Impact du vieillissement sur l'efficacité énergétique des appareils de froid domestique

Dans un article récent ⁽¹⁾, des chercheurs allemands ont mis en évidence la dépendance temporelle de la consommation énergétique des appareils de froid domestique, c'est-à-dire les réfrigérateurs, les congélateurs et leurs combinaisons. 

 

L'efficacité énergétique des réfrigérateurs et congélateurs est en constante augmentation depuis plusieurs décennies, comme le souligne l'évolution qualitative constante de l’étiquetage énergétique. Par exemple, aux États-Unis, la consommation annuelle moyenne d'électricité a été divisée par 4 entre 1974 et 2015, alors que le volume équivalent a augmenté de 20 % (2). Cependant, avec environ 2 milliards d'unités en service dans le monde, l'IIF estime dans une note d'information récente que les réfrigérateurs et congélateurs domestiques consomment près de 4 % de l'électricité mondiale ⁽²⁾. Il est donc très important d'évaluer la consommation électrique supplémentaire que peut générer le vieillissement de ces appareils. 

 

Avec 45 à 55 % de la consommation énergétique totale des appareils de froid domestique, le flux de chaleur à travers les parois de l'équipement représente la plus grande contribution des composants de ces appareils à leur consommation totale d'énergie électrique. Depuis les années 1990, les parois des appareils de froid domestique sont essentiellement constituées de mousse de polyuréthane (PUR) avec du cyclopentane comme agent d’expansion. Les mousses PUR ont de bonnes propriétés d'isolation thermique initiales mais une augmentation jusqu'à 15 % de leur conductivité thermique sur une période d’un an a été déterminée. 

 

En raison de leur composition habituelle de chlorure de polyvinyle avec plastifiant, les effets du vieillissement sont également importants en ce qui concerne les joints de portes qui constituent la deuxième source de consommation d'énergie (25-30 %). 

 

Onze appareils neufs ont été examinés par les chercheurs dans des conditions de mesure standard. Après seulement deux ans de fonctionnement, une consommation d'énergie supplémentaire allant jusqu'à 11 % a été mesurée. 

 

De plus, 21 appareils plus anciens qui avaient déjà été mesurés à l'état neuf ont été testés à nouveau après jusqu'à 21 ans de fonctionnement. Pour ces appareils plus anciens, une augmentation moyenne de la consommation d'énergie de 28 % a été constatée. Pour certains appareils individuels, l'augmentation maximale était de 36 %. 

Un modèle de vieillissement a été développé sur la base de ces résultats de mesure, ce qui peut aider à prédire l'augmentation de la consommation d'énergie des appareils de froid domestique liée au vieillissement. Ce modèle montre une augmentation moyenne de la consommation d'énergie de 27 % pour un âge de 16 ans, ce qui correspond à la durée moyenne de fonctionnement de ces appareils. 

 

Des tests de performance supplémentaires sur huit compresseurs alternatifs utilisés par ces appareils n'ont pas montré d'effets de vieillissement significatifs après deux ans de fonctionnement. En outre, des mesures de la conductivité thermique d'échantillons d'essai en mousse de polyuréthane ont été effectuées dans le temps et une augmentation de la conductivité thermique de 26 % après une période d'environ trois ans a été déterminée. 

 

Ces résultats devraient sensibiliser les parties prenantes (fabricants, organisations de consommateurs, organismes de normalisation et législateurs) aux processus de vieillissement liés aux appareils de froid domestique. Il est ainsi plus facilement possible de mieux déterminer la période de remplacement des appareils selon des critères économiques et énergétiques et l'impact économique global causé par le vieillissement des appareils de froid domestique. 

 

Sources :

⁽¹⁾ Paul A. et al. Impact of aging on the energy efficiency of household refrigerating appliances, Applied Thermal Engineering 205 (2022) 117992, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359431121014125  

⁽²⁾  Note d’information de l’IIF,  Le rôle du froid dans l’économie mondiale (2019)  https://iifiir.org/fr/fridoc/le-role-du-froid-dans-l-economie-mondiale-2019-142028