Fluides frigorigènes : les HFC vont peu à peu disparaître

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On ne vous parle pas souvent de traités internationaux dans les pages de Batirama, mais voilà : Vendredi 17 novembre, la Suède a signé l’amendement de Kigali au protocole de Montréal sur les substances qui contribuent à la déplétion de la couche d’ozone. Ce qui porte le total à 21 pays qui ont accepté, ratifié ou approuvé l’amendement et permet son en vigueur au 1er janvier 2019.

L’amendement de Kigali, négocié en octobre 2016, vise à faire disparaître les HFC (hydrofluorocarbures), notamment ceux utilisés comme fluides en climatisation : R507 (GWP = 3300), R410A (2088), R407C (1770), R404A (3920) , R152a (124), R143a (4300), R134a, R125 (3400) et R32 (675).

La Chine n’a pas encore ratifié l’amendement, mais devrait le faire très rapidement, peut-être avant la 29e réunion des parties au Protocole de Montréal qui se tiendra à Montréal du 20 au 24 novembre 2017. ©ONU

Trois types de pays

L’amendement de Kigali sépare les 197 signataires du Protocole de Montréal, adopté le 16 septembre 1987, en 3 groupes. Les pays développés s’engagent à réduire de 45% l’usage des HFC en équivalent CO₂ d’ici 2024 et de 85% d’ici 2036, la période de 2011-1013 servant de référence.

Le second groupe, auquel appartiennent notamment la Chine et le Brésil, doit réduire sa consommation de HFC, toujours en équivalent CO2, de 80% d’ici 2045. Le troisième groupe, dont l’Inde et les Pays du Golfe Persique, ont jusqu’à 2047 pour réduire leur consommation de 80%. Naturellement, les Etats-Unis n’ont pas ratifié l’amendement de Kigali. Il avait été négocié par l’administration Obama, mais le congrès n’a jamais inscrit sa ratification à son ordre du jour.

Les industriels commencent juste à utiliser les nouveaux fluides HFO. La toute récente gamme eau/eau 30XW de Carrier fait appel au HFO-1234ze, dont la température de condensation atteint 130°C. Pourtant, les machines Carrier 30XW sont limitées à une température maximale de sortie d’eau de 85°C. Pousser au-delà n’est probablement qu’une question de temps et de disponibilité des composants nécessaires pour fonctionner à très haute température. ©Carrier

En Europe, le règlement F-Gaz met en œuvre l’amendement de Kigali

Le règlement européen F-Gaz, constitue la réponse de l’Union Européenne pour la mise en œuvre de l’amendement de Kigali. Les remplaçants des HFC sont connus. Il s’agit d’abord des HFC affichant un faible GWP (Global Warming Power ou PRP en français pour Potentiel de Réchauffement Planétaire), comme le R32 avec son GWP = 675.

C’est le choix massif des industriels de la climatisation asiatique, les chinois, les thaïlandais, les coréens et les japonais qui représentent l’énorme majorité des fabricants de climatisation à détente directe. Ce sont aussi les réfrigérants naturels : le propane R290 (GWP = 6,3), l’ammoniac R717 (0), le CO₂ R744 (1) et l’eau R718 (0).

Les chimistes poussent également avec succès les nouveaux HFO (Hydro Fluoro Oléfines), dont les GWP sont très faibles : HFO-1234ze (6), HFO-1234yf (4) et HFO-1234zd (4,5). On voit aussi apparaître des mélanges, comme le R455A, composé à 75,5% de HFO-1234yf, 21,5% de R32 et 3% de CO₂.

La pompe à chaleur Vitocal 350-HT Pro de Viessmann est disponible dans des puissances de 56 ,6 à 144,9 kW en version géothermique à B0/W35, de 148 à 390 kW en utilisant de l’eau de process comme source froide à B50/W90 (COP 3,4). Elle produit de l’eau à une température maximale de 90°C à l’aide d’un circuit chargé en HFO R1234ze, dont le GWP < 6. ©Viessmann

Un signal donné aux industriels

L’entrée en vigueur du protocole de Kigali est aussi un signal donné aux industriels et aux pays retardataires. A compter du 1^er janvier 2019, le mouvement vers une réduction des HFC deviendra mondial.

Les pays qui résistent à ce mouvement, comme les Etats-Unis, ne favorisent pas leurs propres industriels qui risquent de perdre en compétitivité s’ils demeurent ancrés à des technologies considérées comme vieillissantes par le reste du monde.

D’ailleurs les grands fabricants américains comme Carrier, Trane ou Lenox considèrent que leur marché est mondial et offrent déjà des groupes froids utilisant des HFO comme fluides frigorigènes.

HeatPAC HPX de Johnson Controls est une pac eau/eau à compression, utilisant le R717 (NH3). Disponible dans des puissances de 100 à 600 kW, elle produit de l’eau jusqu’à une température de 90°C. ©Johnson Controls

Des pompes à chaleur dépassant 100°C

Les HFO possèdent des températures de condensation très élevées : 160°C pour le HFO-1234zd, plus de 100°C pour le HFP-1234ze. Lorsque tous les composants seront disponibles, ces nouveaux fluides permettront de fabriquer des pompes à chaleur capables de produire de la vapeur ou de l’eau surchauffée à plus de 100°C.

Dès à présent, la gamme Aquaforce Puretec eau/eau de Carrier comporte 6 modèles de pompes à chaleur haute température (85°C), de 400 à 1900 kW, fonctionnant au HFO R-1234ze.

Equipées de compresseurs à vis spécifiques, ces pac fonctionnent à des pressions inférieures de 30% à celles des pac au R-134a de la gamme précédente. Leur SCOP (coefficient de performance saisonnier en chauffage) atteint 7. Ces pac améliorent leur efficacité annuelle de 5% environ par rapport à la précédente série au R-134a.