Réfrigérant

Définition

Le réfrigérant est un composé chimique capable de passer du liquide au gaz et inversement. Au cours du processus, ses capacités à absorber et à transférer la chaleur ont été la clé des systèmes de refroidissement, de réfrigération et de pompe à chaleur pendant de nombreuses années. Le fluide réfrigérant (frigorigène) produit du froid.

Schéma d'utilisation d'un réfrigérant :

Les réfrigérants fonctionnent dans les systèmes tels que les réfrigérateurs, les refroidisseurs à air et à eau ainsi que les unités de climatisation séparées. Le réfrigérant extrait la chaleur (du bâtiment) et la transfère dans l'air extérieur ambiant pour produire de la climatisation.

Explications

Le réfrigérant est un agent de refroidissement qui absorbe la chaleur et laisse de l'air frais lorsqu'il passe à travers un compresseur et un évaporateur. Il fluctue entre un état liquide ou gazeux au cours du processus thermodynamique.

Le réfrigérant est essentiel pour refroidir les réfrigérateurs et les climatiseurs, mais ce n'est généralement pas un facteur auquel la plupart des gens pensent lors d'un achat. Cependant, les lois sur les réfrigérants changeant et certains types de réfrigérants devenant illégaux, il est important de comprendre les différences entre les types de réfrigérants lorsqu'il s'agit de remplacer un réfrigérateur ou un congélateur.

✅ Traditionnellement au cours des dernières décennies, le réfrigérant par excellence utilisé dans la réfrigération commerciale a été le R404A, qui possède des caractéristiques qui le rendent idéal pour les basses, moyennes et même hautes températures. Suite à l'entrée en vigueur de la directive F-Gas en Espagne et avec la menace de l'interdiction imminente en 2020 du réfrigérant R404A par la réglementation européenne F-Gas, les différents fabricants et distributeurs de gaz ont lancé divers gaz réfrigérants sur le marché comme substituts directs du R404A.

Processus de refroidissement

Voici comment le réfrigérant refroidit l'intérieur des réfrigérateurs et l'air des climatiseurs :

1. Le réfrigérant commence sous forme liquide lorsqu'il traverse le dispositif d'expansion de votre appareil. Il se dilate et se refroidit en raison de la chute soudaine de pression qui le transforme en gaz.
2. Lorsque le réfrigérant gazeux traverse le serpentin de l'évaporateur en cuivre à l'intérieur de l'unité, il absorbe la chaleur des produits à l'intérieur.
3. Le compresseur de l'unité éloigne ensuite le gaz réfrigérant et la chaleur absorbée des produits alimentaires, augmentant ainsi la pression du gaz.
4. Le réfrigérant chaud à haute pression traverse ensuite les serpentins du condenseur. Ce faisant, il rayonne sa chaleur dans l'atmosphère et se refroidit en un liquide.
5. Le réfrigérant liquide rentre dans le dispositif de détente et le processus recommence.

Rôle

Les réfrigérants jouent un rôle essentiel dans les climatiseurs. Généralement, on les trouve sous forme liquide ou gazeuse. Les réfrigérants sont utilisés pour refroidir un espace particulier. Il existe plusieurs types de réfrigérants qui permettent de capter la chaleur d'une zone spécifique et de la distribuer à d'autres endroits qui en ont besoin.

Ces fluides frigorigènes sont utilisés dans divers appareils tels que les climatiseurs, les machines de refroidissement, etc. Ils utilisent généralement le phénomène thermodynamique des changements de phase pour convertir le gaz en liquide et vice-versa.

Ces réfrigérants sont tout à fait utiles, mais sont considérés comme un facteur important contribuant au réchauffement climatique. Mais avec les progrès de la technologie, il y a eu une initiation aux réfrigérants respectueux de l'environnement. De plus, nous vous apportons ici un blog sur les types de réfrigérants et leurs utilisations dans différents endroits.

