Fluide frigorigène : la pompe à chaleur au propane offre des avantages
Les fluides frigorigènes jouent un rôle important dans le fonctionnement des pompes à chaleur. Sans ces fluides, le système de chauffage ne fonctionnerait pas. Mais que sont exactement les fluides frigorigènes ? Pourquoi sont-ils si importants pour les pompes à chaleur Carrier et quel rôle jouent les alternatives naturelles telles que le propane ? Nous vous proposons une vue d'ensemble et vous présentons les avantages et les inconvénients des différentes substances.
À quoi servent les fluides frigorigènes et de quoi s’agit-il exactement ?
Les fluides frigorigènes sont des liquides synthétiques ou naturels utilisés notamment dans les climatiseurs et les pompes à chaleur Carrier. Ils possèdent des propriétés particulières qui leur permettent de transférer la chaleur d'un milieu à basse température vers un milieu à température plus élevée. Au cours de ce processus, ils subissent différents changements de phase, comme le montre l'aperçu suivant :
- Absorption de la chaleur de l'environnement : dans un premier temps, le fluide frigorigène de la pompe à chaleur traverse un évaporateur. Il s'agit d'un échangeur de chaleur qui transfère l'énergie de l'air extérieur, du sol ou de la nappe phréatique au fluide. Il absorbe la chaleur et s'évapore.
- La pression et la température augmentent dans le compresseur : la vapeur du fluide frigorigène passe ensuite dans un compresseur. Celui-ci augmente la pression, ce qui entraîne une augmentation de la température. Cette étape est importante pour pouvoir libérer la chaleur transportée.
- Transfert de chaleur vers l'environnement : le fluide frigorigène traverse à nouveau un échangeur de chaleur et transfère la chaleur à l'environnement qui est plus froid. L'échangeur de chaleur est appelé condenseur, car le fluide frigorigène se liquéfie à cette étape.
- Expansion du fluide frigorigène : si la chaleur transportée a été libérée dans l'environnement ou dans l'eau de chauffage, le fluide frigorigène retourne à l'état liquide. Il s'écoule à travers une vanne spéciale, où il relâche la pression et est à nouveau disponible pour le cycle.
Remarque: comme le cycle peut être inversé, il est également possible de rafraichir à l'aide d'une pompe à chaleur.
Des exigences élevées pour les fluides frigorigènes des pompes à chaleur
Pour que le circuit frigorifique fonctionne comme prévu, le fluide doit présenter diverses propriétés. Celles-ci comprennent, par exemple :
- un bon passage de changement de phase (de liquide à vapeur et vice versa)
- Stabilité chimique dans toutes les conditions de fonctionnement imaginables
- non toxique pour éviter les blessures
- Écologiquement bénéfique en termes de PRP (potentiel de réchauffement de la planète) et de PDO (potentiel de réduction de la couche d'ozone).
Sans ces caractéristiques, le processus de rafraichissement ne serait pas possible sous la forme souhaitée. La température ne pourrait pas être augmentée comme souhaité ou le rendement n'atteindrait pas les valeurs requises.
L'étiquetage des fluides frigorigènes expliqué
Pour une identification claire, les fabricants étiquettent les substances à l'aide d'un modèle standardisé. Celui-ci se compose d'un R pour réfrigérant, d'un numéro et, dans certains cas, d'une autre lettre. La signification dépend du type de substance, comme le montre l'aperçu suivant :
- Les fluides frigorigènes halogénés sont désignés par les fabricants selon le schéma R-XYZ. Le "X" représente le nombre d'atomes de carbone. Le "Y" représente le nombre d'atomes d'hydrogène et le "Z" le nombre d'atomes de fluor. S'il y a une petite lettre à la fin, il s'agit d'une substance ayant la même formule moléculaire mais une structure différente. Le R134a en est un exemple.
- Les fluides frigorigènes inorganiques se reconnaissent à un numéro à trois chiffres commençant par 7, comme l'ammoniac (R717), l'eau (R718) et le dioxyde de carbone (R 744).
- Les hydrocarbures sont également désignés par les fabricants par un "R" et trois chiffres. Ils ne commencent généralement pas par le chiffre sept et sont donc faciles à reconnaître. Des exemples typiques sont le propène (R1270), l'isobutane (R600a) et le propane (R290).
