Fluides frigorigènes, l'essentiel en 3 familles

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Un fluide frigorigène est un composé de molécules utilisé pur ou en mélange, qui a comme propriété physique de permettre un transfert d'énergie et ainsi de produire du froid ou du chaud.

Les familles de fluides frigorigènes

Les composés inorganiques (série 700)

Les composés inorganiques que l'on utilise pour la réfrigération sont l'eau, le dioxyde de carbone et l'ammoniac. Chacun d'entre eux est inoffensif pour  l'environnement, mais présente certains inconvénients.

  • L'eau est un fluide frigorifique qui peut être utilisé mais cela reste théorique,car il faut beaucoup trop d'énergie pour pouvoir l'utiliser . L'eau a aussi une importante masse volumique, ce qui pose des problèmes en phase d'évaporation.
  • Le CO2 est également très présent sur terre, mais il a de faibles capacités thermodynamiques. Le fonctionnement transcritique de ces l'installations et les pressions très élevées sont des freins au développement de cette solution.
  • Enfin, l'ammoniac est certainement le meilleur fluide frigorifique inorganique,il a de très bonnes capacités thermodynamiques, mais il est toxique, corrosif  et inflammable. Il est surtout employé dans les grandes installations industrielles.

Les hydrocarbures (série 600)

Les hydrocarbures, c'est-à-dire les composés organiques composés exclusivement d'atomes de carbone et d'hydrogène, possèdent des propriétés qui en font  d'excellents fluides frigorifiques.Outre ces bonnes qualités thermodynamiques, ils offrent l'avantage d'être assez propres pour l'environnement et d'avoir  une faible toxicité. En revanche, ils sont inflammables, ce qui rend leur manipulation délicate. Pour utiliser des hydrocarbures comme fluides  frigorifiques, il faut donc s'entourer d'un maximum de précautions.
Ces hydrocarbures sont le propane, le butane et l'isobutane.

Les hydrocarbures halogénés (série 400 et 500)

La première catégorie de cette famille est aussi la plus tristement célèbre qui a été longtemps et largement utilisée dans le monde jusqu'à ce qu'on  établisse leur dangerosité pour l'environnement.
Les CFC ou Chlorofluorocarbures ont été reconnus responsables de la dégradation de la couche d'ozone et ne sont aujourd'hui plus utilisés.
La deuxième catégorie de fluides hydrocarbures halogénés regroupe les HCFC ou HydroChloroFluoroCarbures.Composés de chlore, de fluor, de carbone et  d'hydrogène, ils sont considérés comme dangereux au même titre que les CFC et seront eux aussi totalement interdits depuis le début de l'année 2015.
Enfin, la troisième génération de cette famille présente le gros avantage de ne pas menacer la couche d'ozone. Il s'agit des HFC ou HydroFluoroCarbures,  constitués d'hydrogène, de carbone et de fluor. Il semblerait toutefois que les HFC puissent contribuer à l'effet de serre,notons que leurs raréfactions est programmées (voir réglementation F-GAS).

Les fluides de la série 400 sont des mélanges zéotropiques ayant un glissement de température,la charge en fluides des installations s’effectue toujours à l’état liquide .
Les fluides de la série 500 sont des mélanges azéotropiques, n’ayant pas de glissement de température.

Quelques fluides les plus utilisésfamilles fluide frigorifique

R 410A:
Le R-410A est un mélange (50% HCF 32, 50% HCF 125) de type HFC principalement destiné aux installations neuves . Il est utilisé dans les secteurs du conditionnement d'air de petite puissance ,split system , pompe a chaleur et de la réfrigération industrielle.

R 407C:
Le R-407C est un mélange ternaire a fort glissement (R 32, R 125,R 134a) de remplacement "non azéotropique" de type HFC.
Il est principalement utilisé en remplacement du R-22 dans les applications de conditionnement d'air.

R 134a:
Le R-134a est un hydrofluorocarbone (HFC) destiné aux applications frigorifiques domestiques, commerciales et industrielles, ainsi que dans celles du conditionnement d'air, du refroidissement des liquides et des pompes à chaleur. Le R-134a est le fluide choisi par les fabricants de systèmes de conditionnement d'air automobile et agricole.
Ce fluide peut également remplacer le R-12 dans les installations existantes suivant une procédure.

R 404A:
Le R-404A est un mélange ternaire Zéotrope (R 143a, R 125, R 134a) de type HFC, mis au point pour le domaine du froid commercial et industriel et les transports frigorifiques.
Il est utilisé de préférence pour les réalisations des installations neuves de type centrales frigorifiques pour grandes surfaces de vente (supermarchés et hypermarchés), entrepôts frigorifiques, installations de surgélation alimentaire et meubles pour la conservation des aliments congelés et les camions réfrigérés.

R 507:
Le R-507 est un mélange binaire de remplacement "azéotropique", de type HFC.
Il est essentiellement utilisé en réfrigération industrielle pour les installations neuves comprenant des évaporateurs noyés par exemple dans les patinoires.

R 427A:
Fluide zéotropique à fort glissement de température de type HFC, fluide de remplacement du R22.Les propriétés thermodynamiques de ce fluide sont assez proche de celles du R22

L'avenir les HFO ?

Les HFO sont des fluides de synthèse avec de bonnes propriétés thermodynamiques, à faible GWP grâce a une durée de vie relativement courte dans l'atmosphère, environ 11 jours. Par contre lors de leur décomposition dans l'atmosphère ils se transforment en acide trifluoroacétique , acide non biodégradable , mais à l'heure actuelle aucune étude vraiment poussée n'a pu permettre d'en connaître les effets néfastes sur l'environnement .Les HFO ont un faible niveau toxique, par contre ils sont inflammables et en cas d'incendie ils dégagent un acide fluorhydrique relativement toxique.
Nous verrons dans les mois et les années à venir si les HFO seront les fluides frigorigènes de l'avenir .

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