Les chambres froides écologiques

Un exemple de chambres froides réalisées pour le GRAB par l'APTE et l'Association Le Village.

Avec l'aide du GERES

La fiche technique de cette réalisation.

Comment réaliser un chambre froide écologique?

En théorie, c'est assez simple, il suffit de faire comme une chambre froide classique en changeant 2 détails :

- L'épaisseur d'isolant: on en met beaucoup plus que les 6 à 8 cm d'isolant synthétique habituels.

- La nature de l'isolant: qui se doit d'être le plus écologique possible: biosourcé, local, non énergivore etc....

Par exemple avec 40 cm de botte de paille.

En pratique, c'est plus complexe. Les différentiels de températures entre l’extérieur et l'intérieur d'une chambre froide sont importants, et donc les murs sont soumis à des pressions de vapeurs saturantes importante.Pour bien comprendre les enjeux consultez d'abord notre page sur les problèmes d'humidités.

Le principal risque se situe en plein été:

- Dehors l'air est chaud, il contient donc potentiellement une grande quantité d'humidité.

- A l'intérieur, l'air est froid , il ne peut pas contenir beaucoup d'humidité (voir pas du tout pour les frigos en température négative).

L'humidité extérieure va vouloir traverser le mur et rentrer dans le frigo. Ou elle passera par la porte quand elle sera ouverte.

Conséquence 1: Il va y'avoir trop d'humidité dans le frigo, qui va condenser sur les murs intérieurs voir créer du givre

Solution :

Si la chambre froide est équipée d'un moteur de frigo (une pompe à chaleur en fait), il y a un aérateur à l'intérieur qui produit le froid. C'est sur cet aérateur que va condenser l'humidité, et ils sont prévus pour l'évacuer. Dans ce cas pas de soucis.

Si la chambre froide n'a pas de système de refroidissement. Alors un déshumidificateur pourra être utile.

Tout cela dépend aussi de ce que vous entreposé dans la chambre froide et si l'ambiance à besoin d'être humide ou non.

Conséquence 2: Les murs vont se gorger d'eau ce qui peut dégrader certains isolants.

Solution 1: Utiliser un isolant qui résiste à l'humidité.

- Soit, le liège pour les isolant écologique. Son prix n'est pas négligeable et c'est une ressource limitée.

- Un isolant synthétique. Mais on perd le côté écologique.

Solution 2: Il faut réguler l'humidité dans le mur.

C'est un cas difficile car l'humidité vient surtout de l'extérieur, mais aussi un peu de l'intérieur car les légumes stockés peuvent dégager de l'humidité.

On pourrait se contenter de faire comme pour une maison classique (voir le point sur les murs qui respire dans cette page), mais à l'envers. C'est-à-dire qu'il faudrait freiner la vapeur côté extérieur et la laisser rentrer à l'intérieur. En théorie ça peut fonctionner, mais en pratique on aime utiliser des revêtements lavables à l'intérieur pour pouvoir nettoyer facilement. Or, qui dit lavable, dit en général peu respirant.

Il serait donc préférable de jouer la sécurité, et d'utiliser un revêtement hygroréglable côté extérieur. Et éventuellement aussi côté intérieur.

Un revêtement complètement étanche à la vapeur côté intérieur est aussi possible. Avec cette solution, vous êtes certain de préserver l'isolant de l'humidité. Mais par contre, vous ne bénéficiez pas du côté régulation d'humidité des eco-matériaux . En fonction de ce que vous stockez, et de la température de stockage, il faudra parfois ajouter ou enlever de l’humidité dans le local.

Dans tous les cas, il faudra veiller à une très bonne étanchéité à l'air, intérieur, comme extérieur. Pas seulement pour limiter les pertes thermiques, mais aussi éviter les infiltrations d'air humide dans l'isolant.

La température prévue à l'intérieur de la chambre froide aura aussi une forte influence sur la migration de vapeur d'eau à l'intérieur du mur.