Il existe également des mélanges de différentes substances, qui se reconnaissent à la lettre majuscule qui leur est donnée. Les experts font la distinction entre les mélanges zéotropes, qui changent de structure en raison du changement de phase, et les mélanges azéotropes, qui conservent leur structure.
Quels sont les fluides frigorigènes disponibles pour les pompes à chaleur ?
Lorsqu'il s'agit de choisir un fluide frigorigène, les circonstances individuelles jouent un rôle important. Les plages de température du système (source de chaleur, température de départ) et les effets climatiques des substances sont particulièrement importants. Le tableau suivant indique quels sont les fluides frigorigènes qui conviennent généralement aux pompes à chaleur et quand ils doivent être utilisés.
Afin de réduire l'impact sur l'environnement, les fluides frigorigènes ayant des valeurs de PRP très élevées sont désormais soumis à une réglementation. En raison du règlement dit F-Gas (règlement UE n° 517/2014 relatif aux gaz à effet de serre fluorés), de nombreux fluides frigorigènes ne peuvent plus être mis sur le marché sans restriction. Les HFO et les fluides frigorigènes naturels tels que le propane pour les pompes à chaleur sont en revanche écologiquement avantageux et peu coûteux.
D'ailleurs, Carrier mise de plus en plus sur le propane comme fluide frigorigène pour les pompes à chaleur.
Exigences plus élevées en matière d'installation pour les fluides frigorigènes naturels
Les fluides frigorigènes naturels pour les pompes à chaleur ont souvent des exigences structurelles plus élevées. En effet, les fluides sont souvent inflammables. Le propane en est un bon exemple. Dans la pratique, cependant, le danger potentiel est faible. En effet :
- les circuits frigorifiques sont hermétiquement fermés
- les quantités de fluide frigorigène utilisées sont très faibles
- Il faut garder une certaine distance entre l’installation et des éléments comme les accès à la cave ou les fenêtres de sous-sol pour des raisons de sécurité.
Les fluides frigorigènes sont-ils intéressants pour la pompe à chaleur ?
Les pompes à chaleur au propane telles que l'AquaSnap 30AWH-P avec R290 comme fluide frigorigène sont de plus en plus utilisées aujourd'hui dans les maisons individuelles et jumelées. Ce fluide a un PRP de trois ce qui est très faible. Par rapport aux fluides conventionnels tels que le R410A et le R134a, le potentiel de réchauffement planétaire est toutefois au moins 590 fois plus faible. En outre, une pompe à chaleur au R290 (propane) atteint des températures plus élevées. Cette technologie convient donc parfaitement aux bâtiments neufs et existants, par exemple si vous souhaitez rénover avec une pompe à chaleur.
Pompes à chaleur au propane : avantages et inconvénients en un coup d'œil
Le propane a un faible PRP. Il a un faible potentiel de réchauffement de la planète et n'est pas concerné par le règlement sur les gaz fluorés. Ce fluide est généralement bon marché et restera disponible à l'avenir. Ses propriétés thermodynamiques sont également un avantage, car elles permettent un fonctionnement efficace et fiable, y compris pour les pompes à chaleur au propane Carrier. L'aperçu suivant présente les principaux avantages en un coup d'œil :
- Faibles coûts d'exploitation grâce à un rendement énergétique élevé
- Large éventail d'installations grâce à des températures allant jusqu'à 70 °C
- Possibilité d'utilisation dans des bâtiments anciens sans mesures de transformation coûteuses
- Avantages écologiques grâce au faible PRG de 2 à 3
Une pompe à chaleur au propane présente également des inconvénients. En effet, ce fluide est hautement inflammable et présente donc un certain risque. Dans la pratique, ce type de situation se produit rarement.. En effet, la charge de fluide frigorigène est faible, les circuits de réfrigération sont hermétiques et les mesures de sécurité lors de l'installation sont de plus en plus strictes.
Pompes à chaleur monoblocs et split avec R290 disponibles
Si vous souhaitez utiliser le propane comme fluide frigorigène, vous avez l'embarras du choix. Des pompes à chaleur monobloc et split avec R290 sont utilisables aujourd'hui. Les systèmes sont disponibles dans différentes gammes de puissance et conviennent donc à de nombreux bâtiments et domaines d'installation.
