Réfrigérants à base de gaz fluorés
Les gaz fluorés (gaz F, F-gas) sont des gaz à effet de serre fabriqués par l'homme et utilisés comme réfrigérants dans les systèmes de chauffage, de ventilation, de climatisation et de réfrigération (CVC&R) depuis qu'ils ont été mis au point à la fin des années 1920. Les principaux gaz fluorés sont les chlorofluorocarbones (CFC), les hydrochlorofluorocarbones (HCFC), les hydrofluorocarbones (HFC), les hydrofluorooléfines (HFO) et les mélanges de réfrigérants.
Les gaz fluorés et l'environnement
Les systèmes de réfrigération étaient utilisés depuis longtemps avant le développement des gaz fluorés, avec les réfrigérants naturels en tête. Cependant, la collaboration entre les systèmes antérieurs et les réfrigérants naturels n'était pas sans poser de problèmes : l'inflammabilité, la toxicité et la nature corrosive de certains réfrigérants naturels posaient de gros problèmes. C'est pourquoi des réfrigérants synthétiques à base de gaz F ont été mis au point, avec des propriétés qui non seulement résolvaient certains des grands problèmes posés par les réfrigérants naturels, mais qui étaient également conçues pour convenir à différentes applications de chauffage, de ventilation et de climatisation et de réfrigération.
Cependant, on a découvert que les avantages des réfrigérants synthétiques avaient un coût pour l'environnement. En contribuant au trou dans la couche d'ozone et en jouant un rôle dans le réchauffement de la planète, les gaz fluorés se sont avérés problématiques. Depuis des décennies, nous sommes pris dans un cycle d'interdiction ou de réduction progressive de l'utilisation des réfrigérants les plus nocifs, de développement de nouveaux gaz fluorés pour les remplacer, puis d'interdiction de ces remplacements, à mesure que les réglementations entrent en vigueur pour restreindre l'utilisation de ceux qui ont le potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone (ODP) et le potentiel de réchauffement de la planète (PRP) les plus élevés.
Bien que les réglementations varient d'un pays à l'autre, la majorité des nations respectent les délais fixés dans le protocole de Montréal (et ses amendements ultérieurs), un traité international réglementant la production et la consommation de substances appauvrissant la couche d'ozone (SAO).
Types de F-gas
Chlorofluorocarbures (CFC)
Le chlorofluorocarbone contient du chlore (Cl), du fluor (F) et du carbone (C). Les CFC comprennent des réfrigérants tels que R-11, R-12, R-13, R-113, R-114 et R-115.
Inventés pour être des "réfrigérants sûrs", les chlorofluorocarbones ont été largement utilisés à partir des années 1930 en raison de leur caractère non toxique, ininflammable et très stable. Cependant, sans le savoir à l'époque, les CFC avaient un potentiel élevé d'appauvrissement de la couche d'ozone (ODP) et jouaient un rôle important dans la destruction de la couche d'ozone. Une fois cette découverte faite, des mesures ont été prises pour en interdire l'utilisation.
Le protocole de Montréal a scellé le sort des CFC le 16 septembre 1987, avec une élimination progressive. Les CFC ont été interdits dans les pays développés d'ici à 2000 et dans les pays en développement d'ici à 2010.
Hydrochlorofluorocarbures (HCFC)
Les hydrochlorofluorocarbures contiennent de l'hydrogène (H), du chlore (Cl), du fluor (F) et du carbone (C). Les HCFC comprennent des gaz tels que le R-22, le R-123, le R-124 et le R-142B.
Les HCFC Comme les CFC, ils étaient largement utilisés dans les années 1930, ayant été développés pour être des "réfrigérants sûrs", en raison de leur non-toxicité, de leur ininflammabilité et de leur grande stabilité. Toutefois, il est apparu que les HCFC avaient également un potentiel élevé d'appauvrissement de la couche d'ozone (ODP).
Un amendement ultérieur au protocole de Montréal a étendu l'interdiction aux HCFC, avec une élimination progressive dans les pays développés d'ici 2020 et d'ici 2030 dans les pays en développement.
Hydrofluorocarbures (HFC)
Les hydrofluorocarbures sont créés à partir d'hydrogène (H), de fluor (F) et de carbone (C). Les réfrigérants HFC comprennent le R-32, le R-125, le R-134A, le R-143A, le R-152A et le R-410A.
Les HFC ont été développés pour remplacer les CFC et les HCFC, en mettant l'accent sur le potentiel de réchauffement planétaire (PRP). Le PRG mesure le potentiel d'un gaz à effet de serre en le comparant au dioxyde de carbone (CO2). Par exemple, le HFC R-23 a un PRP de 14 800, ce qui signifie que chaque kg de R-23 libéré dans l'atmosphère a le même effet de serre que 14 800 kg de CO2.
