LES CLES DU DIMENSIONNEMENT
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Les options pour réduire les émissions des HFCs
En raison des contraintes de sécurité associées à l’utilisation des hydrocarbures et de l’ammoniac, il semble peu probable qu’à l’échelle mondiale les HFC puissent disparaître rapidement. Les tendances futures pour la réduction des émissions des gaz à effet de serre consistent dans le développement de nouveaux mélanges (certains présentant des GWP inférieurs à 50), la réduction de la charge, le confinement du fluide frigorigène, et l’élargissement de l’utilisation des fluides toxiques et inflammables.
Le développement de nouveaux mélanges
Nous distinguons plusieurs types de mélanges de fluides frigorigènes : les mélanges halogénés, les mélanges de HFC et d'hydrocarbures et les mélanges avec le CO2.
Les mélanges de HFC
Les mélanges de HFC sont potentiellement bien adaptés pour obtenir une haute efficacité énergétique pour les applications pompe à chaleur car leurs propriétés thermodynamiques ont été étudiées lors de la conception même de ces fluides. Leurs propriétés offrent une grande opportunité pour l’optimisation des systèmes dans un grand nombre d’applications.
Les mélanges de HFC et de HC
Compte tenu des problèmes liés à chacun des différents composés, les industriels recherchent souvent des fluides composés de HFC et de HC. Les mélanges HFC/HC présentent les avantages des deux composés en présence (effet de serre, propriétés calorimétriques, propriétés de transfert de chaleur, etc.).
Les mélanges avec le CO2
Le CO2 peut aussi être utilisé en association avec des fluides frigorigènes halogénés. C’est le cas de certains mélanges comme le R-32/CO2, le R-125/CO2 et le R-152a/CO2 [Rached, 2003; Di Nicola, 2005]. En raison de sa faible température critique, le CO2 utilisé en fluide pur, est généralement moins efficace qu’un HFC pour les applications usuelles de chauffage par pompe à chaleur.
La réduction de la charge et le confinement du fluide frigorigène
Des progrès importants et immédiats peuvent être accomplis par la réduction forte des charges et par un très haut niveau de confinement. Ces deux derniers facteurs sont nécessaires quel que soit le fluide frigorigène : les HFC ont un pouvoir de réchauffement global s’ils sont émis à l’atmosphère, les hydrocarbures sont inflammables, l’ammoniac est toxique en cas de fuite, et le CO2 ne fonctionne qu’à des pressions très élevées.
Utilisation des fluides toxiques et inflammables
Généralement, les fluides toxiques et inflammables peuvent être utilisés dans trois types d’applications :
- dans les applications industrielles où leur utilisation est acceptable du point de vue de la sécurité et n’implique pas de surcoût important car le site est sécurisé pour d'autres raisons,
- dans les systèmes où les charges de fluide frigorigène sont très faibles (< 150 g),
- dans les systèmes indirects où le système frigorifique est isolé dans une salle protégée et la chaleur est transférée au milieu à chauffer par un circuit caloporteur (cas d’une pompe à chaleur pour le chauffage).