Bon à savoir

Le froid, quèsaco ?

Le froid se définit en opposition au chaud. Plus exactement, c’est une absence de chaleur.

D’un point de vue physique, la chaleur est une forme d’énergie qui définit l’agitation désordonnée des molécules dans une substance. Plus le corps est froid, moins les molécules s’agitent et plus dense est le corps. Plus le corps est chaud, plus les molécules s’agitent et plus léger est le corps. Nous verrons plus loin que cet impact sur la densité rend l’air chaud plus léger que l’air froid ; c’est pourquoi nous disons que « le froid tombe ».

Cette énergie, que l’on appelle chaleur, se transmet d’un corps chaud à un corps froid. L’échange ne cesse que lorsque les deux corps s’équilibrent à la même température.

Pourquoi associer un container isotherme avec un apport de froid ?

Nous l’avons vu précédemment, la chaleur est une énergie qui se transmet d’un corps chaud à un corps froid. L’échange ne cesse que lorsque les deux corps s’équilibrent à la même température.

Un matériau isotherme va ralentir ces entrées de chaleur jusqu’à ce que milieu intérieur et milieu extérieur soient à la même température. Un container isotherme seul ne peut donc maintenir la stabilité de la température souhaitée. Un apport de froid est nécessaire : froid actif, froid passif ou froid cryogénique…

Qu’est-ce qu’un container isotherme ? Comment comparer avec le lambda et le coefficient K ?

Un container isotherme est un container dont les parois isolantes freinent les entrées de chaleur.

 

Lambda

Pour évaluer la performance d’un matériau isolant, nous utilisons la valeur du coefficient de conductivité thermique lambda (λ) en W/m.K. Plus le λ est faible, plus le matériau est isolant.

 

Les matériaux courants utilisés en isothermie avec leurs valeurs de lambda associées sont les suivants :

 

MatériauLambda W/m.K
Polyuréthane PUR :0,020- 0,025
Polystyrène expansé PSE0,029-0,034
Polystyrène extrudé XPS0,031-0,038
Airliner :0,035
Panneau sous vide VIP:0,007

 

 

Coefficient K

Pour évaluer la performance d’un container isotherme, nous utilisons la valeur du coefficient de transmission thermique K en W/m².K qui présente les déperditions du container dans sa globalité. Plus la valeur du coefficient K est faible, plus le container isotherme est performant.

 

Les valeurs de références dans la chaîne du froid sont :

  • K < 0,70W/m².K pour le transport de produits frais ;
  • K < 0,40W/m².K pour le transport de produits surgelés.

Comment produire du froid ? Pourquoi parle-t-on de froid actif, de froid passif ?

Produire du froid consiste à absorber du chaud. Lorsque nous produisons du froid, nous absorbons en réalité la chaleur d’un milieu dont la température devient ainsi inférieure.

Plusieurs phénomènes physiques peuvent être utilisés pour produire du froid. Nous vous en présentons deux :

 

La détente d’un gaz préalablement comprimé, phénomène utilisé en froid actif:

Nous observons ce phénomène que lorsque nous utilisons un aérosol. Le gaz comprimé dans la bombonne est rapidement dilaté. Cette dilatation s’accompagne d’un refroidissement que nous sentons en touchant la buse de l’aérosol. A contrario, lorsque nous gonflons les pneus d’un vélo, nous comprimons le gaz. La pompe à vélo devient chaude.

C’est ce phénomène qui est utilisé dans le cas du froid actif. Un moteur, avec une source d’énergie électrique ou mécanique, comprime et dilate un gaz dans un circuit fermé. La partie du circuit où a lieu la dilatation refroidit le container isotherme. Un réfrigérateur classique fonctionne sur ce principe.

 

Le changement d’état d’un corps, phénomène utilisé en froid passif:

La matière peut se trouver sous 3 formes d’état : solide,  liquide et gazeux. A pression constante, la matière change d’état en absorbant ou en libérant de la chaleur.

 

Ainsi, lorsque la glace hydrique fond, elle absorbe de la chaleur pour passer de l’état solide (glace) à l’état liquide (eau). Ce phénomène s’appelle la fusion. L’environnement est alors refroidi.