Les HFC ont été largement utilisés dans les années 1980 avec l'introduction du protocole de Montréal. Bien que les HFC n'endommagent pas la couche d'ozone (ils ont un PDO de zéro), ils ont un PRP élevé. Tout comme les CFC et les HCFC, le sort des HFC a été scellé par l'amendement de Kigali au protocole de Montréal en octobre 2016. Dans le cadre du protocole de Montréal, les pays développés se sont engagés à réduire progressivement les HFC à partir de 2019. Dans les pays en développement, un gel des niveaux de consommation de HFC entre en vigueur à partir de 2024 (ou 2028 pour certains pays), l'objectif étant de réduire les HFC de 80 à 85 % d'ici la fin des années 2040.
L'utilisation des HFC est très répandue, le R-134A étant l'un des réfrigérants HFC les plus utilisés, en particulier dans les systèmes de refroidissement. Le R-410A est un autre réfrigérant HFC familier, car il a été introduit pour remplacer le R-22 dans les applications résidentielles et commerciales. Il est largement utilisé dans les pompes à chaleur et les systèmes VRF.
Hydrofluoroléfine (HFO)
Les hydrofluorooléfines sont créées à partir d'hydrogène (H), de fluor (F) et de carbone. Les HFO sont des oléfines (O), également connues sous le nom d'alcènes. Les réfrigérants comprennent le R-1234ze, le R-1234yf et le R-513A.
Après avoir découvert que les HFC étaient également nocifs pour l'environnement, les HFO ont été développés comme la prochaine génération de réfrigérants. Les hydrofluorooléfines sont des composés organiques insaturés dont le PDO est nul et le PRP faible. La plupart des HFO ne sont pas toxiques et sont soit légèrement inflammables, soit ininflammables.
En outre, certains réfrigérants HFO récemment créés, tels que le R-513A, offrent des performances pratiquement identiques à celles du R-134A. Cependant, tous les HFO n'offrent pas ce niveau d'efficacité énergétique.
Mélanges de réfrigérants
Comme leur nom l'indique, les mélanges de fluides frigorigènes sont obtenus en mélangeant deux ou plusieurs fluides frigorigènes différents à composant unique. Les mélanges de réfrigérants comprennent les mélanges zéotropiques (série 400), R-407C, R-448A, R-454A, R-454B, et les mélanges azéotropiques R-500, R-502 et R-511A.
Les mélanges de fluides frigorigènes ont été développés pour remplacer les fluides frigorigènes à fort PDO et PRG et pour lutter contre des problèmes tels que la toxicité, l'inflammabilité et la corrosion. Les mélanges de réfrigérants sont classés comme azéotropiques ou zéotropiques. Les mélanges azéotropiques sont créés à partir de réfrigérants ayant un point d'ébullition commun, qui ne se séparent pas dans des conditions normales et agissent comme un fluide unique. Les mélanges zéotropiques sont créés à partir de réfrigérants ayant des points d'ébullition différents et se séparent dans des conditions normales (car les réfrigérants qui les composent agissent à des pressions différentes).
Bien que les mélanges puissent être conçus selon des spécifications précises par les fabricants, ils peuvent avoir des propriétés différentes de celles des réfrigérants d'origine qu'ils remplacent. En effet, même ceux qui semblent correspondre idéalement peuvent ne pas agir de la même manière dans toutes les conditions.
Impact des réglementations sur les gaz fluorés
Les fabricants de systèmes CVC&R développent constamment de nouveaux systèmes qui peuvent utiliser les tout derniers fluides frigorigènes à faible PRG respectueux du climat. S'il s'agit là d'une excellente nouvelle pour ceux qui recherchent un nouveau système, ceux qui espèrent maintenir les systèmes existants opérationnels avec des réfrigérants interdits ou en passe de l'être devront relever des défis.
Que vous opériez en Europe, en Asie ou en Australie, les nouvelles réglementations sur les gaz fluorés vont modifier le paysage de la climatisation et de la réfrigération dans les années à venir. Tous les systèmes ne disposeront pas d'un HFO, d'un mélange de réfrigérants ou d'un réfrigérant naturel compatible. Et pour ceux qui en disposent, il est peu probable qu'il s'agisse d'un échange direct, car des travaux seront nécessaires sur le système pour effectuer le changement.
Il sera de plus en plus coûteux de continuer à faire fonctionner les systèmes avec d'anciens réfrigérants. À mesure que l'élimination progressive des HFC progresse, la demande pour des réserves qui s'amenuisent augmente. Pour beaucoup, il est préférable de sauter le pas et d'acheter de nouvelles installations CVC&R. Les nouveaux systèmes représentent un gros investissement. Les nouveaux systèmes représentent un investissement important, il est donc logique d'installer des produits qui offrent des options de réfrigération efficaces sur le plan énergétique et respectueuses de l'environnement, afin de protéger les systèmes contre l'évolution constante des réglementations et de maintenir les coûts d'exploitation aussi bas que possible.
La meilleure façon de choisir ces produits est de rechercher ceux qui ont été certifiés. Les programmes de certification tels que Eurovent Certified Performance ne garantissent pas seulement la performance des produits, mais vous permettent de comparer objectivement les produits efficaces sur le plan énergétique et de prendre une décision en connaissance de cause. Grâce à la certification, vous n'êtes pas obligé de croire sur parole les affirmations du fabricant. Elle vous permet de choisir un produit dont les performances ont été vérifiées par un organisme impartial, indépendant et compétent.
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