Ce qui se cache derrière nos climatiseurs et réfrigérateurs !
Avec le réchauffement climatique, la production de froid est un élément indispensable aujourd’hui. Il nous sert à préserver et à maintenir la qualité nutritionnelle des aliments mais également à notre bien-être grâce à la climatisation. Cependant, les fluides frigorigènes utilisés dans les équipements de réfrigération et climatisation sont de puissants gaz à effet de serre.
Des règlementations sont mises en place constamment pour protéger notre environnement. Nous vous proposons de faire le point sur les dates à retenir dans cet article.
Description des fluides frigorigène
De nature ininflammables, non corrosifs et non toxiques, les fluides frigorigènes sont des substances non nocives pour l’homme. Il existe cependant un risque d’anoxie qui peut les rendre dangereux en cas de fuite abondante dans un espace confiné ou mal ventilé. C’est pourquoi, il est préconisé de mettre en place des dispositifs de détection de fuites.
Également appelé réfrigérant, ce fluide permet la mise en place d’un cycle frigorifique. La plupart des systèmes de production de froid sont basés sur l’utilisation de cycles à compression de vapeurs et changements de phases de ce fluide. Ils sont sélectionnés pour leur grande propriété d’absorption de chaleur (calories) lorsqu’ils passent de leur phase liquide à leur phase gazeuse.
Plus généralement, le fluide sous forme liquide absorbe la chaleur (les calories) de l’endroit que l’on souhaite refroidir puis il est évacué sous une autre forme (dégagement gazeux).
Classement par catégories des Fluides frigorigènes :
- Hydrocarbures : Butane, pentane, propane, propylène, ...
- CFC (chlorofluorocarbures) : R11, R12, R113, R115, R502
- HCFC (hydrochlorofluorocarbures) : R21, R22, R123, R124, R401a, R402a, R408a, R409a
- HFC (hydrofluorocarbures) : R32, R125, R134a, R15a, R143a, R152a, R404a, R407a, R410a, R507
- HFO (hydrofluoroléfine) : 1234yf, 1234ze, 1234zd
- Fluides dits naturels : Dioxyde de carbone, Ammoniac.
La règlementation « F-Gas »
La réglementation européenne n° 5172/014 dite F-Gaz prévoit l'interdiction progressive de l'utilisation de certains fluides frigorigènes utilisés dans les installations frigorifiques. L’objectif est de réduire par cinq les émissions globales de gaz à effet de serre à l’horizon 2030.
CFC (chlorofluorocarbures) et HCFC (hydrochlorofluorocarbures) sont interdit depuis 2015. Depuis, ce sont les HFC (hydrofluorocarbures), qui sont les gaz principalement utilisés comme réfrigérants dans les climatiseurs et les réfrigérateurs. Malgré leurs propriétés thermodynamiques, ils appauvrissent la couche d’ozone et contribuent encore de manière significative au réchauffement planétaire.
NB : Ils ont un effet de serre très élevé, jusqu’à 15 000 fois plus puissant que celui du CO₂.
La réglementation impose une réduction du Potentiel de Réchauffement Global moyen des fluides – autrement appelé GWP pour Global Warming Potentiel -, le faisant passer de 2 000 à 400 sur 15 ans. C’est le point le plus impactant du règlement car il interdit l'utilisation de certains HFC en fonction de leur GWP selon le calendrier suivant :
Toutes nouvelles installations sont désormais à prévoir avec des fluides de nouvelles générations dits naturels comme l’ammoniac (NH₃ ou R717), le dioxyde de carbone (CO₂ ou R744) ou les hydrocarbures (propane et butane ou R290) ou d'autres HFO à faible GWP tels que le R1234ze. Ils sont plus délicats à manipuler mais moins polluants pour l’environnement et plus performants d’un point de vue thermodynamique.
La maintenance des équipements frigorifiques ne sera possible qu’avec des fluides vierges d’un GWP inférieur à 2500. Le R404a et le R507 ne pourront être utilisés uniquement régénérés jusqu’en 2030.
Quels fluides frigorigènes choisir ?
La majorité des spécialistes se tournent vers des systèmes de froids alimentés par le dioxyde de carbone ou R744, par l'ammoniac ou R717 ou des HFO à faible GWP tels que le R1234ze.
L’ammoniac : NH₃ ou R717 a un GWP proche de 0 et une plage de température de -40°C à + 80°C.
Si les installations ont besoin d’une grosse puissance de réfrigération, le NH₃ s’avère plus approprié mais ce composé chimique inorganique est très toxique et s’enflamme facilement. Il peut également devenir corrosif au contact de certains métaux et alliages, voire exploser sous certaines conditions.
En respectant les restrictions de charge de la F-Gaz, il est possible de l’utiliser sur les installations de réfrigération industrielle, tels que l’industrie agroalimentaire et chimique, les patinoires, les machines de production de glace, les équipements de conservation de produits transformés, etc…
Consulter le guide des gaz pour en savoir plus : Ammoniac
Le Dioxyde de carbone : CO₂ ou R744 a un GWP proche de 0 et une plage de température de -54°C à 10°C.
