Fluides frigorigènes

Les fluides frigorigènes s’utilisent comme moyen de transport de la chaleur (énergie thermique) au sein des pompes à chaleur ainsi que des installations de réfrigération ou de climatisation. Les installations reposant sur l’utilisation de fluides frigorigènes se composent d’une partie haute pression (côté chaud) et d’une partie basse pression (côté froid).

Théorie

Le fonctionnement de telles installations s’articule autour d’un phénomène physique. Toute substance est susceptible d’adopter trois états en fonction de la pression et de la température. À la température ambiante, l’eau est liquide. À toute température inférieure ou égale à 0 °C, l’eau est solide (glace) et à toute température égale ou supérieure à 100 °C, l’eau passe à l’état gazeux (vapeur d’eau). Si la pression augmente, on observe une évolution des valeurs que prennent respectivement les points de fusion et d’ébullition. Il suffit de songer, par exemple, à une cocotte-minute au sein de laquelle l’eau ne commence à bouillir qu’à 116 °C sous haute pression au lieu de 100 °C à une pression atmosphérique normale.

À une pression normale, le fluide frigorigène considéré se présente à l’état de gaz à faible point d’ébullition. Le passage de ce gaz à travers un compresseur a pour effet d’en augmenter la pression et le point d’ébullition à un niveau tel que le gaz se condense (devient liquide) à la température ambiante. La chaleur dégagée lors du processus de condensation est cédée à l’environnement du côté chaud de l’installation. Le transfert de chaleur se traduit par un refroidissement du fluide frigorigène liquide, lequel gagne ensuite un détendeur au sein duquel s’opère une baisse sensible de la pression et du point d’ébullition du fluide. En conséquence, la température ambiante qui règne du côté froid est suffisamment élevée pour amener le fluide frigorigène à sa température d’ébullition et le refaire passer à l’état gazeux (évaporation). Lors de ce processus, l’environnement cède une certaine quantité de chaleur à l’installation. À ce stade, le compresseur aspire à nouveau le fluide frigorigène, après quoi le cycle se répète.

Application

En fonction de la finalité de l’installation, les fluides frigorigènes se prêteront tantôt au réchauffement tantôt au refroidissement de locaux ou d’objets. Au sein d’un réfrigérateur, l’extraction de la chaleur par le côté froid de l’installation provoque une baisse de la température. À l’arrière du réfrigérateur, la chaleur excédentaire est cédée à l’air environnant (côté chaud). Au sein d’une installation de climatisation à deux blocs, l’unité extérieure constitue le « côté chaud » au niveau duquel la chaleur est cédée à l’air extérieur. L’unité intérieure constitue le « côté froid », lequel assure le soufflement de l’air froid dans l’espace climatisé. Au sein d’une pompe à chaleur air/eau, l’unité extérieure constitue le « côté froid » de l’installation, à la hauteur duquel s’opère l’extraction de la chaleur véhiculée par l’air extérieur, même lorsqu’il gèle à l’extérieur. L’unité intérieure constitue le « côté chaud » de l’installation, au sein duquel l’eau est portée à une température plus élevée pour réchauffer par exemple la maison qui en est équipée.

Les fluides frigorigènes sont des gaz dont le point d’ébullition se déplace facilement sous l’effet des variations de pression. Toutefois, ces agents possèdent aussi d’autres propriétés moins souhaitables.

Emploi de fluides frigorigènes

La quasi-totalité des fluides frigorigènes présentent des propriétés préjudiciables à l’environnement (gaz à effet de serre ou destruction de la couche d’ozone) ou un danger pour l’environnement immédiat (toxicité et/ou inflammabilité). Par conséquent, il est important de posséder les connaissances requises et de travailler avec des instruments de mesure appropriés. 

Lorsque vous travaillez sur une installation contenant des fluides frigorigènes, vous êtes amené à utiliser divers équipements, au nombre desquels un collecteur pour procéder à des réglages manométriques précis, un thermomètre de précision assorti de sondes adéquates, une unité de pompage conçue pour purger une installation ou la remplir de fluide frigorigène, une pompe à dépression ainsi qu’un vacuomètre, une balance et un détecteur de fuite adapté au fluide frigorigène employé. EURO-INDEX propose un large éventail d’instruments conçus pour travailler avec des fluides frigorigènes. Nous nous ferons un plaisir de vous conseiller quant à l’équipement le mieux adapté à votre activité et aux fluides frigorigènes auxquels vous serez confronté.

Types de fluides frigorigènes

Il convient de faire la distinction entre les fluides frigorigènes naturels et synthétiques. Développés par l’homme, les fluides frigorigènes de synthèse se rangent dans deux catégories : les (H)CFC et les HFC.

HCFC et CFC
Les HCFC et CFC sont des (hydro)chlorofluorocarbures. Ces substances ont un effet préjudiciable à la couche d’ozone dans l’atmosphère. Les CFC se décomposent plus difficilement que les HCFC. En conséquence, ces agents causent 20 à 50 fois plus de dommages à la couche d’ozone que les HCFC. Le règlement européen sur l’ozone s’applique à ces deux catégories de fluides frigorigènes. En vigueur depuis 2010, ce règlement vise à restreindre l’utilisation de ces substances (commerce et remplissage interdits).

HFC
Les HFC sont des hydrocarbures fluorés qui renforcent l’effet de serre. L’effet de serre imputable à ces substances est 124 à 22.800 fois supérieur à celui du CO₂. Le règlement européen sur les gaz fluorés s’applique aux HFC. En vigueur depuis 2015, ce règlement vise à réglementer l’utilisation des HFC ainsi qu’à éliminer à terme les HFC plus lourds.

Fluides frigorigènes naturels
Naturellement présents dans l’environnement, ces fluides frigorigènes se distinguent par un effet de serre beaucoup plus faible en cas de fuite. Cependant, il convient de s’attarder sur les questions de sécurité parce que ces agents sont susceptibles d’être toxiques et/ou très inflammables.

Aperçu des fluides frigorigènes