Fluides frigorigènes

On nomme fluide frigorigènes, les substances mises en oeuvre dans les systèmes de réfrigération à compression et plus généralement dans les systèmes de pompe à chaleur. Il en existe une grande variété. Leur choix est fait en fonction des conditions opératoires requises et pour optimiser le rendement énergétique de la machine.
Les premiers systèmes de réfrigération à compression sont apparus à la fin du 19ème siècle et utilisaient principalement  l'ammoniac, le dioxyde de soufre ou le chlorure de méthyl. Toxiques et inflammables, ils ont été progressivement remplacés après 1920 par les chlorofluorocarbones (CFC) nouvellement synthétisés par l'industrie chimique.
Dans les années 1970, il est apparu que les CFC, utilisés massivement dans diverses applications autres que la réfrigération, s'accumulaient dans l'atmosphère et étaient responsables de la dégradation de la couche d'ozone dans la haute atmosphère. Par le protocole de Montréal en 1987, la plupart des états de la planète ont decidé de progressivement banir leur utilisation.
Ils ont été rempacés  dans leurs applications par des substitus, HCFC (hydrochlorofluorocarbone) ou HFC (hydrofluorocarbone) moins destructeurs de la couche d'ozone, mais ayant malheureusement un impact sur l'effet de serre et le réchauffement climatique. Les substitus aux CFC sont donc eux aussi progressivement interdit d'utilisation.
La production de froid par cycle à compression se tourne désormais vers des fluides frigorigènes dit "naturels" par opposition aux fluides de synthèse précédents, déjà largement présents dans l'environnement naturel, ou n'ayant que peu d'impact sur celui-ci. Parmis ceux-ci les principaux sont:

• l'ammoniac
• le dioxyde de carbone
• le propane

Nature des fluides frigorigènes

Les fluides frigorigènes peuvent étre des substances pures, ou des mélanges. Pour simplifier leur désignation, l'industrie s'est accordée sur une codification débutant par la lettre "R".
Ils sont également catégorisé par type permettant d'dentifier s'ils sont concernés par les règlementations environnementales.

Nom	Type	Nature	PRP ou GWP
R11	CFC	Trichlorofluorométhane (CFC11)	4750
R12	CFC	Dichlorodifluorométhane (CFC12)	10900
R13	CFC	Chlorotrifluorométhane (CFC13)
R13B1		Bromotrifluorométhane
R14		Tétrafluorure de carbone (CFC14)
R21		Dichlorofluorométhane (CFC21)
R22	HCFC	Chlorodifluorométhane (CFC22)	1810
R23		Trifluorométhane (CFC23)	14800
R32		Difluorométhane	675
R40		Chlorure de méthyle
R50		Méthane
R113	CFC	Trichlorotrifluoroéthane (CFC113)
R114	CFC	Dichlorotétrafluoroéthane (CFC114)
R115	CFC	Chloropentafluoroéthane (CFC115)
R123	HCFC	Dichlorotrifluoroéthane (HCFC123)
R124	HCFC	Chlorotetrafluoroethane (CHClFCF3)	609
R125		Pentafluoroéthane (CHF2CF3)	3500
R134a		Tétrafluoroéthane (HFC134a)	1430
R142b	HCFC	Chlorodifluoroéthane	2310
R143a		Trifluoroéthane (CH3CH3)	4470
R152a		Difluoroéthane (HFC152a)	124
R170		Ethane	6
R216	CFC	Dichloro1,3 hexafluoropropane
R290		Propane	3
R318c		Octafluorocyclobutane
R401a	HCFC	Azéotrope de R22(53%), R152a(13%) et R124(34%)	1200
R401b	HCFC
R402a	HCFC	Mélange de R22(38%), R152a(60%) et R290(2%)	2788
R402b	HCFC
R403b	HCFC
R404a	HFC	Mélange de R125(44%), R143a(52%) et R134a(4%)	3900
R407a		Mélange de R32(20%), R125(40%) et R134a(40%)	2100
R407b		Mélange de R32(10%), R125(70%) et R134a(20%)
R407c		Mélange de R32(23%), R125(25%) et R134a(52%)	1800
R407d		Mélange de R32(15%), R125(15%) et R134a(70%)
R407f		Mélange de R32(30%), R125(30%) et R134a(40%)	1800
R408a	HCFC	Mélange de R22(47%), R143a(46%) et R125(7%)	3200
R409a	HCFC
R409b	HCFC	Mélange de R22(65%), R124(25%) et R142b(10%)	1560
R410a	HFC	Mélange de R32(50%) et R125(50%)	2100
R417a		Mélange de R134a(50%), R125(46,6%) et R600(3,4%)	2300
R447a		Mélange de R32(68%), R125(3,5%) et R1234ze(28,5%)	580
R448a		Mélange de R32(26%), R125(26%), R134a(21%), R1234yf(20%) et R1234ze(7%)	1400
R449a		Mélange de R32(24,3%), R125(24,7%), R134a(25,7%) et R1234yf(25,3%)	1400
R450a		Mélange de R134a(42%), et R1234ze(58%)	600
R452a		Mélange de R32(11%), R125(59%) et R1234yf(30%)	2100
R454a		Mélange de R32(35%) et R1234yf(65%)	239
R454b		Mélange de R32(68,9%) et R1234yf(31,1%)	460
R454c		Mélange de R32(21,5%) et R1234yf(78,5%)	148
R455a		Mélange de R32(21,5%), R1234yf(75,5%) et R744(3%)	148
R500		Azéotrope de R22(73,8%) et R152a(26,2%)
R502		Azéotrope de R22(48,5%) et R115(51,2%)	4657
R503		Azéotrope de R23(40%) et R13(60%)
R504		Azéotrope de R32 et R115
R507a		Azéotrope de R125(50%) et R143a(50%)	4000
R508a		Mélange de R23(39%) et R116(61%)	13200
R508b		Azéotrope de R23(46%) et R116(54%)	13400
R513a		Mélange de R134a(44%), et R1234yf(56%)	630
R600		n-Butane
R600a		iso-Butane	3
R717	Naturel	Ammoniac	0
R744	Naturel	Dioxyde de carbone	1
R1150		Ethylène	4
R1270		Propylène	2
R1234ze		trans-1,3,3,3-Tétrafluoropropène-1 (HFO)	7
R1234yf		2,3,3,3-Tétrafluoropropène-1 (HFO)	4