C’est ce phénomène qui est utilisé en froid passif lorsque l’apport de plaques eutectiques préalablement congelé libère du froid dans un container isotherme.

 

Pour résumer

Le froid actif utilise un groupe froid nécessitant une source d’énergie continue, soit électrique soit via du carburant.

Le froid passif utilise une source d’énergie type batterie préalablement chargée en froid : les PCM ou plaques eutectiques.

Le froid cryogénique ou cas de la sublimation de la glace carbonique

La glace carbonique est une matière qui, à pression atmosphérique, passe directement de l’état solide à l’état gazeux sans passer par la phase liquide. Ce phénomène s’appelle la sublimation. La glace se transforme directement en gaz sans laisser de trace à une température de -78,9°C. D’un point de vue thermique, la sublimation absorbe beaucoup de chaleur et refroidit donc très efficacement son milieu.

Fusion des PCM et plaques eutectiques ou pourquoi faut-il congeler à cœur les gels ou plaques utilisés en froid passif ?

Nous l’avons vu précédemment, la matière existe sous 3 états : solide, liquide, gazeux. Lorsque nous utilisons des PCM ou plaques eutectiques comme « batterie de froid », nous utilisons le palier de changement de phase comme source de froid.

 

Le graphe ci-dessous présente la remontée en température d’un bloc de glace hydrique au cours du temps.

A l’état solide (segment 1), la glace hydrique remonte très rapidement de -18°C à 0°C.

A l’état biphasé d’un mélange de glace + liquide (segment 2), l’eau reste de façon constante et pendant longtemps à sa température de fusion : 0°C. Il s’agit du palier de changement de phase. Ce palier s’arrête dès que le dernier gramme de matière solide a fondu. C’est ce palier qui est utilisé en froid passif.

A l’état liquide (segment 3), l’eau monte rapidement de 0°C à 15°C.

 

Point A du graphe

Ainsi, lorsqu’une plaque congelée à cœur fond et passe à l’état liquide, elle va refroidir son environnement à une température constante, ici 0°C pendant 40 minutes.

 

Point B du graphe

Lorsque la plaque est en état biphasé elle va refroidir son environnement à température constante mais sur un temps plus court que sa masse totale pourrait lui permettre, ici 0°C pendant 25 minutes.

 

Point C du graphe

Lorsque la plaque eutectique est à l’état liquide, elle  va apporter une certaine inertie. En jouant un rôle de tampon, elle va ralentir la remontée en température du produit thermosensible (segment 3 du graphe) mais elle ne va pas maintenir son environnement à une température stable de 0°C.

 

Deux paramètres influent sur la durée de fonte et remontée en température d’un eutectique :

  • la température de l’environnement : plus la température extérieure est élevée plus le temps pour obtenir 100% d’eutectique liquide sera court.
  • La masse globale du bloc de glace : plus la masse est importante, plus le temps pour obtenir 100% d’eutectique liquide sera long.

 

Ainsi, comme une batterie entièrement chargée, il est important de congeler entièrement à cœur les plaques eutectiques et PCM afin de profiter de la phase de restitution de froid à son plus fort potentiel.

La chaleur se transmet de trois façons…

  • Par conduction : la chaleur se transmet par contact d’une molécule à l’autre. Nous pouvons sentir cette transmission lorsque nous chauffons une règle métallique à une extrémité et que nous sentons la chaleur venir à l’autre extrémité. L’agitation des molécules du métal a été conduite d’une molécule à l’autre, d’un bout de la règle jusque l’autre.

 

L’air est souvent utilisé en isolation thermique car c’est un très mauvais conducteur de chaleur et donc un bon isolant. Ainsi, les matériaux isolants – comme les mousses de polystyrène, de polyuréthane, les laines de verre ou de coton – emprisonnent de l’air immobile sous forme de bulle. Le vide est quant à lui le meilleur isolant. Puisqu’aucune molécule n’est présente, aucune conduction thermique par agitation de molécules n’est possible.

 

 

  • Par rayonnement : la chaleur est transmise sous forme d’onde électromagnétique. Nous ressentons ce phénomène lorsque nous nous déplaçons de l’ombre au soleil ou lorsque nous sommes face à un feu. Notre partie du corps exposée au rayonnement du soleil ou du feu ressent la chaleur lorsque la partie du corps restée à l’ombre reste fraiche.

