Fluide frigorigène 1775096 31722691 2008-07-20T08:30:45Z Rolandhoudault 425479 /* Propriétés */ {{ébauche|chimie|industrie}} Un '''fluide frigorigène''' (ou '''réfrigérant''') est un [[fluide]] pur ou un mélange de fluides purs présents en [[phase]] liquide, gazeuse ou les deux à la fois en fonction de la température et de la pression de celui-ci. La principale propriété des fluides frigorigènes est de s'évaporer à une faible température sous pression atmosphérique. Les fluides frigorigènes sont utilisés dans les systèmes de production de froid (climatisation, congélateur, réfrigérateur,...). == Propriétés == En théorie, l'air ou l'azote (des fluides courants sur notre planète...) pourraient servir de réfrigérant. En somme, tout fluide présente un potentiel en terme de réfrigération. Mais, en pratique, il en est tout autrement. Ces fluides doivent répondre aux critères suivants : * Les fluides '''réfrigérants''' sont sélectionnés principalement pour leur grande propriété d'absorption de chaleur ([[calorie]]s) lorsqu'ils passent de leur [[Phase (matière)|phase]] liquide à leur phase gazeuse (la chaleur absorbée par le fluide lors du changement d'état est appelée : [[Enthalpie de changement d'état|chaleur latente]] de [[vaporisation]]). Les réfrigérants sont utilisés purs ou en mélange dans les métiers du froid et de la [[climatisation]]. * Ces fluides doivent respecter l'environnement du fait du risque potentiel de fuite dans l'atmosphère. * Ils doivent aussi être inoffensifs pour l'homme pour la même raison que ci-dessus... * Ils sont également choisis en fonction des températures de fonctionnement des deux échangeurs du circuit frigorifique concerné (le condenseur et l'évaporateur). En effet, les fluides utilisés pour obtenir des basses températures sont différents des fluides de climatisation par exemple. * Enfin, leurs pressions (qui sont fonction des températures de service des échangeurs cités ci-dessus) doivent permettre leur utilisation dans un circuit frigorifique avec un dimensionnement raisonnable des tuyauteries et du compresseur. En effet, il ne serait pas rentable d'utiliser de l'azote pour faire de la climatisation, la pression nécessaire étant trop importante, ce qui nécessiterait des tuyaux très épais et un compresseur gigantesque. Dans les climatisations, leur capacité à absorber une certaine quantité de chaleur par unité réfrigérante est encore exprimée en [[British thermal unit|BTU]]. Le [[Fréon (gaz)|Fréon]] est le nom commercial de plusieurs des gaz réfrigérants fabriqués par la société [[DuPont|DuPont de Nemours]]. == Rôle du fluide frigorigène == Dans un circuit frigorifique, le fluide frigorigène véhicule deux éléments : * Les calories. Celles ci sont captées à l'évaporateur et au niveau du compresseur. Elles sont ensuite évacuées au niveau du condenseur. * L'huile du compresseur. Ceci est plutôt un inconvénient. En effet, l’huile du compresseur est complètement inutile pour les autres organes du circuit frigorifique. (Pour plus de précision, voir : [[froid industriel]]) == Les différentes catégories de fluide frigorigène == On distingue parmi les gaz réfrigérants différentes catégories de [[molécule]]s : * Les [[Chlorofluorocarbone]]s (CFC), * Les [[Hydrochlorofluorocarbone]]s (HCFC), * Les [[Hydrofluorocarbure]]s (HFC), * Les [[Hydrocarbure perfluoré|Hydrocarbures perfluorés]] ou perfluorocarbures (PFC), * Les [[Hydrocarbure]]s ou [[composé organique|composés organiques]] ne faisant pas partie des catégories précédemment citées, * Les composés [[inorganique]] comme l'[[Ammoniac]]. {{Article détaillé|Gaz fluorés}} {{Article détaillé|Liste des gaz fluorés et frigorigènes}} == Les fluides frigorigènes utilisés avant 1929 == Les principaux gaz utilisés avant 1929 pendant la première période