Types de fluides frigorigènes

Voici une liste de réfrigérants qui sont principalement adoptés pour les installations de réfrigération industrielle.

Eau : l'eau est l'une des substances remplies de propriétés chimiques et thermodynamiques parfaites. Il est utilisé comme type de réfrigérant depuis des décennies en raison de sa disponibilité facile. Eh bien, il ne peut pas être considéré comme un fluide frigorigène seul, mais lorsqu'il est refroidi dans des installations de refroidissement, il est utilisé dans les circuits pour abaisser les températures. Pour utiliser l'eau comme réfrigérant, il faut une température ambiante supérieure à 100 °C.

HFC R134A : ce réfrigérant est utilisé dans les voitures climatisées mais également utilisé dans les espaces réfrigérants commerciaux dans les tuyauteries de réfrigérant. Tout en parlant de ses caractéristiques, il est enrichi d'une toxicité minimale, d'une incombustibilité, d'une stabilité thermique sans faille et d'une non-corrosivité.

hydrocarbures (HCS) : ce réfrigérant est rempli de produits chimiques utilisés dans les systèmes de réfrigération commerciaux, les systèmes de climatisation et les systèmes de réfrigération domestiques. Ce réfrigérant est adapté au refroidissement industriel car il contient du propane sans ODP (potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone). Mais il nécessite des installations de sécurité spécifiques. Lorsque vous travaillez avec des hydrocarbures, gardez certaines choses à l'esprit pour un meilleur fonctionnement, comme éviter de souder dans la même zone et rester à l'écart des étincelles et des fils.

ammoniac (R717) : l'ammoniac est considéré comme le réfrigérant le plus ancien et le plus couramment utilisé dans les installations de refroidissement industrielles. Il est alimenté par des produits chimiques sans halogène. Ici, le processus d'application est en composants plus petits, éliminant par la suite le besoin de grandes installations de refroidissement. En outre, il a un poids moléculaire inférieur, des points critiques élevés et un coefficient de performance élevé, mais cela entraîne des effets néfastes.

CO2 R744 : ce fluide frigorigène doit être manipulé avec précaution en raison de son poids élevé, alors qu'en cas de fuite, il peut remplacer l'oxygène. D'un autre côté, le CO2 R744 a un impact minimal sur l'environnement car il est non toxique et ininflammable.

HCFC-22 (R-22) : c'est l'un des réfrigérants les plus couramment utilisés pour les pompes à chaleur et les systèmes de climatisation résidentiels, mais si des fuites pourraient être une cause d'appauvrissement de la couche d'ozone. En raison de cette situation, il existe maintenant d'autres alternatives disponibles pour la même chose. En 2010, le HCFC-22 est devenu absolu et n'était plus utilisé dans les climatiseurs. Cependant, avec le début de 2020, il peut être utilisé mais uniquement lorsqu'il est récupéré et recyclé pour être utilisé dans le même système.

R-410A : c'est l'un des réfrigérants les plus couramment utilisés. Généralement, il se compose de deux réfrigérants hydrofluorocarbonés, le difluorométhane et le pentafluoroéthane. Le R-410A est considéré comme un réfrigérant qui n'appauvrit pas la couche d'ozone. Comparé au R-407C et au R-22, ce réfrigérant offre une meilleure efficacité énergétique. Il ne contient pas de chlore et est une bien meilleure option que le R-22. Le R-410 est largement utilisé par les fabricants de climatiseurs et de systèmes de réfrigération. C'est également l'un des choix les plus populaires parmi les gens pour les unités de refroidissement, la réfrigération commerciale et la climatisation.

Série R-600 : le réfrigérant de la série R-600 est enrichi de sources naturelles ayant zéro ODP et une possibilité minimale de réchauffement climatique. Il doit être conçu avec la plus grande précision pour éviter les problèmes d'incendie. De plus, il doit être utilisé avec précaution.

