Thermo King Super Freezer

L’unité Thermo King Super Freezer (modèle CRR-40DF) représente une solution de pointe pour le transport et le stockage de produits surgelés à des températures pouvant atteindre -70°C. Cette analyse technique aborde les spécifications détaillées, les caractéristiques de construction et les performances opérationnelles de cette unité de réfrigération avancée, conçue pour le transport maritime international, le transport routier et le stockage.

1. Finalité et spectre d’application de l’unité SuperFreezer

Le Thermo King SuperFreezer est spécialement conçu pour des applications critiques exigeant des températures extrêmement basses. L’unité utilise la technologie en cascade (Cascade technology), qui combine deux circuits de réfrigération indépendants avec des frigorigènes différents pour atteindre et maintenir des températures ultra-basses. Cette architecture innovante permet la protection sûre des chargements les plus précieux et les plus sensibles.

Les applications de l’unité SuperFreezer comprennent le transport de produits pharmaceutiques (y compris les vaccins et les API – substances pharmaceutiques actives), de matériaux biologiques (plasma sanguin, échantillons biologiques), d’ingrédients alimentaires (cultures de yaourts, fruits de mer), d’enzymes chimiques, de composants semi-conducteurs et d’autres produits hautement sensibles à la température. L’unité est certifiée selon les normes internationales les plus strictes, notamment ISO 1496-2, CE, AHRI, TIR (Règlement douanier international pour les conteneurs) et USDA.

2. Spécifications techniques de base et caractéristiques de construction

Matériaux de construction et protection : L’unité est construite en aluminium des séries 5000 et 6000, qui est revêtu et peint avec un revêtement polyester selon les normes ISO 7253 et 2409, classification 1. L’épaisseur du film de revêtement est de 100 micromètres. Entre l’évaporateur et le condenseur est placée une mousse polyuréthane ignifuge et sans CFC (ISO 3582) d’une densité nominale de 32 kg/m³ et d’une épaisseur moyenne de 52 mm. Tous les composants opérationnels, à l’exception du serpentin de l’évaporateur, sont remplaçables depuis l’avant de l’unité.

3. Système de réfrigération – Architecture en cascade à deux circuits

Au cœur de l’unité SuperFreezer se trouve le système de réfrigération en cascade, qui fonctionne selon le principe de deux circuits de réfrigération indépendants. Le circuit primaire (R-134a) conditionne le frigorigène du circuit secondaire, tandis que le circuit secondaire (R-23) congèle directement le chargement par l’intermédiaire du serpentin de l’évaporateur. Ce système permet d’atteindre des températures extrêmement basses, qui seraient impossibles avec un seul frigorigène.

Serpentin de l’évaporateur : Le serpentin de l’évaporateur est fabriqué en cuivre (DIN 1787, épaisseur de paroi 0,45 mm) avec des ailettes en aluminium (DIN 1712/A199). L’espacement des ailettes est de 3,17 mm, la surface est de 58 m² et l’unité dispose de 10 points d’injection. Le serpentin est traité avec un revêtement hydrophile résistant à la corrosion causée par les embruns salins. Les fabricants sont Dalian, Dunan ou des fournisseurs équivalents.

Condenseur (refroidi par air) : Le condenseur est construit en cuivre (épaisseur de paroi 0,45 mm) avec des ailettes en cuivre en configuration circulaire. L’espacement des ailettes est de 2,00 mm, la surface est de 34,5 m². L’unité comprend une surface de sous-refroidissement de 4,6 m² pour le R-134a et de 2,3 m² pour le R-23. La protection contre les rayons UV est assurée par un revêtement époxy E-coat avec une couche de finition polyuréthane.

Échangeur de chaleur : L’échangeur de type SWEP B27 avec 34 plaques en acier inoxydable a une capacité de refroidissement de 12 kW et une pression de service maximale de 30 bar. Ce composant est essentiel pour un transfert de chaleur efficace entre les deux circuits de réfrigération.