Point d'ébullition et point critique

nom	Ebull. à Patm [°C]	Condens. à 35°C [bar abs]	Temp. crit [°C]	Pres. crit. [bar abs]
R11	23,7	1,5	197,9	45,2
R12	-29,8	8,5	110,5	41,4
R13	-30	>Pc	28,85	40
R13B1	-58,6	20,4	67,45	41,8
R14	-128	>Pc	-45,55	38,6
R21	8,9	2,5	178,5	53,4
R22	-41	13,3	96	51,1
R23	-82,1	>Pc	25,75	86,9
R32	-52
R40	-24	7,6	142,9	69
R50	-161,5	>Pc	82,1	47,9
R113	47,6		269,5	35,3
R114	3,5	2,9	145,65	33,8
R115
R134a	-26,2
R142b	-9,8	4,5	137,1	41,2
R152a
R170	-88,6		32,25	50,5
R216
R290	-42,1		94,4	47,2
R318c	-5,83	4,25	115,3	27,8
R404a	-46,5
R408a	-44	15
R407c	-43,4
R410a	-51,5
R500	-33,3
R502	-45,5	15
R503	-88,7
R504
R507	-47,1
R508b	-88,3
R600	-0,5		153,3	39,2
R600a	-11,7		133,65	38,3
R717	-33,3	13,4	133,1	117,9
R744	-78,5		31	76,3
R1150	-103,7		9,3	52,2
R1270	-47,7		91,25	47,5
R1234ze	-19	6,67	109,4	36,36
R1234yf	-29,45	8,95	94,7	33,82

Aspect règlementaire

La nature du fluide frigorigène employé conditionne le Classement au titre des Installations Classées; la rubrique 2920 a été supprimée en
Les installations de réfrigération utilisant de l'ammoniac relèvent de la rubrique 4735
Les installations utilisant des substances fluorées appauvrissant la couche d'ozone ou à effet de serre relèvent de la rubrique 4802.

Substitus

Certains chlorofluorocarbones sont accusés d'être en partie responsables de:
- la diminution de la couche d'ozone stratosphèrique
- l'augmentation de l'effet de serre

La production de CFC est interdite depuis le 1er Janvier 1996.
Parmis les HFC, l'utilisation de ceux jugés à fort Potentiel de Réchauffement Planétaire (PRP) ou Global Potential Warming (GPW) doit être réduite (règlement F-GAS 517/2014/UE ).
Ils sont remplacés dans leurs applications traditionnelles par d'autres composés purs ou en mélanges qui sont couramment nommés substitus.

Fluide à remplacer	Substitus
R11	R123
R113	R123
R12	R134a, HCFC124, R5xx
R500	R134a, R5xx
R502	R408a
R114	R124
R134a	R1234ze
R22	R417a