'un réfrigérateur dépend des classes climatiques :

  • SN (tempérée élargie) 10 à 32 °C[8]
  • N (tempérée) 16 à 32 °C[8]
  • ST (semi-tropical) 18 à 38 °C[8]
  • T (tropicale) 18 à 43 °C[8]
  • SN-T (tropicale élargie) 10 à 43 °C[8]
  • N-T (tempéré à tropicale) 16 à 43 °C
  • SN-ST (subtropicale élargie) 10 à 38 °C[8]
  • N-ST (tempéré à subtropicale) 15 à 38 °C.

Si la température est très en dessous de la plage de fonctionnement, le moteur peut stopper et si la température est au-dessus, on observe une inefficacité[9].

Espace d'expression[modifier | modifier le code]

Les portes des réfrigérateurs offrent une surface vierge d'un demi-mètre carré, propice à la personnalisation : aimants, souvenirs, carte postales, dessins d'enfant, rappels, ...

Fabricants[modifier | modifier le code]

Les fabricants de réfrigérateurs domestiques incluent principalement et notamment des compagnies telles que Brandt-Fagor, Electrolux, Gorenje, Indesit, LG, Liebherr, Bosch, Samsung, Siemens et Whirlpool.

Autres types[modifier | modifier le code]

Développement moderne[modifier | modifier le code]

Réfrigérateur écologique[modifier | modifier le code]

Il existe des réfrigérateurs plus respectueux de l'environnement destinés aux pays en voie de développement. Un tel réfrigérateur repose sur le fonctionnement du réfrigérateur à absorption mais utilise le Soleil comme générateur. Il est intéressant car il n'utilise que le Soleil comme source d'énergie, ce qui fait de lui un réfrigérateur idéal pour le tiers monde, même si des modèles pour les pays développés sont en cours de développement par l'entreprise Solaref[11].

Technologies[modifier | modifier le code]

Camions frigorifiques[modifier | modifier le code]

Des camions frigorifiques sont utilisés pour transporter les denrées périssables, comme, par exemple, les aliments surgelés, les fruits et les légumes, et les produits chimiques sensibles à la température. La plupart des camions frigorifiques modernes ont des températures comprises entre -40 et +20 °C et ont une charge utile maximum d'environ 24 tonnes (en Europe). Étonnamment, les camions frigorifiques sont plus utilisés en hiver, quand il y a une demande significative pour transporter des produits chimiques à des températures relativement élevées (+10 à +20 °C)[réf. nécessaire].

Exemples d'utilisation de camions frigorifiques pour les traiteurs ou le transport de crème glacée. Ils évitent les transports difficiles de nourriture et la gardent au frais pendant le voyage.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « Invention & inventeur du réfrigérateur - 1851 », sur grandes-inventions.com (consulté le 7 avril 2013)
  2. (en)« Biography - James Harrison - Australian Dictionary of Biography », sur www.adb.anu.edu.au (consulté le 6 avril 2013)
  3. (en)Encyclopedia of Australian Science, « Biographie James Harrison », sur (www.eoas.info) (consulté le 6 avril 2013)
  4. (en)« Harrison Refrigerator model », sur www.museumvictoria.museum (consulté le 7 avril 2013)
  5. L'éther est un liquide à faible point d'ébullition
  6. Abdelouahed Rmiche, « Réfrigérateur : Des glacières aux «no frost» », sur www.lematin.ma,‎ 20 Septembre 2012 (consulté le 7 avril 2013)
  7. (en) Milieu du deuxième paragraphe, sur le site greatachievements.org, consulté le 21 novembre 2012
  8. a, b, c, d, e et f Classe climatique Sur le site ubaldi.com
  9. Les classes climatiques Sur le site lesguidesdelamaisonbut.fr
  10. Il peut fonctionner au gaz, au pétrole ou avec toute autre source de chaleur.
  11. l'energie solaire prete a l'emploi Sur le site sunnys.fr

Annexes[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Henriette Dupuis et Jeanne Lalut, Terminologie des appareils électro-ménagers : le réfrigérateur, le lave-vaisselle, la machine à laver, la sécheuse, Office de la langue française, Québec, 1974, 98 p.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]