 

Les matériaux avec un revêtement argenté/doré et une surface d’exposition très lisse réfléchissent le rayonnement thermique et n’absorbent qu’une faible partie de la chaleur. Ces matériaux garantissent de bonne qualité d’isolation thermique.

 

 

  • Par convection : ce phénomène ne concerne que les fluides (gaz et liquide). La différence de densité des fluides associés à la gravité entraine un mouvement du fluide chaud moins dense et plus « léger » vers le haut lorsque le fluide bas, plus dense, retombe. Nous observons ce phénomène dans une casserole d’eau chauffée. L’eau se met en mouvement.

 

Les mousses d’isolation empêchent la transmission thermique par convection puisqu’aucun mouvement d’air ne se crée entre les bulles d’air emprisonnées de la structure. Le phénomène de convection se crée à partir d’une certaine distance entre le fluide chaud et le fluide froid. A faible distance, comme dans le double vitrage où la lame d’air comprise entre les deux vitres ne dépasse pas 2cm, aucune convection thermique n’est possible.

Qu’est-ce qu’un PCM ? Qu’est-ce qu’un eutectique ?

PCM est l’acronyme de Phase Change Material qui après traduction donne Matériau à Changement de Phase.

 

Un PCM est un matériau qui, sous l’effet de la température, passe de l’état solide à l’état liquide (et inversement) en conservant la même température. Les PCM stockent ainsi de l’énergie sous forme de chaleur latente. La chaleur est absorbée ou restituée lors du passage de l’état solide à l’état liquide.

 

C’est ce phénomène de batterie que nous utilisons en froid passif pour refroidir un contenant isotherme. La chaleur de l’environnement est absorbée par le PCM lorsque celui-ci fond et passe de l’état solide à l’état liquide. Il en résulte un maintien en froid ou refroidissement du contenant isotherme.

 

On peut classer les PCM en trois grandes catégories :

 

Les PCM organiques

Il s’agit des paraffines et corps gras. Ils ont l’avantage de proposer une large gamme de température de maintien mais leur chaleur latente rapportée au volume est un peu faible.

 

Les PCM inorganiques

Ce sont principalement les sels hydratés. Leur chaleur latente rapportée au volume est importante mais la température de maintien en température peut être plus instable.

Les PCM eutectiques

Il s’agit d’un mélange d’au moins 2 corps purs (organique ou non). La température de fusion résultante est inférieure à celle des deux composés le constituant. L’eutectique le plus connu est l’eutectique eau + sel  (H20 + NaCl) souvent utilisé sur les routes pour abaisser la température de fusion de la glace.

Qu’est-ce que la température ?

La température caractérise une intensité de chaleur. Il existe principalement 3 référentiels de température :

  • L’échelle centigrade ou Celsius : à une pression atmosphérique du bord de mer, le 0°C correspond à la glace fondante et le 100°C correspond à l’ébullition.
  • L’échelle Kelvin, dont la limite inférieur 0 K correspondant à -273°C, est l’état de repos absolu des molécules. Il n’existe alors aucune agitation dans les molécules de matière.
  • L’échelle Fahrenheit dont le référentiel peut se recalculer sur l’échelle Celsius par la relation T(°F) = 9/5 T(°C) +32

Quel PCM choisir ? A quelle température conditionner les plaques eutectiques / PCM ?

Nous l’avons vu précédemment, le froid passif utilise le palier de fusion du PCM pour maintenir une température constante à l’intérieur de son contenant isotherme.

Lorsque nous recherchons à transporter des denrées surgelées, nous utilisons des PCM négatifs tel  le PCM-26. Son palier de changement de phase va restituer un froid à -26°C. Pour fondre, le PCM-26 doit préalablement être solide. Il doit donc être conditionné à une température inférieure à -26°C. Notre recommandation est de le placer au minimum 8°C en dessous de son palier de changement de phase soit -34°C.

