Fluides frigorigènes
Cet article présente les éléments marquants de ce type de fluides tant d’un point de vue thermophysique que réglementaire.
Les hydrocarbures incluent trois principaux fluides frigorigènes purs, R 290 (le propane), R 1270 (le propylène) et R 600a (l’isobutane) et quelques mélanges de fluides comme les R 433A, R 433B, R 433C, R 441A et R 443A, où certains peuvent contenir du R170 (l’éthane). Les fluides purs et les mélanges présentent une classification de sécurité A3 (toxicité basse, inflammabilité élevée), leur ODP est nul et leur GWP varie de 1,8 à 5,5.
Plusieurs hydrocarbures peuvent être utilisés comme fluides frigorigènes :
À l’état pur, ce sont le R 600a (isobutane) et le R 290 (propane) auxquels on fait le plus souvent appel).
En plus de ces deux fluides, le R 1270 (propylène) ainsi que des mélanges de R 290 et R 170 (éthane) ou de R 290 et R 1270 sont utilisés avec des compositions qui varient suivant le producteur. Pour les applications industrielles, on rencontre d’autres hydrocarbures notamment le R 50 (méthane), le R 170, le R 601 (penthane), le R 601a (isopentane) et le R 1150 (éthylène).
Étendue de commercialisation
Les fluides purs (R 600a et R 290 principalement) ont été utilisés commercialement dès 1992. La commercialisation à grande échelle des hydrocarbures est limitée du fait des restrictions d’usages définies par des réglementations dont certaines sont en pleine évolution.
Efficacité énergétique
Généralement, l’efficacité est avérée bonne dans la plupart des conditions. En principe, ils présentent des propriétés thermophysiques qui conduisent à une efficacité énergétique au moins égale à celle des HFC et des températures de refoulement basses.
Coûts, rentabilité
Le prix de ces fluides est faible. En raison de la classification de sécurité, des coûts supplémentaires existent pour traiter les caractéristiques d'inflammabilité dans la conception de l'équipement. L’impact de l’inflammabilité sur le coût global peut varier considérablement selon le type d'équipement.
Obstacles et restrictions
Les principaux obstacles de l’utilisation des HC résultent de leur inflammabilité. Concrètement, cela signifie que les systèmes utilisés à l’intérieur de locaux occupés auront une charge en fluide frigorigène limitée. De plus, quand il n’existe pas d’effet de série, des composants comme les compresseurs peuvent ne pas être disponibles commercialement avec garantie. Les techniciens doivent être bien formés et compétents dans la gestion des HC. Les codes de sécurité de certains bâtiments interdisent l’utilisation de fluides frigorigènes inflammables.
Photo ouverture : reprendre celle du numéro 1005 page 34
GMS : le guide M pour référence
Le guide M donne des indications sur les conditions d’emploi de fluides frigorigènes inflammables dans les meubles frigorifiques de vente dans les locaux accessibles au public des magasins et centres commerciaux.
Cela concerne uniquement l’utilisation de fluides frigorigènes inflammables et de faible toxicité (classes A2L, A2 et A3 selon la norme EN 378) dans les meubles frigorifiques de vente en groupes logés, ou autrement appelés « plug’in », destinés à être installés dans l’espace occupé par le public des magasins et centres commerciaux.
Ces meubles de froid alimentaire, de type groupes logés, constituent des systèmes scellés : ce sont des systèmes de réfrigération dans lesquels tous les éléments contenant du fluide frigorigène sont rendus étanches par soudage, brasage ou raccord permanent similaire et constituent donc un système hermétiquement clos (tests d’étanchéité effectués en usine avant livraison).
En cas de fuite, le gaz inflammable réfrigérant s’échappe et forme avec l’air environnant un mélange inflammable pouvant générer une explosion dès lors qu’une source d’ignition d’énergie suffisante (surface chaude, étincelle…) est rencontrée.
L’emploi de meubles frigorifiques défini dans la partie « champ couvert par cette fiche » repose sur les principes suivants :
● Le risque de rupture franche de tuyauteries est rendu physiquement improbable du fait de la conception des meubles (capotage des tuyauteries par exemple) et/ou par leur agencement dans le magasin (installation des meubles dos à dos ou contre une paroi).