Pour vérifier ce comportement , on pourrait réaliser une simulation thermique dynamique ( Avec des logiciels comme WUFI ). Mais aussi pointus soient-ils, ces logiciels ont bien du mal à rendre compte de la réalité . Ils ont des grosses marges de sécurité, ce qui rend certaines solutions non conformes, alors qu'elle fonctionne dans la réalité.

Concrètement comment faire :

Voici donc quelques exemples que nous avons pu mettre en œuvre ou vu mis en œuvre.

La solution récup, facile et pas chère :

Vous récupérez une caisse de frigo existante, une ancienne remorque ou camion frigorifique par exemple.

Vous la posez dans un hangar.

Vous l'entourez de bottes de paille.

Pour le frein vapeur hygroréglable extérieur, vous appliquez un enduit terre sur les bottes

Bien évidemment, vous faîtes ça dans les règles de l'art. C'est dire :

- En faisant bien attention à protégé les bottes des remontés d'humidité du sol.

- Vous les protégez de tout risque d'incendie, provenant principalement des appareils électriques dans ce cas.

- Vous les protégez de la pluie et toute autre source d'humidité.

La solution ossature bois:

Il s'agit de faire ça comme une petite maison ossature bois, sauf que l'extérieur serait à l'intérieur. Pour l'ossature : Elle fait en général de l'épaisseur de l'isolant. Plusieurs techniques possibles, voir notre fiche sur l'ossature bois.

Pour l'isolant : beaucoup de choix son possible : la botte de paille, ou de nombreux isolants en vrac (balle de riz, ouate de cellulose etc...), ou d'autres techniques selon vos ressources et envies.

Plus l'isolant sera sensible à l'humidité, plus il faudra être vigilant sur le parement et la migration de vapeur d'eau au travers de la paroi. Et ne surtout pas l'enfermer entre 2 couches étanches.

Frigo paille - GAEC de l'Arbre (05)

Le parement extérieur : L'enduit terre convient tés bien, car il est hygroréglable. Mais si vous utilisez un bardage ou des plaques, il est préférable d'utiliser un frein vapeur hygroréglable derrières ce revêtement (en plus d'un pare-pluie si vous êtes à l'extérieur).

Le parement intérieur :

Les possibilités sont plus réduites. Pour bien ce revêtement doit pouvoir être lavable.

- L'enduit terre n'est pas toujours adapté, surtout avec une ambiance très humide, il pourrait se dégrader (mais pas forcément !). Nous sommes preneurs de retour d'expérience si vous essayez.

- L'enduit chaux convient mieux, ou un enduit terre stabilisé à la chaux. Une finition lisse comme un stuc permettra de laver les murs à grande eau. Elle est assez sensible aux chocs, ais facile à réparer.

- Un pare-pluie, avec un vide d'air et un revêtement lavable (souvent étanche): revêtement synthétique (mais pas très écolo), bac acier, panneau de bois (type OSB) huilé ou ciré etc...

Si il n'y a pas cette lame d'air ,il faudra vraiment que le parement extérieur du bâtiment soit bien respirant.

On peut mixer les 2 solutions, en récupérer ou achetant neuf une caisse frigo et en faisant une ossature autours.

L'un des 4 frigos de la ferme de la Durette à Avignon (chantier 2022). Isolée en balle de riz.

Parement étanche ou ouvert à la vapeur d'eau?

Ce qui est un peu compliqué avec les chambres froides, c'est qu'en général il fait plus chaud et humide dehors, mais parfois il fait plus froid et donc plus sec (Pour rappel, un air froid est toujours sec, voyez cette page sur l'humidité).

Normalement, dans un bâtiment chauffé, on essaie d'avoir un parement très ouvert à la vapeur d'eau côté froid. Puisque l'humidité va aller du côté chaud, humide (dans le logement), vers le froid, sec (dehors).