4. Ventilateurs, moteurs et système de dégivrage

Ventilateurs de l’évaporateur : L’unité est équipée de trois ventilateurs à hélices d’un diamètre de 355 mm avec huit pales en polyamide renforcé de fibre de verre. Les ventilateurs fonctionnent à basse vitesse (1725 tr/min à 60 Hz) et sont directement connectés à l’arbre du moteur avec un angle de calage des pales de 22 degrés. Les ventilateurs fonctionnent en continu à basse vitesse, à l’exception du cycle de dégivrage.

Condenseur et son entraînement : Le ventilateur du condenseur est de type à hélice d’un diamètre de 550 mm, avec une seule pièce et huit pales. Il tourne à 1750 tr/min (60 Hz) avec un angle de calage des pales de 35 degrés et produit un débit d’air de 6000 m³/h. Le ventilateur du condenseur est entraîné par un moteur de 1,5 kW, de type entièrement fermé, non ventilé, avec roulements à billes, arbre en acier inoxydable et isolation de classe F.

Moteurs des ventilateurs de l’évaporateur : Chacun des trois moteurs des ventilateurs de l’évaporateur a une puissance nominale de 0,75 kW et est conçu avec des enroulements séparés pour la haute et la basse vitesse. Les moteurs sont entièrement fermés, non ventilés, avec des roulements à billes (6205 et 6203) lubrifiés avec du lubrifiant Mobil 28. La plage de température est de -65°C à 65°C. Chaque enroulement dispose d’une protection thermique interne avec réinitialisation automatique.

Système de dégivrage : L’unité est équipée de 12 éléments chauffants de dégivrage d’une puissance de 680 W chacun, avec une capacité de dégivrage totale de 8160 W (460V/60 Hz) ou 6000 W (380V/50 Hz). Le bac d’écoulement de dégivrage à rebords élevés contient deux drains et des tuyaux en plastique situés à proximité du condenseur et du compresseur pour éviter le gel dans un environnement froid.

5. Système de contrôle MP3000 et enregistreur de données – Régulation avancée de la température

Le cerveau de l’unité SuperFreezer est le régulateur à microprocesseur MP3000, spécialement développé pour la régulation et la surveillance des conteneurs frigorifiques. Le régulateur est équipé d’un enregistreur de données intégré avec un port de communication pour la connexion à un module optionnel de transmission via le câble d’alimentation (système REFCON).

Affichages et commande : Le MP3000 est équipé d’un écran LCD de 4 lignes avec 20 caractères par ligne pour l’affichage des menus et des champs de données. L’écran LED à 5 segments affiche la température actuelle utilisée dans l’algorithme de régulation. Huit indicateurs LED signalent divers états de fonctionnement (erreur, fonctionnement normal, dégivrage, chauffage, compresseur, contrôle de l’humidité, température d’arrivée/retour). Le clavier comporte 16 touches universelles et 4 touches de raccourci pour une utilisation aisée.

Régulation de la température – mode de congélation : L’unité fonctionne sur la base d’une régulation ON-OFF avec l’algorithme suivant : Lorsque la température de l’air de retour descend à 1°C en dessous du point de consigne, le compresseur s’arrête. La durée minimale d’arrêt est de 10 minutes. Lorsque la température monte à 1°C au-dessus du point de consigne, le système R-134a démarre d’abord, et après 30 secondes, le système R-23 démarre. La durée minimale de fonctionnement est de 15 minutes. La précision totale de régulation est de ±1°C.

Cycle de dégivrage : Le dégivrage est contrôlé par un capteur dans le serpentin de l’évaporateur. Le cycle s’active lorsque la différence de température entre le capteur de retour et le point de consigne atteint la valeur préréglée et que 6 heures de fonctionnement du compresseur se sont écoulées depuis le dégivrage précédent. Le dégivrage s’arrête automatiquement lorsque la température dans le serpentin atteint 18°C ou si la température dépasse 8°C pendant plus de 35 minutes (à une tension > 400 V) ou 45 minutes (à une tension < 400 V). Le dégivrage est également limité à un maximum de 90 minutes (60 Hz) ou 120 minutes (50 Hz). Une sécurité supplémentaire est assurée par une minuterie de dégivrage avec une période initiale de 12 heures, qui augmente de 6 heures jusqu’à un maximum de 36 heures.

