Une étude expérimentale évalue les performances d’un groupe frigorifique au CO₂ conçu pour le transport frigorifique

Un prototype de groupe frigorifique au CO₂ conçu pour le transport frigorifique 

 

Une équipe de chercheurs du Conseil national de la recherche (CNR) en Italie, composée notamment de Silvia Minetto, Antonio Rossetti et Francesco Fabris, respectivement présidente, secrétaire et membre de la commission D2 de l’IIF, « Transport frigorifique », vient de publier une étude dans la Revue internationale du froid ^[1]. L’étude présente la conception et l’évaluation expérimentale d’un groupe frigorifique au CO₂ transcritique (R-744) conçu pour le transport frigorifique de poids léger et moyen. 

 

Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet ENOUGH ^[2], financé par l’Union européenne, et auquel l’Institut international du froid (IIF) a participé en tant que partenaire du consortium. Ils représentent une étape intermédiaire entre les études numériques antérieures et la mise en œuvre de la technologie sur un réel véhicule frigorifique. Un prototype fixe a été installé et soumis à l’essai dans les laboratoires de l’Institut pour les technologies de construction du CNR (CNR-ITC) à Padoue, en Italie. Ces essais ont permis de mesurer les performances de l’équipement dans un environnement contrôlé avant de sélectionner définitivement les composants et de les optimiser pour une installation sur le véhicule. 

 

L’expérience a été menée dans un espace réfrigéré maintenu entre −5 °C et +5 °C et à des températures ambiantes comprises entre 20 °C à 40 °C. Deux modes de fonctionnement ont été évalués : un cycle classique à contre-pression et un cycle amélioré par éjecteur, utilisant un éjecteur biphasique. 

 

L’éjecteur améliore les performances à des températures ambiantes élevées 

 

Les résultats démontrent le potentiel du CO₂ en tant que fluide actif pour les applications de transport frigorifique, en soulignant l’importance cruciale de la conception du système afin d’optimiser les performances en fonction des conditions d’exploitation. 

 

À des températures ambiantes basses, la configuration, plus simple, à contre-pression atteint un meilleur rendement. Toutefois, à mesure que la température ambiante augmente, le rendement d’un cycle simple au CO₂ peut considérablement chuter en raison de la température critique basse du CO₂. Ceci entraîne des pressions de fonctionnement élevées et des pertes d’expansion importantes dans des conditions transcritiques. Dans des conditions de température ambiante élevée, l’ajout d’un éjecteur dans le cycle s’avère particulièrement avantageux. Les résultats révèlent une hausse du coefficient de performance (COP) allant jusqu’à environ 25 % par rapport au fonctionnement en contre-pression. 

 

La configuration avec éjecteur peut aussi aider à maintenir ou à augmenter la puissance frigorifique à mesure que la température ambiante augmente. D’après les auteurs, ce comportement pourrait s’avérer très utile pour les applications de transport, où la demande en froid tend à augmenter lorsque les températures extérieures sont plus chaudes. Il est donc impératif de tenir compte de ce facteur à la conception et lors du dimensionnement des groupes mobiles. 

 

Le prototype de groupe frigorifique au CO₂ a également affiché des performances énergétiques compétitives lorsqu’il a été comparé aux résultats publiés pour des groupes utilisant des frigorigènes synthétiques. Néanmoins, les auteurs relèvent que cette comparaison doit être interprétée avec prudence en raison des différentes architectures système, commandes et conditions de fonctionnement. 

 

Suivant les essais en laboratoire, une version optimisée et plus compacte du groupe au CO₂ est en cours d’application sur un véhicule frigorifique. Ce dernier a obtenu avec succès la certification Accord sur le transport des denrées périssables (ATP) et est prêt pour les essais in-situ. De futures recherches évalueront les performances du groupe mobile final par rapport au prototype fixe de laboratoire. 

 

Figure. Groupe frigorifique au CO₂ installé dans les laboratoires du CNR-ITC ^[1]. 

 

Pour en savoir plus, consulter l’article scientifique libre d’accès dans la Revue internationale du froid et sur FRIDOC. 

 

 

Sources : 

[1] Shah, W., Fabris, F., Minetto, S., Marinetti, S., Rossetti, A. (2026). Experimental analysis of a R-744 refrigeration unit for light commercial vehicles. International Journal of Refrigeration 188 (2026) 106985. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2026.106985 

[2] ENOUGH Project. https://enough-emissions.eu/