Là, c'est un peu l'inverse, donc avoir un parement trop fermé à la vapeur d'eau côté intérieur peut être problématique. Et les calculs ont tendance à voir rouge, surtout en climat humide. Il faudrait un parement étanche côté extérieur, et perspirant côté intérieur. Sauf qu'en général on fait l'inverse, pour avoir un revêtement lavable à l'intérieur.

Avec l'expérience , voila ce qu'on observe. Si vous avez un parement pas assez perspirant côté intérieur, notamment avec des systèmes de plaque, si jamais il y'a un problème d'humidité dans le mur (fuite d'eau liquide, condensions à cause d'un excès d'humidité…), c'est la que les problèmes apparaissent. À savoir des moisissures.

On a beaucoup moins de problème avec des enduits perspirants, qui gère mieux un excès temporaire d'eau dans le mur. Ils vont les évacuer à l'extérieur beaucoup rapidement.

En conclusions :

Si vous utilisez des isolants biosourcés, nous recommandons donc d'utiliser des enduits perspirants côtés intérieur et extérieur.

Des enduits terre dans l'idéal, ce seront les plus efficaces. Des enduits chaux si on veut un revêtement qui résistent à l'eau liquide.

Et la porte?

C'est un élément essentiel, car une fois les murs et le toit bien isolé, c'est par la que vont se situer l'essentiel des pertes.

On peut la faire en bois , en prenant en sandwich un isolant entre 2 plaques (contreplaqué, trois-plis, OSB..).

Mais il faut veiller à avoir un système d'ouverture qui soit le plus étanche possible à l'air.

C'est ça le plus compliqué, nous avons testé plusieurs solutions.

Porte en bois autoconstruite.

Pour des portes battantes, des gonds obliques qui soulèves la porte quand elle s'ouvre. Cela permet au joint sous la porte de bien plaquer au sol quand elle est fermée.

Porte coulissante sur rail.

Le rail a été posé incliné, de sorte que quand on ouvre la porte, toute la porte se soulève de quelques cm.

Cela permet au joint sous la porte de bien plaquer au sol quand elle est fermée.

Sur le dessus de la porte, il y'a 1 languette qui dépasse vers l'intérieur, et la même qui dépasse du plafond de la chambre froide. Quand la porte se referme, les 2 languettes se collent l'une à l'autre.

Et la puissance du moteur?

Vous allez me dire, si la chambre froide est mieux isolée, je vais avoir besoin d'un moteur moins puissant.

Et bien pas forcément. En effet, les moteurs de chambre froide sont largement surdimensionnés pour ce qui est de compenser calories qui passe au travers de la parois. Et pour cause, ils sont aussi fait pour refroidir rapidement ce que vous y faîtes rentrer.

En été, si vous faites rentrer un palox de pommes à 30°c dans votre frigo , il faut que le moteur envoi un peu pour le refroidir rapidement et que la température ne fasse pas faire trop le yoyo.

Le reste du temps, le moteur tourne par intermittence quelques minutes de temps (un peu comme votre frigo). Ce qu'il n'empêche qu'au final, il consomme beaucoup, car il s'agit de grosses puissances de plusieurs kw. D’où l'intérêt de bien isoler.

Donc, vous pourrez probablement réduire un peu la puissance du moteur, mais pas énormément.

Combien vais-je économiser ?

En théorie, le calcul est assez simple à faire. Si par exemple, on compare une paroi de 6 cm de polystyrène avec 35cm de botte de paille, les pertes de calorie au travers de la paroi sont divisées par 5.

En pratique, c'est plus complexe, une partie de l'énergie est aussi perdu à chaque fois qu'on ouvre et ferme la porte, et qu'on rentre des produits à refroidir. Ça dépend donc beaucoup de l'usage. Mais il semble qu'on puisse facilement diviser la consommation pour 2 ou 3.

Nos retours d'expériences sur le sujet sont difficiles à évaluer. Tout d'abord, il existe encore peu d'expériences sur le sujet, et à notre connaissance aucune de ces chambres froides ne sont équipés d'appareil pour mesurer la consommation. Équipement d'autant plus difficile qu'il s'agit d’alimentation en 380V en général, qui demande donc des appareils de mesures spécifiques, difficile à trouver et plus onéreux.

