Contrôle étanchéité des circuits frigorifiques, le rapport !

L’ADEME * en partenariat avec l’AFCE** édite un rapport sur les moyens de détection de fuite dans les installations de froid et de climatisation.

Rapport complet disponible ici : http://www.ademe.fr/

Ce rapport évalue à l’aide de divers tests, les systèmes et méthodes de détection de fuites de fluides frigorigènes disponibles actuellement ou en cours de développement.

Tout d’abord, il teste sur des installations frigorifiques équipées d’un système de détection de fuites de type "expert". Ceux-ci contrôlent de façon indirecte les éventuelles fuites, et sont basés sur la mesure de plusieurs paramètres de comportement anormal du système. Ils surveillent le niveau de liquide dans le réservoir, les paramètres de température et de pressions puis un algorithme analyse ces données. Les systèmes de détection de fuites experts ont besoin d’un certain temps d’apprentissage parfois de plusieurs jours.

L’étude démontre la capacité de ces systèmes à repérer des fuites de moins de 100g/h en quelques jours avec des pertes de moins de 5 % de la charge nominale de l’installation.

Le constat est différent lorsqu’il s’agit de fuites avec un débit plus élevé, jusqu’à 130g/min de débit moyen. Même si les premiers tests effectués sont assez concluants, l’un des systèmes de type experts conduit tout de même à des pertes supérieures à 10 % de la charge.

D’autres tests ont été faits avec un système de détection intégré à un équipement à volume variable de réfrigérant. Des pertes de fluide frigorigène de l’ordre de 5 % de la charge nominale sont normalement détectées.

Concernant les contrôleurs d’ambiance bien connus des frigoristes leurs efficacités est variable en fonction du choix de l’implantation des capteurs et du réglage de la sensibilité de l’organe de détection. Système des plus efficace pour des installations confinées, peu ventilées.

Retour sur la réglementation et les méthodes de détection

Le rapport revient aussi les réglementations Françaises et Européennes.

Concernant la réduction des émissions de fluides frigorigènes, des règles s’appliquent :

• Ciblage pendant le contrôle d’étanchéité des points susceptibles de poser problème.
• Après une mise en service, une réparation, un contrôle d’étanchéité doit être effectué.
• Formation du personnel (attestation d’aptitude) intervenant dans les installations de froid et de climatisation
• Mise à disposition des intervenants d’un registre de l’équipement véritable historique de l’installation.
• Choix de la méthode la plus adaptée, installation de détecteur fixe ou utilisation de détecteurs de fuites mobiles.

Différentes méthodes sont préconisées pour la détection de fuites de fluides frigorigènes. Elles sont classées en deux catégories :

1. Les méthodes directes permettent de "déterminer si la charge s’échappe du système". Elles mesurent directement une concentration de fluide. Cela s’effectue avec des détecteurs portables pouvant localiser avec précision une fuite : détecteur électronique manuel, solution savonneuse, produit fluorescent, test de pression à l’azote.
2. Les méthodes indirectes sont fondées sur le constat d’un fonctionnement anormal du système et l’analyse de paramètres particuliers. Le contrôle se fait soit par pression, température, courant absorbé par le compresseur, niveaux de liquides, volume de la quantité rechargée.

Moyens de détection des fuites de fluide frigorigène

La norme NF EN 14624 et la norme Ashrae 173-2012 définissent les conditions d’essais pour qualifier la sensibilité des détecteurs et des contrôleurs d’ambiance.

Contrôleur fixe ou d’ambiance

Les contrôleurs d’ambiance comportent une ou plusieurs sondes disposées dans des sites définis autour de l’installation frigorifique. Elles sont raccordées à un analyseur centralisé qui mesure la concentration du volume. Les contrôleurs d’ambiance font partie des systèmes de détection directe. Ils repèrent les fuites en fonction des mesures de concentration du fluide frigorigène dans l’air ambiant. Parmi les méthodes directes, ils constituent le seul type de détecteur fixe permettant de surveiller l’installation en continu.

Les détecteurs nomades

Les détecteurs mobiles électroniques manuels sont utilisés par les techniciens pour la recherche de fuites lors des contrôles d’étanchéité. Un signal sonore avertit lors du dépassement d’un certain seuil de valeur.

Les détecteurs dits « mesureurs », pourvus de sondes de « reniflage », ont la possibilité d’évaluer le débit de fuite et de repérer le site de fuite de fluide frigorigène.

Plusieurs technologies de mesures peuvent être utilisées :

• L’effet Corona
• La diode chaude ou diode platine
• La spectrophotométrie Infra Rouge

D’autres méthodes peuvent être utilisées :

• Application d’un produit moussant pour localiser la fuite (installation en fonctionnement), méthode largement utilisée.
• Mise sous pression du circuit avec de l’azote ou de l’azote hydrogéné avant mise en service ou après réparation.
• Injection d’un fluide fluorescent pour repérer les points de fuite, utilisation non conforme aux prescriptions des constructeurs de compresseurs.
• Méthode du "niveau bas" : on repère la fuite par l’atteinte d’un niveau anormalement bas dans le réservoir.
• Les méthodes dites intelligentes ou « systèmes experts. Citées plus haut.

Ce qu’il faut retenir de ce rapport

Pour optimiser l’utilisation et la gestion des alarmes la collaboration entre le détenteur, l’opérateur, le fabricant est essentiel note le rapport. C’est dans ces conditions de travail en commun que les taux d’émissions annuels sont fortement améliorés.

Les contrôleurs d’ambiance et systèmes experts ont un grand avantage : la surveillance en continu des installations frigorifiques. C’est un complément indispensable au contrôle périodique d’étanchéité pour réduire les émissions de fluides frigorigènes.

Concernant le contrôleur d’ambiance, il faut optimiser le placement des sondes. Pour cela, il faudra parfaitement analyser :

• La configuration de l’installation frigorifique
• Les endroits ou les fuites sont récurrentes

Les contrôleurs d’ambiance sont principalement adaptés aux installations peu ventilées cependant les derniers développements tendent à montrer des possibilités d’utilisation en extérieur. Comme l’a montré l’étude de terrain, les modèles de haute précision ayant un seuil de sensibilité à 1 ppm, soit à technologie infrarouge, sont efficaces. Leur efficacité doit être optimisée par la réalisation d’une étude d’implantation tenant compte des composants susceptibles de fuir et d’une visualisation de l’écoulement d’air autour de l’installation. L idéal pour optimiser la détection étant de réaliser des tests afin de déterminer la meilleure implantation des capteurs. Le retour d’expérience montre que le contrôleur d’ambiance est le plus souvent installé pour des questions de réglementation et que finalement son utilisation pour la détection de fuites arrive au second plan.

Les systèmes experts alarmant directement l’opérateur sont particulièrement bien adaptés aux systèmes à détente directe, pour une intervention rapide. Mais ils ne peuvent, à ce jour, fonctionner qu’avec une installation frigorifique possédant un réservoir. Il faudra attendre la fin des développements en cours qui devront élargir le champ des possibilités. Ces systèmes experts sont récents en France mais les retours sont globalement positifs.

Un système de détection de fuites intégré à un équipement de type DRV, VRV a également prouvé son efficacité en situation réelle. Mais il doit être activé lors de la maintenance. Bien qu’il soit capable de détecter une perte de fluide inférieure à 10 % de la charge et apporte bien des avantages pour le frigoriste, il ne dispose pas d’alarme et ne répond donc pas aux critères de l’arrêté de Juillet 2016.

Sources : ADEME-AFCE

* Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie.

** Association Froid Climatisation Environnement.