Danfoss vous explique les Applications de réfrigération et types de réfrigérants

Refroidisseurs

En règle générale, en ce qui concerne les fluides frigorigènes, les refroidisseurs se divisent en deux catégories: basse / moyenne (L / M) et moyenne / haute (M / H). Les refroidisseurs sous pression L / M peuvent bénéficier de l’utilisation de HFO purs (R1233zd et R1234ze), ce qui se traduit par un PRP proche de zéro. La pénalité d’inflammabilité est très faible et gérable, en particulier pour les systèmes installés à l’extérieur ou dans les salles des machines. On peut s’attendre à ce que, à court et à moyen terme, ce type de systèmes adoptera des réfrigérants à très faible GWP. La limite supérieurTransition du marché et niveau GWP par taille de refroidisseure du PRG, pour les grands refroidisseurs L / M, pourrait atteindre 630, ce qui correspond au PRG du mélange de mazouts lourds R513A, répertorié par le règlement EPA-SNAP de juillet 2015, tandis que le R134a sera retiré de la liste en 2024.

Pour les refroidisseurs sous pression M / H, les alternatives GWP moyennes se situent dans la gamme 125-750 GWP, mais les utilisateurs doivent être disposés à accepter une classification d’inflammabilité A2L. Ceci, encore une fois, devrait être acceptable pour les systèmes installés à l’extérieur ou dans les salles des machines.Le marché évoluera probablement vers des solutions de remplacement PRG offrant le meilleur compromis entre les coûts du système et les performances. Nous prévoyons que le choix se portera sur des fluides frigorigènes haute densité / haute pression dont le PRG se situera autour de 500-750.

Systèmes VRF

Les systèmes VRF utilisent des quantités relativement importantes de frigorigène par unité par rapport aux systèmes à conduits en raison de leurs évaporateurs décentralisés et de leur tuyauterie ultérieure. La réduction de la taille de la tuyauterie nécessite des frigorigènes de densité moyenne à élevée, les seules alternatives au R410A étant les frigorigènes A2L tels que le R32 ou le DR55.

L’utilisation de réfrigérants A2L est étroitement liée aux normes de sécurité telles que EN378 et ISO5149, où la quantité admissible de réfrigérant A2L a été considérablement augmentée dans les dernières éditions. Le groupe de travail ASHRAE15 étudie également les besoins futurs en réfrigérants à faible PRG. Cependant, si ces normes de sécurité sont indispensables, elles ne suffisent pas à elles seules. De nombreuses réglementations locales en matière d’incendie ont constitué de sérieux obstacles à l’utilisation des frigorigènes A2L.Des fluides alternatifs innovants pour la circulation sont en développement constant: l’eau est un choix évident pour la circulation et même le CO 2  a été proposé. La récente réduction progressive des HFC dans le cadre du Protocole de Montréal a mis la pression sur la révélation des possibilités et des risques associés à l’utilisation des frigorigènes A2L. Les prochaines années vont probablement montrer une orientation plus claire sur le choix des réfrigérants pour les systèmes VRF.

Réfrigération industrielle

D’un point de vue, la réfrigération industrielle (IR) semble être un secteur facile en ce qui concerne les frigorigènes à faible PRG, mais nous voyons encore des pièges potentiels ainsi que des possibilités d’innovation. Le NH 3  (ammoniac) a été le réfrigérant préféré dans les RI en raison de son excellente efficacité et il continue à être utilisé pour répondre à la demande croissante de réfrigérants durables. Cependant, les problèmes de sécurité peuvent potentiellement limiter le succès du NH 3  car il est toxique; Il y a eu quelques accidents graves au cours de la dernière décennie, ce qui nous a appris, en tant qu’industrie, quelques leçons importantes, comme éviter les charges importantes et planifier soigneusement l’emplacement des grandes usines. Cela a conduit IR à trouver de nouveaux moyens innovants pour réduire les tailles de charge.Une façon de réduire la taille de la charge tout en augmentant l’efficacité consiste à combiner le NH 3  avec le CO 2 : le CO 2  joue le rôle de porteur thermique et circule dans les plus grandes installations de stockage.

Réfrigération commerciale et vente au détail d’aliments

Les applications de réfrigération commerciale et de vente au détail d’aliments sont très diverses en ce qui concerne les types de systèmes et les réfrigérants utilisés. Il comprend des chambres froides, des présentoirs pour portes vitrées et des armoires vitrines et îlots, soit dans des circuits de refroidissement centralisés ou enfichables, hermétiques ou autonomes avec unités de condensation.

Les applications de réfrigération commerciale et de vente au détail d’aliments sont regroupées en trois catégories principales.

Les applications hermétiquement fermées conviennent à l’utilisation de réfrigérants à faible potentiel de réchauffement de la planète, qui sont sûrs en raison de leurs faibles quantités de charge. Bon nombre de ces systèmes utilisent déjà des hydrocarbures comme le R600a et le R290, et la phase de phaseded de l’UE a nécessité des valeurs de PRG inférieures à 150 depuis 2016.

Les unités de condensation ont une charge de fluide frigorigène comprise généralement entre 5 et 20 kg et la sécurité sur l’inflammabilité est impérative dans la mesure où un grand nombre de ces systèmes sont accessibles au public.

Des frigorigènes à fort potentiel de réchauffement de la planète, tels que le R404A, sont utilisés depuis de nombreuses années, mais une nouvelle alternative, les HFC classés en A1, ont un PRG inférieur à 60% de R404A. Néanmoins, l’impact de la hausse des températures de refoulement du compresseur sur l’enveloppe de fonctionnement et l’impact du glissement du fluide frigorigène sur les performances de refroidissement posent de nouveaux défis. Nous pensons que le marché passera rapidement à un niveau de PRG moyen d’environ 1500 avant de chercher lentement d’autres solutions plus faibles, telles que les mélanges de CO 2 , R290 (hydrocarbures) ou HFO.

Les systèmes DX centralisés sont de loin les applications les plus consommatrices de réfrigérant en raison de leurs grandes tailles de charge et de leurs taux de fuite élevés. Selon les estimations de l’UE, on estime qu’ils utilisent plus de 40% de la quantité de réfrigérant de référence recommandée par la phase de démarrage. Au cours des dix dernières années, le CO 2  est devenu un réfrigérant viable et peut être utilisé dans différentes configurations de système:

  • Systèmes transcritiques où le CO 2  est utilisé dans tous les circuits (MT et LT). Les  systèmes transcritiques au CO 2 ont également été à l’origine du développement de systèmes de chauffage et de refroidissement intégrés, liant le choix du réfrigérant au type de système.
  • Systèmes indirects où un rack de type refroidisseur utilisant des HFC, HC ou NH 3 refroidit le CO 2  dans un récepteur, qui circule ensuite dans le circuit MT, refroidissant le circuit MT. Le LT est également recouvert de CO 2  et se condense soit directement dans le refroidisseur du haut, soit dans le  circuit de CO 2 MT.
  • Systèmes en cascade où le CO 2  est utilisé uniquement dans le circuit LT et mis en cascade dans le circuit MT qui utilise le HFC. Ce type de système utilise encore environ 80% du réfrigérant HFC utilisé dans un système conventionnel

L’emplacement géographique affecte l’efficacité énergétique de tout système en raison de la température ambiante extérieure. Les  systèmes CO 2transcritiques sont connus pour être extraordinairement sensibles aux températures extérieures. Cependant, les derniers développements en matière de technologies d’injection ont considérablement accru l’  efficacité du système de CO 2 même dans des climats très chauds et nous nous attendons à une percée du marché au cours des prochaines années.

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