Sélection naturelle : L'essor des réfrigérants à faible PRP

Les réfrigérants naturels ont constitué la base des premiers systèmes de réfrigération. Cependant, avec l'évolution de la technologie, ils ont été remplacés par des réfrigérants synthétiques. Ces réfrigérants synthétiques ont été conçus avec des propriétés adaptées aux différentes applications de CVC et de réfrigération, et pour surmonter des problèmes tels que l'inflammabilité, la toxicité et la corrosion. Les réfrigérants synthétiques comprennent les chlorofluorocarbones (CFC), les hydrochlorofluorocarbones (HCFC), les hydrofluorocarbones (HFC) et les hydrofluoroléfines (HFO). 

Cependant, on a découvert que les avantages des réfrigérants synthétiques avaient un coût. Les CFC et les HCFC avaient un potentiel élevé d'appauvrissement de la couche d'ozone (ODP), ce qui nuisait gravement à la couche d'ozone. Les HFC, qui les remplacent, ont un potentiel élevé de réchauffement de la planète (PRP), ce qui contribue au réchauffement de la planète et au changement climatique. 

Dans le cadre du protocole de Montréal (et de plusieurs amendements ultérieurs), un certain nombre de pays ont accepté l'élimination progressive des CFC et des HCFC, et la réduction progressive des HFC. Dans le cadre de la loi du plus fort, nous revenons aux réfrigérants naturels. Les réfrigérants naturels tels que le dioxyde de carbone (CO2), le propane (C3H8), l'ammoniac (NH3) et la saumure ont un PRP et un PDO soit nuls, soit extrêmement faibles, ce qui offre des options pour des réfrigérants éprouvés, à l'épreuve du temps et respectueux de l'environnement. 

Réglementation sur les gaz fluorés, protocole de Montréal et élimination progressive des HFC

Dans le cadre du protocole de Montréal, les CFC ont été les premiers à être interdits dans les pays développés d'ici à 2000 et dans les pays en développement d'ici à 2010. Les HCFC ont suivi, avec une élimination progressive dans les pays développés d'ici à 2020 et d'ici à 2030 dans les pays en développement. 

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 certaines nations), l'objectif étant de réduire les HFC de 80 à 85 % d'ici la fin des années 2040. 

Toutefois, certaines régions, comme l'Union européenne (UE), visent une réduction plus rapide et plus complète des HFC afin d'atteindre des objectifs ambitieux en matière de décarbonisation. En tant que gaz fluorés, les HFC sont soumis aux règlements de l'UE sur les gaz fluorés. La réglementation actuelle vise à réduire les émissions de gaz fluorés de deux tiers d'ici 2030 par rapport aux niveaux de 2014. Le règlement adopte une approche progressive, en commençant par les substances les plus nocives pour l'environnement en fonction de leur PRP. Les différents types de produits sont également soumis à des limites de PRP différentes. Par exemple, les systèmes de pompes à chaleur contenant moins de 3 kg de réfrigérant peuvent utiliser des fluides ayant un PRP allant jusqu'à 750 jusqu'à leur interdiction en 2025, tandis que dans le secteur de la réfrigération, les échangeurs de chaleur, par exemple, peuvent utiliser des réfrigérants ayant un PRP allant jusqu'à 1 500 jusqu'à leur interdiction en 2025. L'objectif est d'éliminer les réfrigérants à fort PRG et de les remplacer par des réfrigérants naturels à faible PRG, des hydrofluoroléfines (HFO) et des mélanges de réfrigérants.

À titre d'exemple, voici la feuille de route des HFC pour le secteur de la réfrigération :

2020 : Tous les réfrigérants dont le PRP est supérieur à 2 500 sont interdits. Voici quelques exemples :

2022- 2025 : Tous les réfrigérants dont le PRP est supérieur à 1500 sont interdits. Exemples :

2030 : Tous les réfrigérants dont le PRP est supérieur à 150 sont interdits. Exemples :

À mesure que le nombre de réfrigérants synthétiques pouvant être utilisés légalement diminue, que les prix augmentent et que les pénuries de réfrigérants s'aggravent, les réfrigérants naturels deviennent de plus en plus importants.  

Réfrigérants naturels : La solution durable

Les réfrigérants naturels ont fait leurs preuves depuis les premiers systèmes de réfrigération. Les obstacles qui ont pu rendre leur utilisation prohibitive dans le passé (inflammabilité, toxicité ou corrosion) sont rapidement surmontés par la technologie moderne, les matériaux et les pratiques en matière de santé et de sécurité. Cela signifie que les réfrigérants naturels tels que le dioxyde de carbone, le propane, l'ammoniac et la saumure peuvent être utilisés dans une gamme croissante d'applications et gagnent en popularité.

Dioxyde de carbone (CO2 / R-744)

Le R-744 est un excellent substitut aux HFC en raison de ses qualités ininflammables et non explosives, ainsi que de son faible impact sur l'environnement (PRP=1 et OPD=0). Le CO2 présente plusieurs autres avantages tels qu'un faible volume massique, ce qui permet l'installation d'équipements compacts et son utilisation en petites quantités. Il a également un faible taux de compression, est disponible dans l'environnement et est compatible avec tous les matériaux car il est non corrosif. Le CO2 peut être utilisé dans toute une série d'applications, notamment les échangeurs de chaleur, les unités de condensation et les vitrines réfrigérées.

