Fluide frigorigène vedette de ces dernières années du fait de ses qualités environnementales, le CO2, ou R 744 selon sa codification Ashrae, a aujourd’hui confirmé son retour en réfrigération. Sa mise en œuvre bien spécifique, qui implique de bien le maîtriser, passe aussi par différentes configurations d’installations qui répondent chacune à des particularités.

Vous avez dit…

Booster Les cycles transcritiques booster (ou bi-étagés) utilisent deux compresseurs mais un seul fluide frigorigène. En revanche de leur côté, les cycles subcritiques, aussi appelés cascades, utilisent toujours deux compresseurs mais ont également recours à deux fluides frigorigènes. On fait alors appel au R 744 comme fluide frigorigène pour le cycle basse température et un autre fluide pour le cycle haute température. Pour les applications à températures négatives, le cycle booster est le plus efficace et approprié. Gaz cooler (ou refroidisseur de gaz Dans les installations transcritiques, en lieu et place du condenseur, un refroidisseur de gaz est utilisé du fait d’être au-delà du point critique. Toutefois, la détente du fluide critique, vers la basse pression, produit un mélange vapeur plus liquide, exactement comme dans le cas de la détente du liquide en sortie de condenseur. En outre un échangeur interne de chaleur, entre les vapeurs froides à basse pression en sortie de l’évaporateur et les vapeurs chaudes à haute pression en sortie du refroidisseur de gaz, s’avère efficace. Sécurité… Un point à ne pas négliger, surtout avec un évaporateur à basse température, est un vase d’expansion muni des vannes et clapets appropriés en cas d’arrêt ou de remise à température ambiante de l’installation (supérieure à la température critique du CO2), afin d’éviter les remontées intempestives de pression et éviter de rejeter le R 744 dans l’atmosphère et de recharger ultérieurement. On trouve aussi souvent un groupe frigorifique de secours qui maintient le R 744 liquide à température inférieure à la température critique. 

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Repères

Pour mémoire Comme nous les rappellent les auteurs du livre « Les fluides frigorigènes », la différence thermodynamique essentielle entre le cycle transcritique et un cycle sous critique est que la HP (Haute Pression) n’est plus conditionnée par la température de condensation mais est laissée à la discrétion du concepteur. Or, il existe une pression optimale. Si la pression est :

Trop basse, la production frigorifique est nulle.

Moyenne, la production frigorifique est faible.

Si la pression est trop élevée, le gain en production frigorifique est inférieur au surcoût de la compression et le COP se dégrade. La pression optimale dépend des conditions opératoires mais est de l’ordre de 90 bar pour un refroidisseur de gaz à air avec une température de sortie de 35 °C et une température d’évaporation de 0 °C. Par ailleurs l’échangeur interne permet d’augmenter significativement la production frigorifique tout en améliorant le Cop. Un tel échangeur est systématiquement utilisé dans le cycle transcritique au R 744.

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