Fluides Frigorigènes

 

 

 

 

        Traditionnellement appelées GAZ ou FREON, ce sont les fluides frigorigènes qui sont les porteurs de la chaleur dans un circuit frigorifique, par leur circulation et changement d'état ils peuvent abaisser les températures même au dessous de -40°C.

 

on trouve ainsi quelque catégorie des fluides frigorigènes les plus répandues.

 

CFC : les chlorofluorocarbones (sont actuellement interdits par la loi)

HCFC : les hydro chlorofluorocarbones (le seront bientôt)

HFC :  les hydro fluorocarbures ( fluides de transition ).

PFC : Les Hydrocarbures perfluorés ou perfluorocarbures

NH3 : l’Ammoniac qui reste un fluide toxique et explosif. (inorganique)

les hydrocarbures : R -6XXx imflammables (organique)

 

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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 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 isomères.

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 zéotrope* ou azéotrope. (* cliquez pour voir les mélanges)
• 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 : CF₂Cl₂.
• 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 : C₂F₃Cl₃.
• 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 : CF₃Br.

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 : CHF₂Cl.

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 C₂H₂F₄.

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 CHClF₂

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Réglementation des Fluides Frigorigènes

  1/ protection de la couche d'ozone :

         Par leurs effets dégradants la couche d’ozone ; les CFC et les HCFC ont fait l’objet de plusieurs limitations voir des interdictions au niveau international notamment par :

-         La convention de Vienne en 1985.

-         Le protocole de Montréal en 1987.

-         Le protocole de Kyoto en 1997.

-         réunion de la Chine sur les changements Climatiques d’octobre 2006.

 

ont résulté plusieur décision notamment :

 

-         Réduction des CFC de 50% a partir du janvier 2005.

-         Réduction de 85% au début de 2007.

-         Réduction totale en 2010 des CFC et à l’horizon 2040 des HCFC avec gel de la consommation en 2015.

 

Mais déjà leur interdiction restera une chose quasi certaine, puisque ces fluides contiennent le Chlore qui est responsable de la dégradation de la coche d’ozone ( O₃ ) suivant la formule chimique suivante :

Cl + O₃ -----------> ClO + O₂

CLO + O₃ --------> Cl + O₂ + O₂

Ainsi cette formule se répète sans cesse pendant 130 années.

A quoi sert l’Ozone qu’on essai surtout de préserver ?

 

- En effet l’Ozone stratosphérique est une couche de gaz O3 présente dans le stratosphère entre 12 et 50 Km d’altitude environ ; il protège la terre des effets nocifs de certains rayonnements solaires dans la gamme des Ultra-Violets de type  g .

 

 

 

2/ Réchauffement de la planette ( Effet de Serre):

 

le soleil emmet un rayonnement* de courte longueur d'onde (entre 0,2 et 4 micromètres). environ 50% de ce rayonnement parvient jusqu'au sol. il est absorbé par la terre qui réémet un rayonnement de plus grande longueur d'ondes (l'infrarouge lointain).

Mais, de la même manière qu'avec les vittres d'une serre, ce rayonnement est partielement absorbé par des gaz dites << gaz à effet de serre>>. Ces gaz sont transparents aux rayons incidents, mais opaques aux rayons réfléchis par la terre.

ce rayonnemnt ainsi absorbé contribue à ogmenter la température de la planette.

Mais aussi sans l'effet de serre la température moyenne de la terre serait de -18°C.

Ainsi les CFC ; les HCFC et les HFC sont des gaz à effet de serre trés néfastes.

 

3/ Coéfficients :

 

 

ODP Ozone Depletion Potential Potentiel d'appauvrissement d'ozone	Il caractérise le pouvoir de destruction de l'ozone d'une substance. On a attribué la valeur 1 à la molécule de CFC-11. Toutes les autres substances sont comparées au CFC-11. Ainsi le HCFC-22 a un ODP de 0,055. Autrement dit son potentiel d'appauvrissement de l'ozone est 5,5% celui du CFC-11.
GWP Global Warming Potential Potentiel de Réchauffement Planétaire	Il caractérise le pouvoir de réchauffement d'une substance par rapport à celui du CO2  pris par définition égal à 10. Il est d'usage de le calculer sur une période de 100 ans (temps d'intégration ). Le HFC-134a, par exemple, a un GWP de 1300, ce qui signifie que si 1 Kg de HFC-134a a est émis dans l'atmosphére, il aura le même effet sur une période de 100 ans que 1300 Kg de CO2 .
TEWI Total Equivalent Warming Impact Effet de Serre Equivalent Total	Ce coéfficient caractérise l'impact global d'une installation sur le climat. Il comprend 2 composantes : L'effet direct dû aux émissions de fluorocarbures (fuites dans les installations) ; l'effet indirect provenant des émissions de CO2 dues à la consommation d'énergie. en effet la fabrication d'électricité dans les centrales thermique à partir de la combustion de combustibles fossiles émet du CO2, ainsi que la consommation de carburant pour le conditionnement d'air automobile. le TEWI est exprimé en Kg de CO2. TEWI = D + I = [ GWP100 x m x f x n] + [E x n x A] m : charge en fluide frigorigène.        ( Kg) f : Taux annuel de fuite.                         (%) n : durée de vie de l'équipement.         ( an) E : consommation d'énergie / an.     ( KWh / an) A : Emission de CO2 par KWh.         ( kg CO2 / KWh)

