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Optimisation du module TCS (Temperature Control System) d'un container pharmaceutique innovant pour transport aérien de produits à haute valeur ajoutée en température contrôlée

Swiss Airtainer SA est une start-up qui conçoit et développe des containers pharmaceutiques, certifiés pour le transport aérien, et activement refroidis à l'aide d'un TCS (Temperature Control System) innovant et redondant, basé sur deux circuits frigorifiques indépendants qui intègrent des compresseurs miniaturisés. L'optimisation énergétique du TCS est fondamentale afin de minimiser le poids du container (en particulier de la batterie électrique), tout en garantissant l'autonomie demandée lors de transports de longue distance.

Un container industrialisé de type RKN a été instrumenté afin d'intégrer les mesures expérimentales déjà disponibles grâce au système de suivi de type IoT. Des tests ont été réalisés en chambre climatique à diffèrent valeurs de consigne interne de température (5°C à 20°C) et de température ambiant (20°C à 45°C), ainsi que différents réglages du système de contrôle.

Un modèle théorique basé sur les données techniques des composants du TCS a été développé. L'efficacité énergétique du TCS et le cycle thermodynamique effectif de fonctionnement ont été caractérisés expérimentalement, en identifiant une déviation importante par rapport aux performance attendues, ainsi que par rapport à des tests préalablement réalisés sur un container du même type.

Les propositions d'optimisation suivantes ont été identifiés :

• Ajustement du réglage du détendeur ;
• Fonctionnement simultané des quatre ventilateurs ;
• Ajout d'un clapet anti-retour au circuit pour limiter les pertes énergétiques dues à l'interaction thermique entre les deux TCS.

Ces améliorations, facilement implémentables sans modifications majeures du design des circuits frigorifiques, ont été testées expérimentalement, en montrant une réduction de la consommation électrique de 30 à 50% par rapport à la situation initiale.

Un nouveau design 3D du container a été réalisé pour mettre en avant toutes les améliorations possibles du RKN, optimisant ainsi le design global du produit.