Pour le transport des denrées périssables, nous recommandons d’utiliser soit des PCM-3, soit des PCM 0 (de l’eau gélifiée). Leurs paliers de changement de phase respectifs de -3°C et 0°C vont restituer un froid compris entre 0°C et 4°C/6°C. De même, le PCM doit préalablement être solide. Nous recommandons de le conditionner à -18°C.

Dans le cas de produits thermosensibles devant rester à des gammes de température positive, comme la gamme 15-25°C, nous utilisons un PCM +20. La température de conditionnement de ce PCM va dépendre de la température extérieure. Si la température extérieure à laquelle va être soumise le container isotherme est supérieure au palier de fusion – soit une température supérieure à 20°C, il faut rendre le PCM solide. Si la température extérieure à laquelle va être soumise le container isotherme est inférieure au point de fusion – soit une température inférieure à 20°C, il faut rendre le PCM liquide. Notre recommandation est donc de placer le PCM 20°C au réfrigérateur en été et à 30°C en hiver.

 

 

 

Type de liquideTempérature restituéeTempérature de congélation conseilléeTemps de congélation
PCM-26-29°C à -23°Cmaximum -34°Cminimum 48h
PCM-12-12°C à 0°Cmaximum -18°Cminimum 48h
PCM -30°C à +4°Cmaximum -18°Cminimum 48h
PCM 0 (eau gélifiée)0°C à +12°Cmaximum -18°Cminimum 48h
PCM 52°C à 8°C0°C maximum en été

12°C minimum en hiver

minimum 48h
PCM 2015°C à 25°C4°C maximum en été

30°C minimum en hiver

minimum 48h

Comment et durant combien de temps conditionner les plaques PCM et eutectiques?

Nous recommandons une durée de conditionnement des PCM d’au minimum 48h. Un PCM est entièrement conditionné lorsque tout le liquide du PCM est devenu solide. La bonne congélation à cœur des accumulateurs de froid peut-être simplement vérifiée en secouant les gels ou plaques. Si nous percevons un état liquide ou semi-liquide, la solution eutectique n’est pas entièrement chargée.

Pour accélérer le conditionnement, les plaques eutectiques doivent être séparées les unes des autres à l’intérieur de l’enceinte de congélation. Un stockage empilé ou encore conditionné en caisse carton ou encore en palette empêche la circulation du froid et augmente considérablement leur temps de congélation. IL faut alors compter jusque 1 semaine pour congeler à cœur les plaques eutectiques.

Pour faciliter le conditionnement des plaques eutectiques et PCM, nous conseillons de prévoir des chariots de répartitions des plaques ou des étagères pour organiser et disperser les plaques eutectiques.

Pour que les plaques soit sans cesse disponible, un double jeu de plaques eutectiques permet de mettre en place un système de rotation des plaques : lorsqu’un jeu de plaques est utilisé, un autre de jeu est en recharge.

Gels souples, gels absorbants, gels rigides, plaques, … comment s’y retrouver ?

PCM, eutectiques, gels sont conditionnés sous différentes formes. Nous vous présentons les plus courantes à choisir selon votre besoin.

Les gels souples, aussi appelé gel pack, sont des poches flexibles constituées d’un film opaque ou transparent contenant l’eutectique ou le PCM sous forme gélifié. Ces poches sont plus légères et plus économiques qu’un gel rigide du fait de l’économie de la coque rigide. Il faut toutefois les congeler bien à plat pour leur donner une forme homogène après congélation.

Les gels absorbants sont des gels souples dont le film constituant la poche est en matériau absorbant. Ainsi la condensation et les gouttes d’eau qui apparaissent lors de la fonte de gels classiques sont absorbées par ce revêtement tissé. Nous recommandons ce revêtement pour protéger les produits thermosensibles de l’humidité. De même que pour les gels souples classiques, il faut les congeler bien à plat pour leur donner une forme homogène après congélation.

 

Les gels rigides présentent une coque externe rigide souvent conçue en polyéthylène haute densité (HDPE) pour résister aux chocs, à la compression et aux ponctions. Ces coques sont ensuite remplies du liquide eutectique ou PCM voulu puis refermé par un bouchon serti. Ils sont disponibles en différentes tailles et pour des poids allant de 250g à 1kg.

