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Fluides frigorigènes
Sommaire de la page:
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:
Ils sont également catégorisé par type permettant d'dentifier s'ils sont concernés par les règlementations environnementales.
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 |
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