Le fluide frigorigène de la pompe à chaleur est un élément essentiel à son bon fonctionnement. Il en existe de différents types, chacun disposant de caractéristiques techniques, économiques et écologiques différentes. Le choix du fluide frigorigène est déterminant quant aux performances de fonctionnement de la pompe à chaleur.

Pour rappel, le rôle du fluide frigorigène est, dans le cycle frigorifique, de transférer les calories de la source froide à la source chaude.

Les impacts négatifs de ces fluides frigorigènes sur l’environnement, comme l’appauvrissement de la couche d’ozone ou encore les émissions de CO², ont fait l’objet d’un contrôle législatif. La réglementation la plus connue est certainement le protocole de Montréal.

 

Le Protocole de Montréal

Ayant eu lieu en 1987, ce grand rassemblement de 24 nations et de la Communauté Economique Européenne décide de de supprimer progressivement l’utilisation des fluides frigorifiques les plus dangereux pour l’environnement. La démarche est progressive afin de permettre à chaque pays et industrie d’avoir le temps de prendre ses dispositions. Le Protocole de Montréal est actuellement signé par 191 pays.

Les textes de lois les plus récents mettant le Protocole en application chez nous sont le Règlement (CE) N°2037/2000 pour l’Union européenne et l’Arrêté du Gouvernement Wallon 2007 0712/AL.

 

 

Voici l’évolution de la législation suivant le protocole :

Les CFC (chaînes carbonées fluorochlorées) ⇒ INTERDITS

Ce type de fluide, possédant pourtant de bonnes caractéristiques thermodynamiques, est désormais interdit car il est très nocif pour la couche d’ozone.

Etant très stable et pourvu d’une excellente longévité dans l’atmosphère, ce type de fluide peut aisément atteindre la stratosphère. Il est alors décomposé par l’intermédiaire des rayons ultraviolets et libère ses atomes de chlore qui détruisent ensuite durablement les molécules d’ozone. On considère que les CFC sont 20 000 fois plus destructeurs que les simples molécules de dioxyde de carbone.

 

Les HCFC (hydrochlorofluorocarbures)

Appelés « fluides de transition » ils ont pris le relais des CFC après leur interdiction. Ils sont beaucoup moins nocifs mais restent toutefois néfastes : Cela s’explique par le remplacement partiel du chlore par de l’hydrogène, ce dernier étant inoffensif pour l’ozone.

Ce type de fluide devra cesser d’être utilisé à partir de 2015, conformément à la législation européenne.

Jusqu’à cette échéance, toute installation existante devant être rechargée en fluide ne pourra plus l’être qu’avec un substitut ou avec du fluide recyclé.

 

Par ailleurs, plus aucune nouvelle installation utilisant ce type de fluide ne pourra être mise en marche.

 

Les 2 principaux HCFC utilisés pour les pompes à chaleur sont le R-22 et le R-123.

 

 

 

Voici un tableau récapitulatif des dates importantes concernant les HCFC :

 

Source : http://www.ubf-aca.be

 

 

 

 

Les HFC (hydrofluorocarbures)

 

Ces fluides sont les principaux remplaçants des HCFC et les plus utilisés actuellement. Ils ne contiennent pas de chlore et n’ont donc aucun effet direct sur la couche d’ozone. Ils sont par ailleurs ininflammables et non toxiques.

Cela dit, ce type de fluide participe quand même à l’effet de serre et il est probable que son usage tende à être légiféré dans les années à venir.

A l’heure actuelle, il n’existe pas encore en Belgique de contrainte au sujet des HFC.

 

 

Tableau récapitulant les principaux HFC:

 

 

 

 

 

 

Les HC (hydrocarbures)

 

Les hydrocarbures sont des composés organiques qui peuvent être utilisés comme fluides frigorifiques. Ils sont relativement inoffensifs pour l’environnement, possèdent des bonnes propriétés thermodynamiques et ne sont pas toxiques.

 

Néanmoins, ils présentent un inconvénient majeur en termes de sécurité car ils sont inflammables et explosifs. Dans le cas d’installation utilisant un hydrocarbure comme fluide frigorifique, des mesures de sécurités doivent être prises afin de prévenir tout risque d’accident.

 

Les hydrocarbures utilisés dans le domaine des pompes à chaleur sont le propane (R-290), le butane(R-600) et l’isobutane(R-600A).

 

 

 

Les composés inorganiques

 

Les composés inorganiques ont été les premiers à être utilisés comme fluides frigorifiques dans le cadre de la réfrigération. Ils sont actuellement réutilisés car ils sont inoffensifs pour l’environnement. Leur utilisation comporte toutefois elle aussi des inconvénients.

 

Les fluides frigorigènes inorganiques utilisés sont le CO2, l’eau et l’ammoniac.

