Fluides frigorigènes > Les hydrofluorocarbures insaturés (dits HFO)

Les HFO (hydro-fluoro-oléfines) sont des HFC insaturés car ils comportent tous une double liaison éthylénique, comme indiqué figure 4.1. La dénomination HFO est souvent utilisée pour disposer d’une dénomination différentiante vis-à-vis des HFC saturés dont le GWP est élevé. Scientifiquement il est plus approprié de les appeler HFC insaturés.





Cette double liaison s’ouvre facilement en présence du radical oxhydryle très abondant dans l’atmosphère d’où la destruction extrêmement rapide de ce type de molécule dans l’atmosphère, avec des durées de vie de l’ordre de 10 à 15 jours et donc des GWP très faibles.

Fluide frigorigène HFO-1234yf

Caractéristiques principales	GWP : 4 - Tcritique = 94,7 °C Point normal d’ébullition : -29,5 °C Le HFO-1234yf est un fluide pur qui peut remplacer le HFC-134a dans les mêmes systèmes car les caractéristiques pression-température sont quasi identiques. Il est classé A2L non toxique et très faiblement inflammable selon Ashrae 34.
Etendue de commercialisation	La production du R-1234yfa été limitée jusqu’en mi-2013 où sa production à l’échelle industrielle a commencé,
Efficacité énergétique (avec prise en compte des conditions ambiantes)	Ce fluide frigorigène présente des efficacités comparables au HFC-134a, même si le COP théorique est de quelques pourcents inférieurs à celui du HFC-134a.
Coûts, rentabilité (par rapport à une référence)	Etant une nouvelle molécule qui nécessite un procédé de production complexe, ce fluide frigorigène présente actuellement des prix nettement plus élevés que ceux du HFC-134a (de l’ordre de 30 à 50 €/kg).
Obstacles et restrictions	Les principaux obstacles sont liés à l’utilisation sûre d’un fluide frigorigène à faible inflammabilité (A2L selon ASHRAE 34). Les normes comme EN-378 et IEC-60335-2-40 sont mises jour pour tenir compte d’une faible inflammabilité. Concrètement, ceci signifie que les systèmes installés à l’intérieur des bâtiments avec des charges élevées avec ce fluide frigorigène sont souvent interdits. Les techniciens devront être bien formés et compétents dans la gestion des fluides frigorigènes, même faiblement inflammables. Des préoccupations ont été énoncées sur le produit associé à la décomposition de ce produit dans l’atmosphère, le TFA (Trifluoroacetic acid). Une étude japonaise (Kajiara 2010) montre que les quantités maximales imaginables de TFA n’auront pas d’impacts sur l’environnement aquatique.
Fluide frigorigène HFO-1234yf

Fluide frigorigène HFO-1234ze(E)

Caractéristiques principales	GWP : 6 - Tcritique = 109,4 °C Point normal d’ébullition : -19 °C Le HFC-1234ze(E) est un fluide frigorigène pur qui peut remplacer le HFC-134a dans les nouveaux équipements où sa capacité volumétrique faible pourrait être considérée dans leur conception. Il est classé en A2L selon FDIS ISO 817 (faible toxicité, faible inflammabilité).
Etendue de commercialisation	Ce fluide frigorigène est déjà produit à une échelle commerciale, en tant qu’agent d’expansion des mousses d’isolation.
Efficacité énergétique (avec prise en compte des conditions ambiantes)	Quand ce fluide frigorigène est utilisé dans les compresseurs scroll ou à pistons, il présente des rendements comparables au HFC-134a. La même huile POE peut être utilisée.
Coûts, rentabilité (par rapport à une référence)	Etant une nouvelle molécule, ce fluide frigorigène présente des coûts élevés comparé au HFC-134a. Ceci est principalement dû à son procédé de fabrication différent. De l’ordre de 30 à 40 €/kg
Obstacles et restrictions	Les principaux obstacles sont liés à l’utilisation sûre d’un fluide frigorigène à faible inflammabilité (A2L selon FDIS ISO 817). Les normes comme ISO-5149 et IEC-60335-2-40 sont mises à jour pour tenir compte des exigences moins strictes pour cette nouvelle classe. Concrètement, ceci signifie que les systèmes installés à l’intérieur des bâtiments avec des charges élevées en fluide frigorigène sont souvent interdits. De même, en raison de l’incertitude sur la future adoption de ce fluide frigorigène, il y aura des lacunes dans les différents composants, y compris le compresseur. En outre, les techniciens devront être bien formés et compétents dans la gestion des fluides frigorigènes inflammables où l’inflammabilité est un élément clé de la sécurité. Certaines normes de bâtiments pourront interdire l’utilisation de fluides frigorigènes inflammables. Les mêmes préoccupations sur la quantité de TFA produites lors de la décomposition de ce fluide frigorigène dans le l’atmosphère ont été émises, la réponse donnée pour le R-1234yf vaut bien sûr pour ce fluide, à savoir que le niveau de TFA maximal imaginable est bien inférieur aux seuils entrainant des problèmes pour les écosystèmes marins.
Fluide frigorigène HFO-1234ze(E)

Fluide frigorigène HCFO-1233zd(E)

A noter que du fait de cette courte durée de vie associée à la double liaison éthylénique, un HCFO contenant donc un atome chlore, le R-1233zd, est maintenant commercialisé comme agent d’expansion des mousses d’isolation et constitue un très bon fluide frigorigène de remplacement du HCFC-123 pour les groupes refroidisseurs d’eau centrifuges.

Caractéristiques principales	GWP : 6 - Tcritique = 165,6 °C Point normal d’ébullition : + 18,3 °C Le HCFC-1233zd(E) est un fluide frigorigène pur qui réduit considérablement l’impact environnemental direct. Ce fluide frigorigène est soumis à la classification ASHRAE 34 et est classé en A1 (faible toxicité, non inflammable) selon ISO 817.
Etendue de commercialisation	Ce fluide frigorigène est déjà produit à une échelle commerciale comme solvant et agent d’expansion. Il est prévu que ce fluide frigorigène sera disponible à la demande du marché.
Efficacité énergétique (avec prise en compte des conditions ambiantes)	En l’utilisant dans les compresseurs centrifuges, ce fluide frigorigène présente des rendements légèrement supérieurs à ceux obtenus avec le HCFC-123, ce qui permet la conception de systèmes plus efficace énergétiquement.
Coûts, rentabilité (par rapport à une référence)	Etant une nouvelle molécule, ce fluide frigorigène présente des coûts supérieurs à ceux du HCFC-123. Ce coût sera modéré et aura un temps de retour raisonnable en raison de l’efficacité énergétique élevée qui diminuera les dépenses de l’utilisateur final. De l’ordre de 30 à 40 €/kg
Obstacles et restrictions	Etant un fluide non inflammable, ce fluide frigorigène est sur voie rapide d’adoption. Son appellation de type R-nombre est attendue en 2013. Les mêmes préoccupations sur la quantité de TFA produites lors de la décomposition de ce fluide frigorigène dans le l’atmosphère ont été émises, la réponse donnée pour le R-1234yf vaut bien sûr pour ce fluide, à savoir que le niveau de TFA maximal imaginable est bien inférieur aux seuils entrainant des problèmes pour les écosystèmes marins.
Fluide frigorigène HCFO-1233zd(E)