● Le risque de fuite :
La probabilité d’occurrence d’une fuite peut être considérée comme faible du fait que : le circuit est scellé en usine ; il fait l’objet d’un marquage CE ; le circuit de fluide frigorigène est rendu inaccessible à l’utilisateur et au public ; le meuble est utilisé conformément aux recommandations de la notice d’utilisation, d’installation et de maintenance du constructeur.
Même si la fuite se fait rare, elle ne peut pas être ignorée. Les risques inhérents à cette fuite doivent donc être maîtrisés aussi bien dans le compartiment du meuble que dans son environnement :
- Maîtrise du risque dans le compartiment du meuble : le fait que le meuble soit réputé satisfaire, via le marquage CE, aux exigences des directives et normes européennes permet de considérer que les risques d’inflammation (par surface chaude, par étincelle, etc.) sont maîtrisés.
- Maîtrise du risque dans l’environnement du meuble :
1. La maîtrise de l’inflammation dans l’environnement proche du meuble est sous la responsabilité de l’exploitant. Elle est assurée par les conditions d’installation, d’exploitation
et de maintenance (par exemple : pas de source possible d’inflammation autour du meuble et pas de stockage à proximité de matières inflammables, encadrement des interventions sur l’équipement, etc.).
2. Pour maîtriser le risque de formation d’une nappe inflammable dans l’ERP, et comme il est préconisé dans la norme NF EN 378-1 pour les fluides A3, la charge maximale autorisée en fluide frigorigène de classe A2L, A2 ou A3 devra respecter les deux conditions suivantes :
a/- Charge par circuit [en kg] < 20 % de la Limite Inférieure d’Explosivité ou LIE [en kg/m3] × volume de la salle [en m3]
b/- Charge par circuits < 1,5 kg si le circuit est en RDC ou étages et 1 kg si le circuit est en sous-sol accessible au public.
Cette LIE est spécifique à chaque fluide frigorigène concerné par ce guide. À titre d’exemple pour le propane (R 290), dans un magasin de 2000 m³ en RDC, la condition (a) donne 20 % × 0,038 × 2 000 = 15,2 kg. Pour respecter également la condition (b), la charge sera limitée à 1,5 kg.
Le CH35 révisé à paraître…
L’article CH35 modifié qui régit l’emploi des fluides frigorigènes inflammables dans les ERP de catégorie 1 à 4 (exclusivement) n’a pas encore été publié à l’heure où nous bouclons ce numéro. Jusqu’ici les commentaires qui ont circulé ne reposaient que sur un document de travail qui traite, entre autres, des zones d’exclusion et de la quantité de charge maximale autorisée. Les experts signalent cependant que les exigences qui sont mentionnées ne devraient pas varier par rapport au document officiel à paraître. La Rpf a cependant le choix de ne pas les mentionner ici et de revenir dans ses prochains numéros sur les nouvelles règles fixées par arrêté.
Repères
Guide : analyses de risques
Ce guide a pour vocation de fournir à la profession un outil de référence pour l’application de la norme NF EN 378 : 2017. Parsemé d’exemples d’applications et d’analyses de risques, il propose en annexes un passage en revue des différents phénomènes et situations dangereuses, des causes possibles de fuite, ou encore l’étude des risques avec la méthode Amdec. Supervisé et rédigé par un groupe d’experts du Cetim et un groupe d’experts de différentes entreprises, avec la collaboration du syndicat des industries thermiques, aérauliques et frigorifiques (Uniclima), de l’Alliance Froid Climatisation Environnement (AFCE) et de l’Association Française du Froid (AFF), ce guide se présente comme état des lieux des normes et des réglementations en cours. Selon ses organismes, ils doit permettre de tendre, sinon vers le risque zéro, au moins vers des risques maîtrisés.
Sources de cet article :
- Alternatives aux HFC à fort GWP dans les applications de réfrigération et de climatisation (étude financée par l’Ademe, l’AFCE et Uniclima). Rapport final : 25 novembre 2013, mise à jour le 26 mai 2014.
- Les fluides frigorigènes, composés halogénés et fluides naturels de Francis Meunier et Daniel Colbourne aux éditions Dunod.