 

 

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Les Bonnes Pratiques Environnementales :

Dans nos pratiques autant que frigoristes impliqués dans le procéssus d'appauvrissement d'ozone et du réchauffement de la planette notre devoir est d' appliquer ces trois consings :

1. Réduction des émissions des Fluides Frigorigènes :

 - Par une bonne préconisations à la conception des installations.

 - Par une Détection des fuites résponsable.

 - Par la Récupération des fluides pendant les opérations d'Entretien

 

    2.  Réduction des Consommations Energitiques :

 

    3.  Entretien Efficace des Installations :

 

 

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Bibliothèque : 

*Rayonnement solaire :

La lumière couvre une très large gamme de longueurs d’onde appelée spectre électromagnétique. Les scientifiques distinguent généralement 6 gammes de longueurs d’onde :

• Les rayons g sont les plus violents. Ils traversent facilement de grandes épaisseurs de matière et sont donc dangereux pour les cellules humaines, dans lesquelles ils produisent des mutations. De la matière très chaude ou radioactive produit des rayons gamma. Leurs longueurs d’onde s'étendent d’un cent milliardième (10^-14 m) à un milliardième (10^-12 m) de millimètre.
• Les rayons-X sont eux aussi violents. Utilisés en médecine pour voir à travers le corps humain, ils sont un peu moins nocifs que les rayons gamma, mais restent dangereux à faible dose. Les rayons-X ont des longueurs d’onde comprises entre un milliardième (10^-12 m) et un cent millième (10^-8 m) de millimètre.
• Les ultraviolets restent assez puissants. Ils sont nocifs pour la peau et on doit donc s’en protéger à l’aide de crèmes solaires. La couche d’ozone est déjà un premier rempart efficace contre ce type de lumière. Les néons des boîtes de nuit ou des détecteurs de faux billets émettent des ultraviolets assez doux. Leurs longueurs d’onde s’échelonnent d’un cent millième (10^-8 m) à quatre dixièmes de millième (4x10^-7 m) de millimètre.
• Le domaine visible correspond à la partie du spectre visible par notre œil. C’est justement dans ce domaine que le Soleil est le plus lumineux. Il s’étend de quatre dixièmes de millième (4x10^-7 m) - lumière bleue - à huit dixièmes de millième (8x10^-7 m) de millimètre - lumière rouge. Un arc-en-ciel décompose la lumière blanche, à la manière d’un prisme, et met en évidence les différentes longueurs d’onde qui la composent. Notre œil est centré autour du maximum d’intensité solaire. En effet, le Soleil rayonne dans toutes les longueurs d’onde du spectre, mais son maximum est dans le vert. Plus qu’une coïncidence, il s’agit plutôt d’une adaptation de l’œil humain à son environnement.
• L’infrarouge est émis par des corps modérément chauds. Un radiateur ou notre corps en produisent. Il est intéressant de remarquer qu’en chauffant une barre métallique, elle émet d’abord en infrarouge, puis en s’échauffant, elle devient rouge, puis vire au blanc. A ce moment, elle est tellement chaude qu’elle émet une lumière blanche (constituée de toutes les longueurs d’onde du spectre visible) à la manière du Soleil, dont la température est elle aussi très chaude (environ 5600°C). La gamme des infrarouges couvre les longueurs d’onde allant de huit dixièmes de millième de millimètre (8x10^-7 m) à un millimètre (10^-3 m).
• Le domaine radio commence à une longueur d’onde de 1 millimètre. Il est divisé en sous-catégories : millimétrique, centimétrique, etc. jusqu’au kilométrique. La bande FM de nos postes de radio correspond à une longueur d’onde de l’ordre du mètre. Les téléphones cellulaires communiquent avec des photons d’une longueur d’onde de 10 cm environ.

Ainsi donc, la notion de lumière admise par le grand public est beaucoup plus large que ce à quoi on pourrait s’attendre. Notre œil, un poste de radio ou un téléphone cellulaire reçoivent tous trois de la lumière. Dans ces trois cas, les photons sont convertis en impulsions électriques, soit par les cellules de la rétine, soit par l’appareillage électronique.