du froid artificiel, étaient : * le [[Dioxyde de soufre]] ([[Soufre|S]][[Oxygène|O]]<sub>2</sub>), * le [[Chlorure de méthyle]] ([[Carbone|C]][[Hydrogène|H]]<sub>3</sub>[[Chlore|Cl]]), * le [[Dioxyde de carbone]] ([[Carbone|C]][[Oxygène|O]]<sub>2</sub>), * le [[Chlorure d’éthyle]] ([[Carbone|C]]<sub>2</sub>[[Hydrogène|H]]<sub>5</sub>[[Chlore|Cl]]), * l’[[Ammoniac]] ([[Azote|N]][[Hydrogène|H]]<sub>3</sub>) Tous ces fluides avaient des propriétés thermodynamiques intéressantes mais ils présentaient tous un danger pour l’homme de par leur toxicité ou du fait qu’ils étaient combustibles. == Les fluides frigorigènes utilisés entre 1929 et le [[Protocole de Montréal]] == En 1929, un savant américain, Thomas Migdley, et son équipe produisent les premières molécules de [[Dichlorodifluorométhane]] ([[Carbone|C]][[Chlore|Cl]]<sub>2</sub>[[Fluor|F]]<sub>2</sub>) ou [[Dichlorodifluorométhane|R12]]. Le [[Dichlorodifluorométhane|R12]] et les fluides frigorigènes de la même famille ont la propriété d’être relativement inoffensifs pour l’homme et d’être intéressants du point de vue thermodynamiques. Ils furent fabriqués industriellement par la société [[DuPont|DuPont de Nemours]] à partir de 1932 ([[Dichlorodifluorométhane|Dichlorodifluorométhane - R12]] et [[Trichlorofluorométhane|Trichlorofluorométhane - R11]]) sous le nom de [[Fréon (gaz)|Fréon]]. Ces fluides frigorigènes sont des dérivés du pétrole. == Restriction d'utilisation depuis le [[Protocole de Montréal]] == Depuis le [[16 septembre]] [[1987]], le [[Protocole de Montréal]] signé par 24 pays et par la [[Communauté économique européenne]] et qui compte aujourd'hui 190 pays signataires,<ref>''Source: [http://www.ec.gc.ca/international/multilat/ozone1_f.htm Environnement Canada]''</ref> est un accord international visant à réduire et, à terme, éliminer complètement les substances qui appauvrissent la [[couche d'ozone]]. La [[Communauté économique européenne|CEE]] a ainsi depuis voté des lois dans ce sens.<ref>''Règlement CE N° 2037/2000 du Parlement européen et du Conseil du 29 juin 2000 relatif à des substances qui appauvrissent la couche d’ozone, modifié par les règlements CE N° 2038/2000 et n° 2039/2000 du 28 septembre 2000 (JOCE L 244 du 29/09/2000)''</ref> Ce protocole impose la suppression de l'utilisation des CFC (sauf pour des utilisations qualifiées de critiques ou essentielles), de halons, bromure de méthyle et autres substances appauvrissant la couche d'ozone (HCFC, tétrachlorure de carbone, bromochlorométhane, hydrobromofluorocarbone, méthylchloroforme), et cela dans un délai permettant la mise en place de substituts. Le protocole de Montréal invite les intéressés à prendre les mesures nécessaires pour réduire l’émission de fluides frigorigènes dans l’atmosphère ; il s’agit : :• de ne plus utiliser ces produits comme propulseurs (ils furent interdits dès 1978 aux États-Unis pour cette utilisation) :• d’améliorer l’étanchéité des circuits frigorifiques :• de lutter contre les purges et les rejets dans l’atmosphère :• de récupérer systématiquement les fluides frigorigènes<ref>''Décret du 7/12/1992 modifié par le décret du 30 juin 1998 et arrêté du 10 février 1993, modifié par arrêté du 12 janvier 2000, relatif au contrôle d'étanchéité suivi et entretien des équipements frigorifiques et climatiques non-domestiques ou contenants plus de 2 kg de fluide''</ref> De plus, il recommande de réduire puis d’arrêter la production des gaz les plus néfastes à la couche d’ozone et ceux ayant un impact important sur l’effet de serre. Ce sont les fluides frigorigènes dont la molécule est riche en chlore et dont la durée de vie est grande. Parmi ces gaz, on trouve : *Les Chlorofluorocarbones (CFC)* : Le chlore contenu dans leurs formules, détruit la couche d’ozone. Ils ont également