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FLUIDES FRIGORIGENES UTILISES EN GENIE FRIGORIFIQUE 1) Origine Ils peuvent être

FLUIDES FRIGORIGENES UTILISES EN GENIE FRIGORIFIQUE 1) Origine Ils peuvent être :  d’origine naturelle : fluide inorganique comme l’ammoniac NH3 (R717) ou le dioxyde de carbone CO2 (R744).  issu des hydrocarbures : isobutane R600a ou propane R290 (famille des HC)  ou de synthèse : fluides halogénés comme le R12 (CFC), le R22 (HCFC), ou le R134a (HFC) C’est cette dernière famille de fluides qui est particulièrement visée par la réglementation actuelle 2) Familles des fluides de synthèse Les fluides frigorigènes de synthèse se distinguent en 3 familles et sont soumis au règlement CE N°2037/2000 concernant leur utilisation : CFC : chlorofluorocarbone ou chlorofluorocarbure (R11, R12, R502, etc…) Participe à la destruction de la couche d’ozone à cause des ses atomes de chlore. Contribue à l’effet de serre. Fluide interdit à la commercialisation depuis octobre 2000. Interdit même en maintenance (fluide recyclé) depuis janvier 2001. Dégazage interdit, sauf si sécurité des personnes engagée. Récupération et destruction obligatoire depuis janvier 2002. HCFC : hydrochlorofluorocarbone (R22, R408, R409, etc…) Participe à la destruction de la couche d’ozone à cause des ses atomes de chlore. Contribue à l’effet de serre. Utilisation de fluide vierge interdit depuis janvier 2010. Autorisé en maintenance avec du fluide recyclé uniquement jusqu’au 1er janvier 2015. Dégazage interdit, sauf si sécurité des personnes engagée. Récupération et retraitement obligatoire. HFC : hydrofluorocarbone (R134a, R404A, R410A, R407C, etc…) Aucune action sur la couche d’ozone. Participe à l’effet de serre. Utilisation autorisée, mais leur manipulation est aujourd’hui règlementée. Dégazage interdit, sauf si sécurité des personnes engagée. Récupération obligatoire. 3) Couche d’ozone et effet de serre Couche d’ozone : couche de gaz située dans la stratosphère (20 km à 50 km d’altitude), composée de 3 atomes d’oxygène (O3), dont l’intérêt est de protéger les êtres vivants sur terre en absorbant une partie des rayons UV (ultra-violet) d’origine solaire. Sa destruction par les atomes de chlore, entraîne une exposition plus importante aux UV, ce qui a pour conséquence de multiplier les cancers de la peau et de générer des dommages sur la végétation et les êtres vivants => 1 atome de chlore peut détruire jusqu’à 100.000 molécules d’ozone ! Le potentiel d’agressivité des fluides chlorés sur l’ozone se nomme ODP (Ozone Depletion Potential), qui prend pour référence la capacité destructrice du R11. En Français, l’ODP se nomme PDO : potentiel de diminution d’ozone. Par exemple, l’ODP du R22 est de 0.05, soit 5% de celle du R11. A ne pas confondre avec l’ozone issu de la pollution atmosphérique située au niveau du sol (troposphère), et dont l’origine est principalement issue de la décomposition des oxydes d’azote produit par la combustion. C’est lors du protocole de Montréal (1987) que la majorité des pays de la planète a planifié un calendrier d’élimination des CFC et des HCFC. Effet de serre : c’est la contribution d’un gaz à piéger la chaleur dans l’atmosphère terrestre ; le rayonnement n’est plus renvoyé vers l’espace, mais reste sur terre : élévation de la température moyenne terrestre (même effet qu’un doubler vitrage autour de la terre). Les principales conséquences sont les modifications climatiques, la fonte des glaces (pôles, glaciers), l’élévation du niveau des mers, la réduction des réserves d’eau douce et la modification des écosystèmes. Les principaux gaz à effet de serre sont : le gaz carbonique CO2 (principalement issu de la combustion), le méthane CH4 et le protoxyde d’azote (N20). D’autres gaz contribuent également à l’effet de serre dont les CFC, HCFC, HFC. Il est reconnu, par la majorité des scientifiques, que les concentrations de gaz à effet de serre s’accroissent sous l’effet des activités humaines. C’est lors du protocole de Kyoto (1997) qu’une grande partie des pays de la planète se sont engagés à réduire leur émission de gaz à effet de serre (protocole entré en vigueur en 2005). En Europe, cette politique au niveau des fluides frigorigènes s’est principalement axée sur : *la réduction des charges en fluide frigorigène dans les systèmes frigorifiques *l’interdiction de dégazer du fluide dans l’atmosphère et l’obligation de récupérer *le contrôle du taux de fuite sur les installations *l’amélioration de la qualité des soudures, et de la qualification du personnel *la diminution de la consommation énergétique des systèmes frigorifiques *le développement de nouvelles techniques ou de nouveaux fluides *l’amélioration de la qualité de construction des bâtiments et des besoins (RT2000, RT 2005, RT 2012) Effet de serre direct (GWP) : C’est la contribution directe d’un gaz à l’effet de serre sur 100 ans, qui prend comme référence la masse