Gaz réfrigérants

Plusieurs gaz réfrigérants en bouteille :

Plusieurs types de gaz réfrigérants en bouteille avec leur code "R". Le choix du type de gaz réfrigérant pour les équipements de réfrigération commerciale doit tenir compte de la plage de température de la chambre dans laquelle la réfrigération est prévue.

• R452A : substitut direct au R404A, mais avec un GWP modéré = 2139 et un prix de marché élevé. Applicable en basse, moyenne et haute température.
• R449A : il a des propriétés similaires et se substitue presque directement au R404A avec un GWP inférieur d'un tiers au R404A (GWP = 1396), mais il faut noter sa température de refoulement élevée lors d'un fonctionnement à basse température, qui nécessite dans la plupart des cas l'installation d'un liquide système d'injection pour refroidir le gaz.
• R290 (propane CH₃CH₂CH₃) : réfrigérant naturel performant avec un prix bas et stable, aucun risque d'obsolescence, très faible pouvoir de réchauffement climatique (GWP = 3), et donc détaxé. C'est un excellent réfrigérant pour les basses et moyennes températures. Le seul inconvénient est qu'il est classé selon RSIF en classe de sécurité A3 (haute inflammabilité), donc certaines précautions doivent être prises dans la conception et la manipulation.
• R134a : réfrigérant avec de très bonnes caractéristiques pour travailler à des températures moyennes et élevées, avec GWP = 1 300, sans date de péremption encore pour l'utilisation de ce réfrigérant dans la réfrigération commerciale.
• R513A : substitut direct au R134a, mais avec un GWP modéré = 629 et un prix de marché élevé. Applicable en moyenne et haute température.

Il est tenu compte du GWP (potentiel de réchauffement planétaire).

Cas du R-22 (CFC)

Les réfrigérants de type gaz CFC comme le R-22 (de loin le plus populaire) sont un seul type de réfrigérant. CFC signifie chlorofluorocarbures. Ces réfrigérants contiennent du chlore, du fluor et du carbone. Le HCFC, un réfrigérant "de remplacement" utilisé à la place du R-22, est également composé de chlore, de fluor et de carbone, mais contient un atome d'hydrogène. Tout HCFC sera un mélange de plusieurs types de réfrigérants HCFC.

La composition chimique des réfrigérants de remplacement est conçue pour imiter les pressions et les températures de fonctionnement du R-22. Ces réfrigérants de remplacement fonctionnent bien lorsqu'ils fonctionnent dans un système isolé sans contaminants ni autres types de réfrigérant, mais ne doivent jamais être utilisés pour "compléter" un système dont le niveau est bas.

Mélange de réfrigérants

⛔ Est-il possible de mélanger différents réfrigérants pour un système de climatisation ? La réponse courte-longue est non, jamais. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles il est impossible, illégal et non économique de mélanger les types de réfrigérants. Toutefois le gaz CFC est un mélange !

Les pressions et les températures de fonctionnement vont certainement changer pour le pire. Les différents types de réfrigérants ne sont pas destinés à être mélangés. La charge de réfrigérant doit être optimisée en utilisant le tableau pression-température respectif du réfrigérant. Mais lors du mélange d'un réfrigérant alternatif avec du R-22, il n'y a pas de tableau pression-température auquel se référer. Cela signifie qu'il n'est pas possible d'optimiser la charge du système, ce qui peut entraîner une surchauffe et réduire l'efficacité et la durée de vie du système.

Une perte d'efficacité interviendra. Il peut y avoir un changement d'efficacité imprévisible et extrême car la plupart des réfrigérants R-22 ne fonctionnent pas aussi efficacement que le R-22 même lorsqu'il n'est pas mélangé. Une unité de climatisation inefficace peut entraîner des coûts énergétiques plus élevés, car le système travaillera plus fort que la normale pour refroidir l'habitation.

Il peut y avoir des dommages à l'appareil. Cela survient en raison de l'imprévisibilité des pressions et des températures ainsi que d'une perte potentielle de retour d'huile approprié vers le compresseur, ce qui peut entraîner une défaillance du système.

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