Enregistreur de données et saisie des données : L’enregistreur de données intégré à microprocesseur enregistre les températures dans une mémoire Flash à des intervalles préréglés (0,5, 1, 2 ou 4 heures). Les températures enregistrées proviennent de trois capteurs USDA, des capteurs d’arrivée et de retour d’air du régulateur et du point de consigne de température. Avec un intervalle d’une heure, les informations de température sont disponibles pour les 625 derniers jours. L’enregistreur de données continue d’enregistrer 120 relevés de température même après la déconnexion du conteneur de l’alimentation, avec une pile de sauvegarde de l’horloge pendant au moins 10 ans.

6. Dispositifs de sécurité et systèmes de régulation

Dispositifs de sécurité électrique : L’unité est équipée d’un thermostat Klixon à coupure à 54°C (avec réinitialisation à 32°C) pour la protection des moteurs du compresseur, du condenseur et de l’évaporateur. Le fusible principal a une capacité de 32 A et protège le circuit électrique contre les surcharges.

Éléments de régulation de la réfrigération : Le système comprend une vanne de détente Danfoss (TX), un déshydrateur avec indicateur d’humidité (intégré dans le récepteur), un récepteur R-134a (construction en cuivre avec regard) ou un récepteur R-23 (acier inoxydable avec regard), une vanne d’arrêt Superior, un clapet anti-retour Danfoss, des électrovannes Danfoss et une soupape de surpression. Tous les composants, y compris la tuyauterie, sont revêtus d’époxy pour la protection contre la corrosion.

Dispositifs de sécurité du système de réfrigération : L’unité comprend un pressostat haute pression (R-134a : 24,1 bar ± 0,68 bar, R-23 : 30 bar ± 0,68 bar) avec réinitialisation à 16,4 bar (R-134a) ou 22 bar (R-23). Le pressostat basse pression (R-23 uniquement) avec réinitialisation à 0,65 bar ± 0,68 bar arrête les deux compresseurs en cas de basse pression. Une soupape de sécurité à pression de mercure (34 bar ± 3,4/-1,0 bar) est intégrée dans le récepteur. Des manomètres (MSI, plage 0-200 Psig pour la basse pression, 0-500 Psig pour la haute pression) et un regard pour R-134a (version avec brasage) permettent un contrôle visuel de l’état du système.

Soupape de sécurité d’équilibrage de pression : L’unité est équipée d’une vanne d’équilibrage de pression (fabricant AVK Plast A/S) située sous le moteur du condenseur. La vanne a une pression d’ouverture de 1400 Pa (140 mm WG), une force d’ouverture de 0,4 kg (4 N) et un diamètre intérieur de 60 mm. Cette vanne empêche un vide excessif dans le conteneur.

7. Capacité opérationnelle et résultats des essais

8. Normes internationales et certifications

L’unité SuperFreezer est entièrement certifiée selon les normes et standards internationaux les plus stricts :

• ISO 1496-2 : Spécifications pour les unités de réfrigération dans les conteneurs de transport
• AHRI 1110-69 : Méthode d’essai pour l’évaluation des équipements de réfrigération
• ATP (Accord sur les transports internationaux de denrées périssables) : Accord international pour le transport de denrées alimentaires périssables
• TIR (Convention douanière relative au transport international de marchandises sous le couvert de carnets TIR) : Règlement douanier international pour les conteneurs
• USDA (United States Department of Agriculture) : Exigences agricoles américaines pour les unités de réfrigération
• CE : Certification européenne de conformité aux réglementations de sécurité et de santé
• Pharma GDP (Good Distribution Practice) : Bonnes pratiques de distribution pour les produits pharmaceutiques
• ATO (Sprenger Institute) : Certification d’un institut d’essais indépendant
• American Bureau of Shipping, Lloyds, Bureau Veritas : Sociétés de classification pour le transport maritime
• Directive PED 746 : Directive sur les équipements sous pression

