RÉFRIGÉRANTS INDUSTRIELS POUR
REFROIDISSEURS

QU‘EST-CE QU‘UN RÉFRIGÉRANT?

Les refroidisseurs industriels éliminent la chaleur via des cycles de compression de vapeur, de réfrigération par adsorption ou de réfrigération par absorption. Les réfrigérants, ou fluides de travail, sont les substances utilisées dans les cycles de réfrigération où, dans la plupart des cas, ils passent d‘un liquide à un gaz et inversement. Les fluorocarbures, en particulier les chlorofluorocarbures, sont devenus des frigorigènes courants au XXe siècle, mais ils sont maintenant éliminés en raison de leurs effets d‘appauvrissement sur la couche d‘ozone. D‘autres réfrigérants courants sont l‘ammoniac, le dioxyde de soufre et les hydrocarbures non halogénés tels que le propane.

PROPRIÉTÉS IDÉALES DU RÉFRIGÉRANT

Le réfrigérant idéal serait non toxique, ininflammable, non explosif, non corrosif, non nocif pour l‘environnement, bon marché et facile à produire et à utiliser tout en ayant de bonnes propriétés
thermodynamiques.

Les propriétés thermodynamiques souhaitées sont un point d‘ébullition légèrement inférieur à la température cible et une chaleur latente de vaporisation élevée pour déplacer plus de chaleur par volume lorsqu‘elle bout. Idéalement, le réfrigérant doit avoir une densité modérée sous forme liquide, une densité relativement élevée sous forme gazeuse, et s‘évaporer et se condenser à des températures facilement manipulables par compression. Etant donné que le point d‘ébullition et la densité du gaz sont affectés par la pression, les réfrigérants peuvent être adaptables à une application particulière par un choix approprié de pressions de fonctionnement. Enfin, les réfrigérants doivent bien se mélanger à l‘huile, de sorte que l‘huile puisse lubrifier efficacement le compresseur.

 

En réalité, différents réfrigérants possèdent divers degrés de ces propriétés, ce qui fait du choix une question de compromis. Le changement de priorités au cours du siècle dernier, de la sécurité
à la protection de l‘environnement, continue de conduire à des changements dans le choix des réfrigérants.

HISTOIRE ET RÉGLEMENTATION DES FLUIDES FRIGORIGÈNES

Les premiers réfrigérants commerciaux utilisaient des gaz toxiques ou inflammables, tels que l‘ammoniac, le chlorure de méthyle ou le propane, qui pouvaient entraîner des accidents mortels en cas de fuite. Un gaz chlorofluorocarboné (CFC) non toxique et ininflammable a été développé en 1928 (R-12) et le fréon de marque DuPont a été remplacé plus tard par l‘hydrochlorofluorocarbure (HCFC) couramment R-22 et les réfrigérants hydrofluorocarbonés (HFC). Ces fluides frigorigènes étaient fréquemment utilisés à des fins industrielles car ils offraient un haut niveau de sécurité et d‘efficacité combiné à de faibles coûts d‘installation.

La plupart de ces frigorigènes CFC, HCFC et HFC sont des gaz à effet de serre qui contribuent au réchauffement climatique et peuvent appauvrir la couche d‘ozone en cas de fuite dans l‘atmosphère. Le R-22, par exemple, a un potentiel de réchauffement planétaire (PRG) environ 1 800 fois plus élevé que le CO2.

Les réglementations sont devenues de plus en plus strictes avec le Protocole de Montréal en 1987 et le Protocole de Kyoto en 1997, ce qui a entraîné une transition vers des réfrigérants ayant un
impact environnemental encore plus faible. Au Royaume-Uni, une réglementation est entrée en vigueur en 2002, interdisant l‘utilisation de frigorigènes HCFC qui appauvrissent la couche d‘ozone tels que le R22 dans les nouveaux systèmes. Les anciens refroidisseurs qui utilisent ce réfrigérant peuvent cependant être réparés et entretenus.

La réglementation européenne sur les gaz F est entrée en vigueur en 2015 pour réduire les émissions de gaz à effet de serre fluorés (gaz F) grâce à des quotas, des interdictions et des exigences d‘entretien progressivement réduits ;

  • Limitation de la quantité de gaz fluorés vendus dans l‘UE à partir de 2015, réduction progressive par étapes à un cinquième des ventes de 2014 à 2030.
  • Interdiction des gaz fluorés dans de nombreux nouveaux types d’équipements
  • Prévention des émissions de gaz F des équipements existants en exigeant des contrôles, des entretiens et la récupération des gaz en fin de vie de l‘équipement

Ces réglementations et la demande du marché pour des solutions plus respectueuses de l‘environnement ont entraîné de nombreuses innovations dans les processus industriels et le contrôle de la
température HVAC avec l‘adoption de nombreux nouveaux réfrigérants tels que le R454b et le R513a.

 

CLASSIFICATIONS DE SÉCURITÉ DES RÉFRIGÉRANTS

Les réfrigérants sont classés en fonction de leur toxicité et de leur inflammabilité. Il existe deux classes de toxicité ; toxicité inférieure (classe A) lorsque les concentrations toxiques sont inférieures ou égales à 400 parties par million (PPM) en volume et toxicité plus élevée (classe B).

Il existe quatre classes d’inflammabilité : 1, 2L, 2 ou 3. La classe 1 est pour les réfrigérants qui ne présentent aucune propagation de flamme à 140 ° F (60 ° C) allant jusqu‘à la classe 3 hautement inflammable. Le but de la sous-classe 2L est de refléter les propriétés d‘inflammabilité inférieures des nouveaux réfrigérants à faible PRG, tels que les hydrofluoro-oléfines (HFO), comme le R-1234yf et le R-1234ze.

POTENTIEL D‘APPAUVRISSEMENT DE LA COUCHE D‘OZONE (PDO) ET POTENTIEL DE RÉCHAUFFEMENT PLANÉTAIRE (PRG)

Tous les réfrigérants ont un potentiel d‘appauvrissement de la couche d‘ozone (PDO) et un potentiel de réchauffement planétaire (GWP). Le potentiel d‘appauvrissement de la couche d‘ozone (PDO) est la quantité relative de dégradation de l‘ozone par rapport au R-11 (ou CFC-11) fixé à un PDO de 1,0. C‘est le rapport entre la perte globale d‘ozone et la perte globale d‘ozone due au CFC-11 de même masse.

Les hydrochlorofluorocarbures ont des ODP pour la plupart dans la gamme 0,005 – 0,2 en raison de la présence de l‘hydrogène qui les fait réagir facilement dans la troposphère, réduisant ainsi leur chance d‘atteindre la stratosphère où la couche d‘ozone est présente. Les hydrofluorocarbures (HFC) n‘ont pas de teneur en chlore, de sorte que leur ODP est essentiellement nul.

Le potentiel de réchauffement planétaire (GWP) est la chaleur absorbée par tout gaz à effet de serre dans l‘atmosphère, en tant que multiple de la chaleur qui serait absorbée par la même masse de dioxyde de carbone (CO2). Le GWP est une mesure de la façon dont les réfrigérants nuisibles à l‘environnement peuvent être par rapport au C02 qui a un GWP de 1,0

 

NOUVEAUX FLUIDES FRIGORIGÈNES À FAIBLE PRG

Alors que le marché de l‘UE était de 71% de R410a pour les nouveaux équipements vendus en 2020, deux nouveaux réfrigérants à faible PRG  devraient prendre le relais à partir de 2021, le R32 et le R454B.

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