Pourquoi le CO₂ ?
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Pourquoi le CO₂ ?

Souhaitez-vous assurer la pérennité de votre entreprise ? Le CO₂ doit être le réfrigérant de votre choix.
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Les détaillants font face à un défi considérable lorsqu'il s'agit de choisir l'architecture de réfrigération et de système la plus adaptée pour leurs magasins. Ils sont tenus de respecter des normes réglementaires rigoureuses concernant l'adoption de technologies d'avenir, tout en considérant les aspects économiques dans leurs décisions.

Contre les gaz à effet de serre

Plusieurs nouveaux réfrigérants à base d’hydrofluorocarbures et de nouvelles structures de systèmes ont été introduits au cours de la dernière décennie pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et, par conséquent, réduire les effets du réchauffement climatique selon les objectifs fixés par le protocole de Kyoto. La réfrigération commerciale est au centre de l’attention environnementale. D'autant plus que des études sur les fuites ont ont révélé les véritables effets des émissions des hydrofluorocarbures (HFC) dans les systèmes de réfrigération centralisés. Bien que le taux de fuite associé à cette structure ait maintenant quelque peu diminué, il reste assez élevé.

Le règlement sur les gaz fluorés (UE) 517/2014 est l’une des questions les plus importantes de notre industrie aujourd’hui et impose des restrictions sur le choix des réfrigérants, ce qui a une incidence sur l'architecture des systèmes. Alors que l’élimination progressive des HFC se poursuit à l’échelle mondiale, les acteurs du domaine de la réfrigération commerciale sont obligés de trouver des solutions de rechange réellement durables qui maximisent les bénéfices environnementaux, économiques et opérationnels.


À retenir : le protocole de Kyoto et l’amendement de Kigali 

En 1997, des objectifs contraignants de réduction des émissions ont été fixés pour les pays industrialisés du monde entier. L’objectif : limiter le réchauffement climatique, en se concentrant sur les émissions de gaz à effet de serre. De plus, en 2016, l’amendement de Kigali au protocole de Montréal de 1987 a fixé un programme mondial rigoureux de réduction progressive des HFC. Les HFC ont été développés pour remplacer les chlorofluorocarbures (CFC) et les hydrochlorofluorocarbures (HCFC), responsables de la destruction de la couche d’ozone atmosphérique.

CO2 – la pérennité du réfrigérant


Les préoccupations environnementales croissantes concernant les émissions directes potentielles dans l’atmosphère des systèmes de réfrigération à base de HFC ont provoqué la renaissance du dioxyde de carbone (CO2) sur le marché de la réfrigération. À l’origine l’un des premiers réfrigérants utilisés il y a près de 100 ans, ses avantages environnementaux et ses propriétés le désignent comme une bonne alternative pour le présent et l’avenir.

Historique des réfrigérants

Déclenchement

Année

Réfrigérants

Tout ce qui a fonctionné

Fin du 19e siècle

Réfrigérants naturels comme le NH3, CO2, SO2 ,etc.

Sécurité et durabilité

1930-1990

CFC et HCFC

Destruction de la couche d’ozone : protocole de Montréal 

1987 

Introduction de HFC, élimination progressive des CFC et des HCFC

Réchauffement climatique : protocole de Kyoto

1997 

HFC répertoriés comme des gaz à effet de serre potentiels, introduction de réfrigérants à faible GWP

Réchauffement climatique : initiative européenne sur le F-Gas (règlement CE n° 842/2006)

2006 

Confinement et prévention pour réduire les émissions des gaz à effet de serre fluorés visés par le protocole de Kyoto

Réchauffement climatique : examen du règlement de l’UE n° 517/2014 sur le gaz fluoré

2015 

Réduction progressive des HFC dans l’UE jusqu’à 79 % d’ici 2030, réfrigérants naturels de substitution (CO2, NH3, HC) et HFC à faible GWP

Réchauffement climatique : amendement de Kigali du protocole de Montréal

2016 

Réduction progressive globale des HFC

Réchauffement climatique : révision de la réglementation de l’UE sur le gaz fluoré  

Prévue en 2023 

Conformité avec l’amendement de Kigali au protocole de Montréal et augmentation des ambitions dans le cadre de l’accord vert de l’UE

Bon à savoir : potentiel de réchauffement global (GWP)

Le potentiel de réchauffement global (GWP) est la mesure relative de la quantité de chaleur qu’un gaz à effet de serre emprisonne dans l’atmosphère.