Les plaques eutectiques présentent les mêmes caractéristiques que les gels rigides. Avec des poids allant de 2kg à 4kg, les plaques eutectiques présentent des tailles plus standardisées appelées gastronorme. De façon courante, nous retrouvons :

Les plaques GN 1/1 de dimensions 530 x 325 x 30 mm

Les plaques GN 1/2 de dimensions 325 x 265 x 30 mm

Qu’est-ce qu’une distribution urbaine éco-responsable ?

Une distribution urbaine éco-responsable consiste à réduire les nuisances liées au transport de marchandises:

  • réduction des gaz, polluants et particules liées à la consommation de carburant pour améliorer la qualité de l’air. Les politiques environnementales mettent en place des Zone à Circulation Restreinte (ZCR) avec l’identification des véhicules selon les vignettes CRIT’Air.

  • réduction des nuisances sonores.
  • désengorgement du trafic en mutualisant les flux, en développant les livraisons de nuit, les livraisons en triporteur, en vélo utilitaire électrique, en distribution multimodale.

La certification PIEK pour une livraison silencieuse

La certification PIEK est nécessaire pour les livraisons de nuit. Elle permet de certifier que le matériel respecte le seuil sonore maximum de 60dB(A) à 7,5 mètres pour les livraisons entre 23h et 7h. Depuis 2012, la ville de Paris adhère à l’association CERTIBRUIT qui propose aux acteurs de la logistique urbaine ainsi qu’aux collectivités locales un accompagnement global pour réaliser des livraisons de nuit respectueuses des riverains.

Depuis avril 2018, la ville de Paris subventionne également les transporteurs et petits commerçants qui font l’acquisition de véhicules propres et silencieux certifiés Piek.

Comment bénéficier d’une attestation ATP ?

Pour bénéficier d’une attestation ATP, chaque container isotherme et chaque dispositif de production de froid est soumis à un test en station d’essai officielle ATP. Cet essai permet de qualifier :

l’Isothermie de l’engin.

Une mesure du coefficient K, coefficient d’isolation, détermine la qualité isotherme du container :

 

Si le coefficient K du véhicule est supérieur à > 0,7 W/m²Kle container n’a pas de qualité isothermique
Si le coefficient K du véhicule est compris entre 0,4 et 0,7 W/m²Kle container est « Isotherme Normal » (dit « IN ») suffisant pour le transport des produits en froid positif
Si le coefficient K du véhicule est inférieur à 0,4 W/m²Kle container est « Isotherme Renforcé » (dit « IR »),  nécessaire pour le transport des produits en froid négatif

 

 

L’Efficacité des dispositifs réfrigérants.

Pour une température extérieure de 30°C, un engin réfrigérant sera catégorisé selon 4 classes s’il abaisse et maintient la température intérieure durant plus de 12h :

 

à 7°C au plusClasse A
à -10°C au plusClasse BCoefficient K du véhicule obligatoire inférieur à 0 ,4W/m²K
à -20°C au plusClasse CCoefficient K du véhicule obligatoire inférieur à 0 ,4W/m²K
à 0°C au plusClasse D

A titre d’exemple, les containers CarryTemp de ColdandCo ont obtenu l’agreement ATP en tant qu’engin réfrigéré renforcé de classe C et D.

Marquage ATP

Pour identifier les plages de températures autorisées et la durée de validité de l’agrément une étiquette ATP d’un format minimum de 160x100mm est apposée sur l’engin.

Par exemple, cette étiquette ATP d’un caisson CarryTemp de ColdandCo indique qu’il s’agit d’un engin isotherme renforcé ou d’un engin réfrigérant renforcé – s’il est associé à des plaques eutectiques – de classe C.

Ce caisson CarryTemp a été assemblé en juin 2019 et son 1er agrément de 6 ans est valable jusqu’en juin 2025.

Les normes de température

L’annexe III de l’arrêté du 21 décembre 20091 et l’annexe I de l’arrêté du 8 octobre 20132 fixent, complémentairement au règlement 853/2004, les températures de transports de diverses denrées.

Attention, nul ne peut se substituer à la responsabilité du client opérateur du transport pour désigner la température de transport adéquate de ses produits.

 

 

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