Pour les installations de petite puissance ou ayant une puissance moyenne, le CO₂ est la solution recommandée. Il ne fait pas l’objet d’une limitation de charge. Il faut une faible charge de fluide frigorigène sur les installations de réfrigération qui deviennent, en même temps, plus économes en énergie. C’est aussi une matière disponible et peu chère. Le R744 n’est pas toxique et n’est pas inflammable mais à partir de 0,5% volume (5 000 ppm), c’est un gaz qui est silencieux et mortel.
Le R744 convient aux différentes applications de réfrigération industrielle ou commerciale comme les chambres froides dans les commerces alimentaires, les chambres froides industrielles, les pompes à chaleur, etc…
Consulter le guide des gaz pour en savoir plus : Dioxyde de carbone
Le R1234ze : il a un GWP proche de 0 et une plage de température de 20°C à + 110°C
Le Solstice® ze est un gaz fluoré de la famille des hydrofluoro-olefines (HFO) à très faible GWP, destiné aux applications frigorifiques et de conditionnement d'air. Il est utilisé pour les installations dimensionnées pour ce fluide telles les chillers, les pompes à chaleurs y compris PAC haute température.
Des essais récents démontrent que l’utilisation de R1234ze a permis d’obtenir un Coefficient de Performance (COP) 25% supérieur que dans le cas d’une installation fonctionnant à l’Ammoniac.
Les avantages d’une détection de gaz
Au-delà l’aspect sécurité, la recherche de fuites a également un lien étroit avec le contexte budgétaire :
> LIMITER LA PERTE DE FLUIDES FRIGORIGÈNES
Certains fluides tels que le R404a vont être interdits, ce qui aura pour conséquence une augmentation de tarifs, appliquée par les fabricants en vue de la pénurie de ces fluides dans un avenir proche. Une détection rapide de ces gaz réfrigérant en cas de fuite permettra de limiter les couts.
> DIMINUER LA FRÉQUENCE DES CONTRÔLES D'ÉTANCHÉITÉ
Limiter les contrôles d’étanchéité des équipements permet du temps (immobilisation des équipes et de l’argent. En effet, tout équipement dont la charge de HFC est supérieure à 5 TeqCO₂ est soumis à un contrôle d’étanchéité par un personnel habilité.
Il est de plus en plus fréquent de voir des installations de détection de gaz sur les sites nécessitant de la réfrigération.
Source : Légifrance
Les bonnes pratiques pour une installation de détection de gaz fixe
Toute installation liée au Gaz présente des risques. C’est pourquoi il est nécessaire de surveiller les fuites potentielles afin de préserver les installations et les équipes des risques explosif, toxique ou asphyxiant. Les règles d'installation dépendent de la configuration de l'installation, mais il ne faut pas oubliez de prendre en compte la densité des gaz et les flux d'air pour positionner les détecteurs.
Pour une installation frigorifique ammoniac :
Les capteurs sont placés en hauteur pour la protection des personnes (salle des machines, galerie technique).
- Zones à surveiller : compresseur, le condenseur et les valves (où il y a un risque de fuite)
- Type de cellule : Électrochimique
- Câble à utiliser : 1 paire 9/10ème blindé (utilisation d'une tierce si capteur avec afficheur)
Pour une installation utilisant des fluides frigorigènes ou HFO :
Les capteurs sont placés près du sol à cause de la densité des fréons, le plus souvent dans la salle des machines et les galeries techniques.
- Zones à surveiller : compresseur, condenseur et valves (où il y a un risque de fuite)
- Type de cellule : Semi-conducteur ou Infrarouge
- Câble à utiliser : câble 3 x 1 mm² blindé
Ne pas oublier les équipements de protection individuelle
Certains frigorigènes présente une toxicité et des risques d'incendie. Lors d'intervention exceptionnelle ou de courte durée, il est nécessaire de mettre en place des mesures de protection individuelle (après la mise en place de mesures d'encoffrement et de confinement qui seront ventilée de manière naturel ou mécanique).
PROTECTION OCULAIRE
En cas de projections telles que les fuites de liquide ou l'ouverture de circuit sous pression, il est nécessaire de porter une protection oculaire adéquate qui permettra d'éviter toute projection et brûlure par le froid.
Lunette de protection, masque facial, lunette masque ...
PROTECTION CUTANÉE
En cas de projections tels que les fuites de liquide ou l'ouverture de circuit sous pression, il est nécessaire de porter une protection cutanée adéquate qui permettra d'éviter toute brûlure.
Vêtement de protection, gants de protection contre le froid.
PROTECTION RESPIRATOIRE
Lorsque la teneur en gaz frigorigène est inconnue ou importante suite à une fuite, il y a des risques d'anoxie. On peut vérifier la teneur en oxygène avec un oxygénomètre avant de pénétrer dans la zone. Dans ce cas, il est impératif de porter un appareil de protection respiratoire autonome isolant (ARI).
Le plus souvent les fluides frigorigènes ne sont pas toxiques mais certains nécessitent une protection spécifique. Vous trouverez le filtre adapté dans le tableau ci-contre.