Par conséquent, l’importance du CO2 (R744) pour les applications de réfrigération a augmenté ces dernières années. Le CO2 est qualifié de « réfrigérant naturel », car il existe dans la nature. Libéré dans l’atmosphère par les systèmes de réfrigération, il a un effet négligeable par rapport aux autres sources d’émissions de CO2  qui font débat autour du réchauffement climatique. Comparé aux autres réfrigérants fluorés, il est naturel, écologique, ininflammable et rentable à long terme. Le R744 est classé dans la classe de sécurité A1 selon les normes ISO/ASHRAE. Son potentiel de réchauffement global est 3 922 fois moins nocif que celui du R404A. L’interdiction du R404A est en vigueur depuis le 1er janvier 2020.


Sous pression


La principale différence avec les réfrigérants traditionnels est la très basse température critique de 31 °C pour le CO₂ (R-744). Par conséquent, le processus de rejet de chaleur dans l’environnement n’implique généralement pas la condensation du dioxyde de carbone. Il s’agit en outre d’un refroidissement progressif de gaz dense à une pression constante supérieure à la pression critique (cycle subcritique). Cela se produit bien sûr à moins qu’un dissipateur thermique ne soit disponible à des températures basses (généralement inférieures à 20 °C). Dans ce cas, le cycle du réfrigérant est subcritique et similaire au cycle du réfrigérant traditionnel. 


Les systèmes de réfrigération au CO₂ requièrent une pression de compression plus élevée par rapport aux systèmes fonctionnant avec des réfrigérants habituellement utilisés. L’ensemble des systèmes et leurs composants doivent être conçus en conséquence.


Le point triple du CO₂ se produit à 4,2 bar (g). En dessous de ce point, il n’y a pas de phase liquide. À la pression atmosphérique, le R-744 solide se sublime directement en gaz. À l’état solide, sa température de surface est de -79 °C. Si le R-744 est à haute pression et réduit à une pression inférieure au point triple, il se transforme directement en solide. Ce processus est connu sous le nom de glace sèche. 


Ce qui distingue le R-744


Les comparaisons entre le R-744 et d’autres réfrigérants peuvent être trompeuses en raison de la faible température critique du R-744. Le R-744 se compare plutôt bien aux HFC lorsque le cycle est sous-critique. Mais ce n’est pas le cas à une température ambiante élevée, lorsque le cycle devient transcritique. Ce qu’il faut aussi savoir :
 

  • Le CO₂ (R-744) a une capacité de réfrigération élevée en raison de sa grande puissance frigorifique volumétrique. Environ jusqu’à 5 fois plus que le R-404A.  

  • Ce facteur a une incidence positive sur le volume balayé des compresseurs et le dimensionnement des échangeurs thermiques et de la tuyauterie.

  • Le taux de compression du R-744 est inférieur à celui des HFC. Le rendement isentropique du compresseur peut ainsi être plus élevé.

  • Le R-744 présente des performances élevées en matière de transfert de chaleur grâce à sa pression élevée, à sa densité élevée et à ses bonnes propriétés thermophysiques. Il s’agit d’une conductivité thermique élevée, d’une grande valeur de la capacité thermique spécifique du liquide et de faibles valeurs de viscosité cinématique.  

  • On obtient ainsi des différences de température plus faibles entre le réfrigérant et le fluide secondaire, ce qui améliore le rendement du système. 
     

Le meilleur des deux mondes 

Désormais, il n’est plus difficile de se procurer l’équipement nécessaire aux systèmes fonctionnant au CO₂. Les premiers projets CO₂ se caractérisaient par des coûts d’investissement élevés, mais ceux-ci connaissent actuellement une tendance à la baisse. Le réfrigérant lui-même ne coûte qu’une fraction du coût de certains HFC spécifiques.

Le CO₂ est le réfrigérant de choix en raison de ces nombreux avantages. Cette réussite soutenue en tant que réfrigérant de premier plan est aujourd’hui renforcée par un bond technologique. La recherche et le développement intensifs, les investissements et le savoir-faire technique ont conduit à l’innovation la plus attendue de l’industrie : Nous avons réussi à appliquer la technologie scroll au CO₂ utilisé comme réfrigérant dans les applications à moyenne et basse température, ce qui permet de mettre à disposition le meilleur des deux mondes. 

Un réfrigérant de choix

Nos compresseurs scroll innovants au CO₂ rendent le réfrigérant naturel facile et économique à utiliser dans les supermarchés de petite et moyenne taille et permettent un déploiement à grande échelle dans toutes les régions du monde. Parallèlement à cette gamme de compresseurs innovants, nous avons également développé une nouvelle gamme de groupes de réfrigération qui associe cette technologie scroll de pointe à une électronique intelligente.

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