un impact sur l'[[effet de serre]]. :En cas de fuite, il est interdit de recharger avec ce fluide. :Il est donc nécessaire de remplacer la totalité du fluide. Parfois, selon l'âge de l'équipement et sa vétusté, il est préférable de changer d'équipement. :Un équipement frigorifique destiné à la destruction doit être impérativement dépollué de ses fluides frigorigènes et lubrifiants;<ref>''Arrêté du 10 février 1993 relatif à la récupération de certains fluides frigorigènes utilisés dans les équipements frigorifiques et climatiques''</ref> certains seront détruits (CFC) et d'autres recyclés (huile).<ref name="Restriction d'utilisation">Conférence de presse du CFBP (Comité Français Butane Propane), le 6 avril 2004</ref> :''(* R11, R12, R502, R504...)'' *Les Hydrochlorofluorocarbones (HCFC)* : Le chlore contenu dans leurs formules, détruit la couche d’ozone. Ils ont également un impact sur l'[[effet de serre]] :Pour le moment, la recharge est autorisée. Mais, à partir de 2010, il sera interdit de recharger par des fluides neufs et à partir de 2015, par des fluides recyclés.<ref name="Restriction d'utilisation"/> :''(* R22, R123, R124, R142b, R401A, R401B, R402A, R402B, R403B, R408A, R409A, R409B...)'' *Les HFC* : Le chlore est absent de leurs formules. Ils ne détruisent donc pas la couche d'ozone mais ont un impact plus ou moins important sur l'[[effet de serre]]. :Pas d'interdiction pour ces fluides. :En cas d'investissement ou de remplacement d'un équipement frigorifique, privilégiez ceux fonctionnant avec des HFC contenant moins de 2 kg de fluide.<ref name="Restriction d'utilisation"/> :''(* R14, R23, R125, R134a, R152a, R227, R404A, R407C, R410A, R413A, R417A, R507, R508B, Isceon 59, Isceon 89, Forane 23, Forane FX 80...)'' Les conférences qui ont suivi ont accentué la tendance et ont écourté les échéances : à la conférence de [[Copenhague]], il a été décidé d’arrêter la production des CFC le 31 décembre 1994 et celle des HCFC le 31 décembre 2014. Les CFC sont aujourd'hui définitivement supprimés à l'exception de quantités très minimes et indispensables (utilisation en médecine). Toutefois, un certain nombre de scientifiques contestent le fait que les fluides frigorigènes chlorés soient nocifs pour la couche d’ozone stratosphérique. === Traitements des fuites=== Rappel: une fuite d'un kilogramme de réfrigérant de synthèse dans l'atmosphère produit un effet de serre équivalant à celui généré par l'émission de 1 500 jusqu'à 3 000 kilogrammes de CO2. Il est maintenant obligatoire<ref>[http://admi.net/jo/20070508/DEVP0753292A.html] Arrêté du 7 mai 2007 relatif au contrôle d'étanchéité des éléments assurant le confinement des fluides frigorigènes utilisés dans les équipements frigorifiques et climatiques </ref> de verifier régulièrement les installations de production frigorifiques pour des applications de réfrigération ou de climatisation. Toute fuite [[détection de fuite|détectée]] doit être localisée et faire l'objet d'un enregistrement, d'une réparation et d'un suivi. Le tout doit être documenté pour être présenté à la requête de l'inspection des services de l'environnement. L'exploitant est tenu responsable de la quantité de réfrigérant de synthèse utilisée dans dans son installation. Si la réparation nécessite la vidange de l'équipement, le liquide frigorigène sera récupéré pour être recyclé. == Nomenclature == Ce modèle de nomenclature peut s’appliquer pour tout fluorocarbure (FC) de type [[CFC]], [[HCFC]], [[HFC]] et [[PFC]]. La nomenclature des [[gaz fluorés]] suit le modèle de type "XYZ-c0123b4a", où chacun des chiffres et lettres représentent : *XYZ : FC, CFC, HCFC, HFC ou PFC. *c : [[Composé cyclique]]. *0 : Nombre de [[Double liaison|liaisons doubles]] (omis si zéro). *1 : Nombre d’atomes de [[carbone]] - 