9. Caractéristiques spéciales et équipements complémentaires

Auto PTI (Performance Test Inspection) : L’unité comprend trois tests automatisés intégrés dans le microprocesseur :

• Test 1 (Test fonctionnel) : Met successivement sous tension le compresseur, les moteurs des ventilateurs et les éléments chauffants, teste la consommation d’énergie et la compare à la valeur calculée. Teste également le régulateur, les capteurs de température et tous les contacteurs.
• Test 2 (Test PTI) : Teste automatiquement la capacité de refroidissement à -60°C et les opérations de dégivrage. Teste le régulateur, les contacteurs, les capteurs de température et effectue un essai haute pression.
• Test 3 (Test fonctionnel manuel) : Permet de commuter les différents composants pour vérifier la consommation d’énergie et les performances pertinentes.

Autres caractéristiques :

• Couvercle de l’évaporateur rabattable et amovible avec verrous rapides en acier inoxydable pour un accès facile
• Démarrage séquentiel des composants pour minimiser le courant de crête
• Délai aléatoire au premier démarrage pour minimiser le courant de crête
• Sangles de sécurité et poignées intégrées dans les trappes d’accès aux éléments chauffants
• Système de dégivrage économe en énergie « à la demande » (on demand)
• Conducteurs étamés et numérotés selon UL1647
• Ventilateurs composites légers pour le condenseur et l’évaporateur
• Profondeur minimale de seulement 420 mm depuis l’arrière de la bride
• Mode by-pass commercial à commande manuelle pour des opérations spéciales
• Raccords rapides R-134a sur l’aspiration, le refoulement et le récepteur
• Batterie 12 V (1,9 A) pour la sauvegarde en cas de coupure de courant
• Deux profilés en Z sur la paroi arrière pour une rigidité supplémentaire
• Système de surveillance à distance REFCON (en option) avec transmission via le câble d’alimentation selon ISO 10368

10. Conclusion : Excellence technique pour les applications critiques

Le Thermo King SuperFreezer CRR-40DF représente le summum du développement technologique dans le domaine des équipements de réfrigération à ultra-basse température. Le système de réfrigération en cascade avec deux circuits indépendants (R-134a et R-23) permet une capacité sans précédent d’atteindre et de maintenir des températures jusqu’à -71,7°C avec une précision de ±1°C. L’unité est équipée du régulateur à microprocesseur avancé MP3000 avec enregistreur de données intégré, qui enregistre les données de température pendant jusqu’à 625 jours et permet la surveillance à distance via le système REFCON.

La conception de l’unité – y compris la construction en aluminium résistant à la corrosion, l’isolation en polyuréthane ignifuge et le système de sécurité complet – assure la fiabilité même dans les conditions les plus exigeantes du transport maritime. L’unité est conforme à toutes les normes internationales pertinentes (ISO 1496-2, AHRI, ATP, USDA, CE, Pharma GDP) et est certifiée par des sociétés de classification reconnues (ABS, Lloyds, Bureau Veritas).

Le SuperFreezer est la solution idéale pour l’industrie pharmaceutique (vaccins, API, matériaux biologiques), les applications biotechnologiques (plasma sanguin, cultures tissulaires), l’industrie alimentaire (fruits de mer, ingrédients alimentaires) et les produits chimiques spéciaux qui exigent un froid extrême et une précision maximale de régulation de la température. La combinaison d’excellentes spécifications techniques, de fiabilité et de conformité aux normes internationales les plus strictes fait du SuperFreezer le premier choix pour le transport des chargements les plus précieux et les plus sensibles au monde.

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