Réfrigérateur

Un réfrigérateur (ou frigidaire ou frigo dans le langage familier) est un appareil principalement utilisé en cuisine, avec un compartiment principal maintenant une température entre 4 à 8 °C plus souvent un compartiment pour la congélation à -18 °C appelé congélateur.
La frigération (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 de quelque chose de chaud est souvent fait au moyen de l’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 et de la rejeter à l’extérieur, en utilisant une énergie externe pour conduire 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.

Thermodynamique des réfrigérateurs

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 froide vers la partie chaude, en 4 temps :

Compression : le fluide réfrigérant passe de l’état gazeux à l’état liquide dans un compresseur, sa température augmente au-delà de la température de la partie chaude
Refroidissement du liquide que l’on fait passer dans un radiateur (condenseur visible à l’arrière des frigos domestiques), cette étape transfère la chaleur vers l’extérieur de la machine.
Détente : le liquide redevient du gaz grâce à un détendeur, se faisant il se refroidit.
Réchauffement du gaz : le gaz froid passe dans un autre radiateur (évaporateur) du coté froid, là il récupère des calories contenue dans l’appareil. Il retourne ensuite au compresseur.
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, etc.).
Le réfrigérateur d’Einstein est un type unique de réfrigérateur co-inventé en 1926 par Albert Einstein et un ancien étudiant Leó Szilárd.

L’histoire de la réfrigération

Les précurseurs

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, le trou restait froid et la glace se conservait jusqu’à l’été.
Des inventeurs tentèrent de fabriquer de la glace à la fin du XVIIIe siècle et au début du XIXe. Edmond Carré invente, en 1850, le réfrigérateur à eau et acide sulfurique.
Mais la première véritable tentative d’utilisation industrielle de la réfrigération date de 1851 : James Harrison, 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. L’éther est un liquide à faible point d’ébullition. 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. 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 : la glace naturelle qu’on importait par bateau d’Amérique restait moins chère.

Le réfrigérateur domestique

Le réfrigérateur a été inventé en 1876 par Carl von Linde. Mais d’autres inventeurs s’attribuent cette paternité, parce que cette technologie a mis du temps à se développer. 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 fabriqué industriellement est le Domelre, en 1913 par Fred W. Wolf de Chicago.
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 en 1922. Plus tard il a été fabriqué par Electrolux et Servel.
Aujourd’hui il est utilisé dans les maisons qui ne sont pas reliées au réseau électrique et dans des camping-cars.

Développement moderne des réfrigérateurs

Réfrigérateurs domestiques

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.
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 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 détruisent la couche d’ozone. 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).