Réfrigérant : la pompe à chaleur au propane présente des avantages
Les fluides frigorigènes jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement des pompes à chaleur. Sans ces substances, 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 un aperçu et vous présentons les avantages et les inconvénients des différentes substances.
Que sont les fluides frigorigènes et à quoi servent-ils ?
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 divers changements de phase, comme le montre l'aperçu suivant :
- Absorption de chaleur de l'environnement: dans un premier temps, le fluide frigorigène de la pompe à chaleur circule dans 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 vers le fluide. Il absorbe la chaleur et s'évapore.
- Augmentation de la pression et de la température dans le compresseur: la vapeur de fluide frigorigène circule ensuite dans un compresseur. Cela augmente la pression, ce qui entraîne également une hausse de la température. Ce processus est essentiel 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 vers l'environnement plus froid. L'échangeur de chaleur est appelé condenseur, car c'est à ce stade que le fluide frigorigène se liquéfie.
- Détente du fluide frigorigène: une fois la chaleur transportée évacuée vers l'environnement ou l'eau de chauffage, le fluide frigorigène revient à l'état liquide. Il passe par une vanne spéciale où il se détend et est à nouveau disponible pour le cycle.
Remarque: le cycle pouvant être inversé, le refroidissement à l'aide d'une pompe à chaleur est également possible.
Exigences élevées pour les fluides frigorigènes des pompes à chaleur
Pour que le circuit de réfrigérant fonctionne comme décrit, la substance doit présenter diverses propriétés. Parmi celles-ci, on peut citer, par exemple :
- Un bon comportement de changement de phase (passage de l'état liquide à l'état gazeux et inversement)
- Stabilité chimique dans toutes les conditions de fonctionnement envisageables
- Non-toxicité pour éviter tout risque de blessure
- Respect de l'environnement en termes de PRG (potentiel de réchauffement global) et de PDO (potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone)
Sans ces caractéristiques, le processus de refroidissement 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.
Explication de l'étiquetage des fluides frigorigènes
Pour une identification claire, les fabricants étiquettent les substances selon un modèle standardisé. Celui-ci se compose d'un R pour « réfrigérant », d'un chiffre 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 modèle 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. Si une lettre minuscule figure à la fin, cela désigne une substance ayant la même formule moléculaire mais une structure différente. Le R134a en est un exemple.
- Les réfrigérants inorganiques sont reconnaissables à un numéro à trois chiffres commençant par 7. L'ammoniac (R717), l'eau (R718) et le dioxyde de carbone (R744) en sont des exemples typiques.
- Les hydrocarbures sont également désignés par les fabricants par un « R » suivi de trois chiffres. Ceux-ci ne commencent généralement pas par le chiffre sept et sont donc faciles à reconnaître. Le propène (R1270), l’isobutane (R600a) et le propane (R290) en sont des exemples typiques.
Il existe également des mélanges de différentes substances, reconnaissables à une lettre majuscule ajoutée. Les spécialistes distinguent les mélanges zéotropiques, qui changent de structure en raison du changement de phase, et les mélanges azéotropiques, qui conservent leur structure.
Quels sont les fluides frigorigènes disponibles pour les pompes à chaleur ?
Le choix d'un fluide frigorigène dépend fortement des circonstances particulières. Les plages de température du système (source de chaleur, température de départ) et l'impact climatique des substances sont particulièrement importants. Le tableau suivant indique quels fluides frigorigènes conviennent généralement aux pompes à chaleur et dans quelles conditions ils doivent être utilisés.
Afin de réduire l'impact environnemental, les fluides frigorigènes présentant des indices de potentiel de réchauffement global (PRG) très élevés font désormais l'objet d'une réglementation. En vertu 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, en revanche, sont écologiques et peu coûteux.
À propos: Carrier mise de plus en plus sur le propane comme réfrigérant naturel pour les pompes à chaleur.
Exigences accrues en matière d'installation liées aux fluides frigorigènes naturels
Les fluides frigorigènes naturels utilisés dans les pompes à chaleur imposent souvent des exigences structurelles plus strictes. En effet, ces fluides sont souvent inflammables. Le propane en est un bon exemple. Dans la pratique, toutefois, le danger potentiel est faible. Après tout :
- les circuits frigorifiques sont hermétiquement scellés
- seules de très faibles quantités de fluide frigorigène sont utilisées
- des distances de sécurité obligatoires sont respectées par rapport aux portes de cave et aux puits de lumière
Les fluides frigorigènes naturels sont-ils intéressants pour les pompes à chaleur ?
Dans le domaine des maisons individuelles et jumelées, on utilise aujourd'hui de plus en plus de pompes à chaleur au propane, telles que les modèles Carrier AquaSnap 30AWH-P et AquaSnap 30AWH-NG(A), qui utilisent le R290 comme réfrigérant. Ce fluide a un PRG de trois et est donc trois fois plus nocif que le CO₂ lorsqu'il est rejeté dans l'atmosphère. Par rapport aux fluides conventionnels tels que le R410A et le R134a, son potentiel de réchauffement global est toutefois au moins 590 fois inférieur. De plus, une pompe à chaleur utilisant le R290 (propane) atteint des températures plus élevées. Cette technologie est donc idéale tant pour les bâtiments neufs que pour les bâtiments existants, par exemple si vous souhaitez installer une pompe à chaleur a posteriori.
Pompes à chaleur au propane : aperçu des avantages et des inconvénients
Le propane présente un faible PRG. Son potentiel de réchauffement global est faible et il n'est pas concerné par le règlement sur les gaz fluorés. Ce fluide est généralement peu coûteux et restera disponible à l'avenir. Ses propriétés thermodynamiques constituent également un avantage. Elles permettent un fonctionnement efficace et fiable, notamment pour les pompes à chaleur au propane de Carrier. L'aperçu suivant présente les principaux avantages en un coup d'œil :
- Faibles coûts d'exploitation grâce à une haute efficacité énergétique
- Large gamme d'applications grâce à des températures pouvant atteindre 70 °C
- Peut également être utilisé dans les bâtiments anciens sans mesures de conversion coûteuses
- Avantageux sur le plan écologique grâce à un PRG faible (2 à 3)
- Subventions plus élevées pour la pompe à chaleur grâce aux fluides frigorigènes naturels
Une pompe à chaleur au propane présente également des inconvénients. En effet, ce fluide est hautement inflammable et comporte donc un certain risque. Dans la pratique, cela n'a toutefois généralement aucune incidence. Cela s'explique par la faible charge de réfrigérant, les circuits de réfrigération hermétiques et les mesures de sécurité renforcées lors de l'installation.
Pompes à chaleur monobloc et split fonctionnant au R290 disponibles
Si vous souhaitez utiliser le propane comme réfrigérant naturel, vous avez l'embarras du choix. Des pompes à chaleur split et monobloc fonctionnant au R290 sont aujourd'hui disponibles. Ces systèmes sont proposés dans différentes gammes de puissance et conviennent donc à de nombreux bâtiments et domaines d'application.