Propane (C3H8 / R-290)

Le R-290 a un faible impact sur l'environnement (WGP=3 et ODP=0) et n'est pas toxique. Comparé aux HCFC et aux HFC, le propane a une perte de charge plus faible et des performances de transfert de chaleur plus élevées, il a également une densité plus faible, ce qui se traduit par une charge de réfrigérant plus faible. Il a d'excellentes performances thermodynamiques, car il peut passer d'une température d'évaporation très basse à une température de condensation élevée. Il présente également une bonne compatibilité avec les matériaux. Contrairement aux hydrofluorooléfines (HFO), il ne se décompose pas en acide trifluoroacétique (TFA) ou en toute autre substance nocive. Toutefois, le propane est hautement inflammable, ce qui entraîne des règles et des restrictions supplémentaires en matière de santé et de sécurité. Le propane convient comme réfrigérant dans une série d'applications, notamment les pompes à chaleur et les refroidisseurs.

Ammoniac (NH3 / R-717)

Le R-717 est un réfrigérant très efficace qui n'a aucun impact sur l'environnement (WGP=0 et ODP=0). Comme le propane, il présente d'excellentes performances thermodynamiques, puisqu'il peut passer d'une température d'évaporation très basse à une température de condensation élevée et qu'il possède d'excellentes propriétés de transfert de chaleur. Cependant, l'ammoniac est toxique et inflammable à certaines concentrations, ce qui entraîne des règles et des restrictions supplémentaires en matière de santé et de sécurité. L'ammoniac n'est pas compatible avec certains matériaux (par exemple le cuivre). En raison des problèmes de toxicité et de sa grande efficacité, l'ammoniac est principalement utilisé dans les applications de réfrigération industrielle, avec des charges de capacité élevées.

La saumure

La saumure est un mélange de sel et d'eau (une solution saline), généralement un mélange de chlorure de sodium (NaCl), de chlorure de calcium (CaCl2) ou de chlorure de potassium (KCl) avec de l'eau. L'ajout de sel à l'eau augmente l'efficacité du transport de la chaleur et abaisse le point de congélation. La saumure est respectueuse de l'environnement (PRP=0), non toxique et ininflammable. Cependant, la saumure est corrosive. La saumure est principalement utilisée comme réfrigérant secondaire et dans les applications de refroidissement à basse température ou dans les échangeurs de chaleur. 

Certification des réfrigérants naturels

À mesure que les fabricants de systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) et de réfrigération adoptent les réfrigérants naturels, les organismes de certification doivent adapter leurs programmes de certification. Eurovent Certita Certification utilise les normes européennes comme base de référence pour ses programmes de certification, de sorte que les modifications apportées aux règlements sur les gaz fluorés affectent une grande partie des produits certifiés.

Si les réfrigérants naturels tels que le CO2 sont déjà certifiés dans le cadre d'un certain nombre de programmes Eurovent, la liste est susceptible de s'allonger. En outre, il est de plus en plus urgent d'ajouter de nouveaux fluides naturels tels que le propane, l'ammoniac et la saumure à divers programmes pour remplacer les HFC à fort PRG. De même, les hydrofluoroléfines (HFO) à faible PRG et les mélanges de réfrigérants doivent être pris en considération, car les réfrigérants naturels ne sont pas forcément le fluide de choix pour toutes les applications. 

L'industrie peut être assurée qu'Eurovent Certita Certification travaille depuis plusieurs années à l'introduction de nouveaux réfrigérants. Toutefois, l'ajout de nouveaux fluides frigorigènes dans le processus d'essai et d'évaluation n'est pas un processus rapide ou facile. C'est particulièrement vrai pour les fluides tels que l'ammoniac, pour lesquels des mesures spéciales sont nécessaires en raison de leur toxicité et de leur inflammabilité. 

L'adaptation de tous les programmes de certification concernés représente un travail considérable, et l'ajout de nouveaux fluides n'est bien sûr pas la seule considération à prendre en compte. Eurovent Certita Certification doit également veiller à ce que les fluides frigorigènes interdits ne soient plus déclarés ni certifiés, tout en naviguant dans le champ de mines des changements réglementaires. 

Conclusion

Depuis l'entrée en vigueur du règlement sur les gaz fluorés de 2015, les réfrigérants HFC sont en voie d'extinction. Les réfrigérants naturels ont un PRP et un PDO nuls ou extrêmement faibles, ce qui en fait des réfrigérants à l'épreuve du temps, respectueux de l'environnement et ayant fait leurs preuves. Les problèmes qui ont donné naissance aux réfrigérants synthétiques - inflammabilité, toxicité ou corrosion - sont en train d'être résolus, les fabricants trouvant des solutions aux problèmes du passé. La disponibilité et le coût des réfrigérants naturels contribueront également à étendre leur portée sur le marché des réfrigérants.

Les fabricants, les prescripteurs, les concepteurs, les installateurs, les gestionnaires d'installations et les utilisateurs finaux seront tous concernés par les changements de réfrigérants, tout comme les systèmes de certification Eurovent. Si les réfrigérants naturels tels que le CO2, le propane, l'ammoniac et la saumure ne sont peut-être pas la solution pour toutes les applications de CVC ou de réfrigération, il est évident qu'ils domineront le marché à l'avenir. 

Vous recherchez des produits économes en énergie et à faible PRP ? Utilisez notre répertoire de produits certifiés pour rechercher des milliers de produits de CVC et de réfrigération en ligne.

Recherchez dans notre répertoire de produits certifiés