 

• Le CO2

Présent en quantité partout dans le monde du fait des activités humaines, le CO2 est loin d’être une ressource rare et peut donc être facilement obtenu. Par ailleurs, il ne présente aucun danger pour l’être humain.

 

Son principal problème est sa capacité thermodynamique. Afin de l’amener à haute pression, il faut une capacité de compression beaucoup plus importante que dans un cycle normal (on appelle cela un cycle transcritique*), ce qui nécessite un compresseur spécial. On considère que pour une pompe à chaleur fonctionnant avec du CO2, le COP serait de l’ordre de 25% moins élevé qu’avec un fluide de type HFC sans compter que l’investissement dans un appareillage adapté à son utilisation est coûteux.

 

*NB : Le cycle transcritique est un cycle frigorifique qui nécessite une pression plus haute que la pression critique du fluide frigorigène. Ce dernier ne peut dans un tel cas relâcher ses calories que à l’état gazeux.

• L’eau

L’eau est un fluide facile à trouver, non polluant et sans danger. Mais il est impossible de produire du froid avec de l’eau sans fournir des grandes quantités d’énergie, sa température de solidification étant à 0°C dans des conditions de pression normales.

Par ailleurs, l’eau possède une masse volumique importante. Cela veut dire que même à une température d’évaporation avoisinant les 5°C, elle risque de nécessiter un évaporateur très grand. Par ailleurs, la basse pression dans ce type de cycle doit être très faible (en dessous de la pression atmosphérique). Par conséquent, en cas de trous dans la tuyauterie, on n’aura pas de fuite à proprement parler mais des infiltrations d’air.

• L’ammoniac

L’ammoniac est probablement le fluide inorganique le plus utilisé et le plus avantageux. Il possède d’excellentes capacités thermodynamiques tout en étant facile à trouver et bon marché. Etant naturel, il n’a aucun impact négatif sur la couche d’ozone et le réchauffement climatique car se décompose naturellement.

L’inconvénient de ce fluide est sa toxicité. L’emploi de conduites en acier est indispensable car l’ammoniac est très corrosif. Il risque de s’enflammer dans certaines conditions donc certaines mesures de sécurité à l’emploi sont indispensables.

 

Cela dit, l’ammoniac est très facilement soluble dans l’eau. Au contact de celle-ci, il devient totalement inoffensif.

 

L’ammoniac est régulièrement employé dans les grandes installations industrielles et commence également à l’être dans le secteur résidentiel. Il nécessite néanmoins certaines mesures de sécurité du fait de sa toxicité.

 

 

Tableau récapitulatif des différents fluides actuellement utilisés

 

Voici un tableau récapitulant les fluides frigorigènes principaux et leurs familles.

 

* NB : Il s’agit là de la pression au delà de laquelle le fluide sera gazeux quelle que soit sa température. Un passage à l’état liquide ne sera alors plus possible sans diminution de pression.

 

 

Textes de lois concernant les fluides frigorigènes

 

Europe

Date	Titre	Lien
29 juin 2000	Règlement (CE) n° 2037/2000 du Parlement européen et du Conseil du 29 juin 2000 relatif à des substances qui appauvrissent la couche d'ozone JO L 244 du 29.9.2000, P. 1	Eur-lex
17 mai 2006	Règlement (CE) n° 842/2006 du Parlement européen et du Conseil du 17 mai 2006 relatif à certains gaz à effet de serre fluorés JO L 161 du 14.6.2006, p. 1	Eur-lex
19 décembre 2007	Règlement (CE) n° 1516/2007 de la commission du 19 décembre 2007 définissant, conformément au règlement (CE) no 842/2006 du Parlement européen et du Conseil, les exigences types applicables au contrôle d’étanchéité pour les équipements fixes de réfrigération, de climatisation et de pompes à chaleur contenant certains gaz à effet de serre fluorés JO L 335 du 20.12.2007, P. 1	Eur-lex
23 avril 2009	Décision n°406/2009/CE du Parlement européen et du Conseil du 23 avril 2009 relative à l'effort à fournir par les états membres pour réduire leurs émissions de gaz à effet de serre afin de respecter les engagements de la Communauté en matière de réduction de ces émissions jusqu'en 2020 JO L 140 du 5.6.2009, p. 136	Eur-lex

 

 

Région wallonne

Date	Titre	Lien
12 juillet 2007	Arrêté du Gouvernement wallon déterminant les conditions intégrales et sectorielles relatives aux installations fixes de production de froid ou de chaleur mettant en oeuvre un cycle frigorifique	wallex
12 juillet 2007	Arrêté du Gouvernement wallon tendant à prévenir la pollution lors de l'installation et la mise en service des équipements frigorifiques fixes contenant de l'agent réfrigérant fluoré, ainsi qu'en cas d'intervention sur ces équipements, et à assurer la performance énergétique des systèmes de climatisation	wallex