1 (omis si zéro). *2 : Nombre d’atomes de d’[[hydrogène]] + 1. *3 : Nombre d’atomes de [[fluor]]. *b4 : Nombre d’atomes de [[chlore]] remplacés par des atomes de [[brome]] (omis si zéro); *a : Lettre ajoutée pour identifier les [[isomère]]s. Dans le cas où la molécule contient du brome, le gaz (toujours du CFC) s'appelle [[halon]]. Lorsque ces substances sont utilisées en tant que fluide frigorigène, les "XYZ" est remplacé par la lettre "R", comme Réfrigérant. La valeur du premier chiffre qui suit la lettre R peut prendre alors les valeur spécifiques suivantes : * 4 ou 5 , il s’agit d’un mélange * 6, il s’agit d’un composé organique autre que des CFC, HCFC, HFC et PFC (ex. R690 : [[Propane]]) * 7, s'il s’agit d’un composé inorganique (ex. R717 : [[Ammoniac]], R744 : [[Dioxyde de carbone]]) ''Quelques exemples de CFC :'' *'' Le CFC-12 est un dérivé du méthane, sans hydrogène, avec deux atomes de fluor et deux de chlore. Il a donc pour formule : [[Carbone|C]][[Fluor|F]]<sub>2</sub>[[Chlore|Cl]]<sub>2</sub>.'' *'' Le CFC-113 est un dérivé de l’éthane, sans hydrogène, avec trois atomes de fluor et trois de chlore. Il a donc pour formule : [[Carbone|C]]<sub>2</sub>[[Fluor|F]]<sub>3</sub>[[Chlore|Cl]]<sub>3</sub>.'' *'' Le CFC-13B1 (ou halon 1301 ) est un dérivé du méthane, sans hydrogène, avec trois atomes de fluor et un de brome. Il a donc pour formule : [[Carbone|C]][[Fluor|F]]<sub>3</sub>[[Brome|Br]].'' ''Un exemple de HCFC :'' *'' Le HCFC-22 est un dérivé du méthane , avec un atome d’hydrogène , deux atomes de fluor et un de chlore . Il a donc pour formule : [[Carbone|C]][[Hydrogène|H]][[Fluor|F]]<sub>2</sub>[[Chlore|Cl]].'' ''Un exemple de HFC :'' *'' Le HFC-134a est un dérivé de l’éthane , avec deux atomes d’hydrogène et quatre de fluor. Il a donc pour formule [[Carbone|C]]<sub>2</sub>[[Hydrogène|H]]<sub>2</sub>[[Fluor|F]]<sub>4</sub>.'' ''Règle du "90", exemple du [[R32]] :'' *''Ajoutez 90 au nombre : 32 devient 122,'' *''Le premier chiffre donne le nombre d'atome de carbone : ici 1,'' *''Le dernier chiffre donne le nombre d'atome de fluor : ici 2,'' *''Le chiffre du milieu donne le nombre d'atome d'hydrogène : ici 2. *''Si le bilan est incomplet, les autres atomes sont généralement des atome de chlore : R22 donne 112 donc [[Carbone|C]][[Hydrogène|H]][[Chlore|Cl]][[Fluor|F]]<sub>2</sub>'' == Voir aussi ... == === Liens internes === {| border="0" width="100%" | valign="top" | *[[Gaz fluorés]], *[[Fréon (gaz)]] *[[Hydrochlorofluorocarbone]] (HCFC) *[[Hydrofluorocarbure]] (HFC) *[[Chlorofluorocarbone]] (CFC) *[[Hydrocarbure perfluoré|Perfluorocarbures]] (PFC) *[[Ammoniac]] (NH{{sub|3}}) *[[Halon]] | valign="top" width="33%" | *[[Effet de serre]], *[[Couche d'ozone]], *[[Ozone]], *[[Gaz à effet de serre]] (GES) | valign="top" width="33%" | *[[Froid industriel]] *[[Fluide]] *[[Fluide caloporteur]] *[[Réfrigération]] |} === Liens externes === *{{en}}[http://hq.unep.org/ozone/Treaties_and_Ratification/2B_montreal_protocol.asp Nations unies - Protocole de Montréal] *{{pdf}}{{fr}}[http://hq.unep.org/ozone/pdfs/Montreal-Protocol2000.pdf Protocole de Montréal] *{{fr}}[http://encyclopedia.airliquide.com/encyclopedia.asp? Site de Air Liquide,Encyclopédie des gaz] *{{fr}}[http://assodis.free.fr/codedanger.html Les codes ''danger'' des gaz] *{{fr}}[http://www.rac-f.org/article.php3?id_article=321 Réseau Action Climat France : glossaire des gaz fluorés] *{{pdf}}{{fr}}[http://www.ari.org/NR/rdonlyres/F23F8817-3373-4BF8-9748-674BAD28E647/0/ResponUseGdFRENCH.pdf| Manuel d’Utilisation Responsable pour La Reduction des Emissions de Fluorocarbures dans Les Unites de Production] === Notes et références === <references /> {{Portail|chimie|industrie}} [[Catégorie:Transfert thermique]] [[Catégorie:Thermochimie]] [[Catégorie:Industrie]]