Peux t-on faire une chambre froide sans système de refroidissement ?

Les moteurs de frigo sont assez récents, hors jusqu'ici l'homme à fait sans.

Si on regarde le bâti traditionnel, et notamment la conception des caves, on se rend compte que l'on peut réaliser un bâtiment qui reste frais en plein été.

Les principes sont, c'est assez simple :

- Faire rentrer de la fraîcheur Pour cela, on ventile fortement la nuit et on ferme tout le jour (sauf si il y a beaucoup d'humidité à évacuer). (voir notre page sur la sur-ventilation nocturne)

- Stocker cette fraîcheur. Pour cela, on va utiliser un matériau lourd , que l'on mettra à l'intérieur de la pièce.

Le meilleur matériaux sont ceux qui ont une forte capacité thermique : La terre, les pierres froides, le béton et surtout le plus efficace : l'eau.

- Isoler l'extérieur de cette masse, pour empêcher la chaleur de rentrer au travers du mur la journée.

À noter que les systèmes de puits canadien peuvent assurer ce rôle, car on va chercher la fraîcheur naturelle du sol en profondeur . Mais attention, ça ne fonctionne que si l'installation a été parfaitement dimensionnée et parfaitement réalisé (matériel adapté, pose parfaitement étanche, etc). Ça ne s'improvise pas.

Ensuite, pour aller plus loin, on peut se servir d'une des propriétés de l'eau, qui libère de la fraîcheur lorsqu'elle s'évapore.

Divers systèmes exploitent ce principe :

A l'intérieur du bâtiment (Attention, il faut évacuer cette humidité pour que ça fonctionne, le bâtiment doit être ventilé avec une régulation pour bien):

- Le puits iranien.

- Le puits provençal, qui utilise aussi l'inertie du sol environnant.

- Les rafraîchisseurs d'air. Ce sont des équipements qui ressemblent un peu à des clims, mais dont le principe est simplement d'évaporer de l'eau.

Ou tout autre système qui utilise ce principe comme dans l'illustration ci-dessous.

A l'extérieur:- La toiture végétalisée (tant qu'elle reste humide, il faut l'arroser en été).

- La plante grimpante. Efficace et facile à mettre en place. Elle permet aussi d'obtenir un rafraîchissement sur les murs.

Avec tout cela, on arrivera au mieux à conserver le bâtiment à la température qu'il fait la nuit, voir un peu en dessous grâce à l'évaporation d'humidité.

Bref, en plein été, il paraît difficile de descendre en dessous de 10 à 15°C.

Ce n'est pas simple de faire un système écologique efficace sans moteur de frigo qui permette de descendre en dessous de ces températures.

Vous pouvez tout de même trouver quelques exemples et tentatives sur ce site.

Mais on peut simplement alimenter le moteur de frigo avec panneaux solaires, car c'est justement l'été au plus chaud de la journée que le moteur frigorifique consomme le plus, la où les panneaux produisent le plus.

On peut aussi s'orienter vers d'autres modes de conservation et de valorisation de votre production : séchage, stérilisation...

Le meilleur moyen d'économiser l’énergie reste de réduire ses besoins, ce sont les fameux negawats..

Remarque pour nos amis des climats tropicaux :

Tout les principes énoncés ci dessus sont les mêmes si vous essayez d'isoler une maison climatisée en climat tropicale.

Pour aller plus loin :

La chambre froide derrière la serre bioclimatique du Domaine de Fontenille, isolée en balle de riz.
La ferme Saint Blaise en Alsace. Ils ont plusieurs pièces de stockage tempérées, dont 2 en pailles porteuse (en fonction depuis 15 ans pour le 1er).

Une description de la pièce de stockage Pomme de Terre rédigée par Planète Légumes.