équivalente en CO2. Par exemple, 1 kg R404A relâché dans l’atmosphère revient à l’équivalence de 3360 kg de CO2 rejeté. Le GWP (Gobal Warming Potential) du R404A est donc de 3360. En Français, le GWP se nomme PRG (potentiel de réchauffement global). L’effet de serre direct est principalement du aux fuites sur les circuits frigo, mais aussi à leur dégazage à l’atmosphère. Effet de serre indirect : Toute machine thermodynamique consomme de l’électricité, produit par une centrale électrique pouvant être thermique (fioul lourd, charbon, gaz), nucléaire ou encore utilisant les énergies renouvelables (éolienne, panneaux solaires, géothermie, hydraulique, …). Pour fournir la quantité nécessaire d’électricité, l’usine thermique rejettera donc des produits de combustion dans l’atmosphère (CO2, NOX, CO, …) qui participeront à l’effet de serre. L’effet de serre indirect est principalement dû à la consommation énergétique du système frigorifique, dont le fluide frigorigène est le principalement vecteur sur le compresseur. Aussi, pour limiter l’action directe des fluides frigorigènes halogénés sur notre atmosphère, la législation européenne et française (voir le code de l’Environnement, article R543-75 à R543-123) impose, pour tout intervenant :  Que les entreprises (appelées opérateurs) obtiennent une attestation de capacité auprès d’un organisme certificateur (Veritas, Qualiclimafroid, SGS, etc …). Cette certification devra être renouvelée tous les 5 ans, et tient compte d’une obligation de détention d’outillages appropriés, et tient compte également de la capacité professionnelle du personnel. L’organisme certificateur peut à tout moment suspendre l’attestation de capacité d’une entreprise si elle enfreint le règlement, ou ne justifie pas les mouvements de fluides  Pour obtenir l’attestation de capacité, le personnel manipulant les fluides doit avoir une attestation d’aptitude (valable à vie), délivrée par un organisme évaluateur (AFPA et autres centres de formation par exemple).  Les opérateurs ne pourront se procurer des HFC auprès des distributeurs que s’ils possèdent une attestation de capacité  Interdiction de dégazage à l’atmosphère + récupération obligatoire (peut importe la masse présente dans l’installation).  Déclaration annuelle à l’organisme certificateur des stocks, des quantités chargées, récupérées ou remises au fournisseur L’arrêté du 7 mai 2007 impose à tout détenteur d’équipement contenant des fluides fluorés : Contrôle annuel de fuite pour charge  2 kg ; tous les 6 mois pour charge  30 kg et trimestriel pour charge > 300 kg Le détecteur de fuite doit avoir une sensibilité d’au moins 5 gr/an Cette fréquence de contrôle est divisée par 2 si utilisation d’une centrale de détection en salle des machines pour charges > 30 kg Les résultats du contrôle doivent figurer sur une fiche d’intervention Réchauffement total équivalent (TEWI) : Le TEWI (Total Equivalent Warming Impact) permet d’estimer la contribution directe et indirecte d’une machine frigorifique à l’effet de serre. Le TEWI peut s’estimer par la formule suivante : TEWI = GWP*[m*(1-x)+m*f*N]+W*a en kg equivalent CO2 par an m Charge de l’installation (kg) f Taux de fuite par an ( 0.01 à 0.05 en moyenne) W Consommation annuelle d’électricité par an (kWh) x Taux de récupération ( 0.9) N Durée de vie de la machine (année) a Coefficient de conversion d’énergie (kgCO2/kWh) « a » est variable selon les pays (dépend de leurs modes de production de l’énergie électrique) En France : a = 0.13 kg CO2/kWh Allemagne : 0.66 kg CO2/kWh Moyenne mondiale : a = 0.65 kg CO2/kWh Exemple d’estimation du TEWI : Installation au R404A, avec 80 kg de charge en fluide, Pabs élec de l’ installation : 34 kW Taux de fuite annuel : 2% Taux de récupération en fin de vie de l’installation : 90% Durée de vie de la machine : 15 ans Fonctionnement : 16h/jours ; 7j/7 ; 52 semaines/an Machine installée en France : a =0.13 kg CO2/kWh Effet direct = GWP*[m*(1-x)+m*f*N) = 3360*[80*(1-0.9)+80*0.02*15] = 107520 kgCO2 Effet indirect = W*a =[(16*7*52*15)*34]*0.13=386131 kgCO2 (78% des émissions) TEWI = effet direct + effet indirect = 107720+386131 = 493651 kgCO2 (500 Tonnes de CO2 sur 15 ans) Cet exemple montre que la lutte contre l’effet de serre au niveau des installations frigorifiques passe par : *le choix du fluide frigorigène participant le moins possible à l’effet de serre (faible GWP et faible Pabs) *la réduction de la consommation énergétique des appareils *une récupération rigoureuse du fluide frigorigène lorsque l’installation est en fin de vie *une amélioration de la qualité des soudures et des contrôles accrus pour minimiser les fuites Rappel : la Pabs électrique du compresseur représente la majorité de la consommation électrique du système frigorifique Pabs = Peff/(t*élec) et Peff = qvb*v*(h2is-h1)/(v*m) = qvb*(h2is-h1)/m Qvb = qm*v’’aspi/v qm uploads/Geographie/ les-fluides-utilises-en-genie-frigorifique.pdf