Fluide frigorigène de substitution. Information à propos du remplacement du R22

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1 Fluide frigorigène de substitution Information à propos du remplacement du R22

2 Substitut au R22 Fluide frigorigène servant de substitut au R22 dans les systèmes d'évaporation directe pour la surgélation, la réfrigération et les installations de climatisation. À l'heure actuelle, aucune obligation générale ne veut que les installations existantes, qui fonctionnent avec du R22 ou des mélanges à base de R22, soient impérativement rééquipées pour passer à un fluide frigorigène de substitution. Tant que le système est hermétique et que l'appoint en fluide frigorigène est inutile, leur fonctionnement est autorisé sans restriction. Toutefois, si vous décidez de convertir votre installation pour l'adapter à l'utilisation d'un fluide frigorigène de substitution approprié, notez que les compresseurs seront soumis à des sollicitations plus importantes susceptibles de provoquer une usure accrue et une réduction de la durée de vie. Pour la conversion, référez-vous aux informations suivantes. Elles sont destinées à des personnes bénéficiant d'une formation professionnelle adaptée et possédant des connaissances et une expérience suffisante. La société Bock ne pouvant superviser les conditions d'utilisation et d'application, les utilisateurs de ces informations agissent à leurs risques et périls. Ainsi, la société Bock décline toute responsabilité en cas d'échec ou de dommages. Le contenu de ces informations se rapporte aux fluides frigorigènes de substitution suivants : R422D (MO29) R417A (MO59) R422A (MO79) R438A (MO99) Remarques juridiques Ce brochure a été élaboré avec le plus grand soin. Bock ne se porte garant de l'intégralité, exactitude et actualité de l'information. L'utilisation et application de cette contenu est à vos risques et périls. Sous réserve de modifications. Bock Kältemaschinen GmbH I

3 Fluide frigorigène Applications et propriétés des fluides frigorigènes R422D (MO29) Applications : Substitut polyvalent au R22 dans les installations avec évaporation directe (installations de climatisation, groupes à eau froide et installations frigorifiques dans les domaines de la surgélation et de la réfrigération) Propriétés : -- Dans la plupart des systèmes, performance et efficacité identiques à celles du R22 --En comparaison avec le R22, les faibles températures des gaz sous pression peuvent augmenter la longévité du compresseur dans certaines installations. R417A (MO59) Applications : Installations de climatisation < 15 KW Attention, pour les groupes à eau froide, nous recommandons le R422D Propriétés : --En comparaison avec le R22, les faibles températures des gaz sous pression et les faibles pressions de refoulement peuvent augmenter la longévité du compresseur. -- Dans certains systèmes, il est possible d'envisager des économies d'énergie. R422A (MO79) Applications : Adapté comme substitut pour : les mélanges de fluides frigorigènes R502, R402, R403, R408 et comme substitut au R22 dans certaines applications de surgélation Propriétés : -- Puissance frigorifique accrue par rapport au R22 dans de nombreuses conditions de fonctionnement, avec des augmentations de la puissance de surgélation pouvant atteindre 15 % -- Puissance frigorifique comparable à celle du R404A ou R507 --Les essais in situ ont révélé une possibilité d'amélioration de l'efficacité énergétique par rapport au R22. --En comparaison avec le R22, les faibles températures des gaz sous pression peuvent augmenter la longévité du compresseur. R438A (MO99) Substitut polyvalent au R22 dans les installations avec évaporation directe (installations de climatisation, groupes à eau froide et installations frigorifiques dans les domaines de la surgélation et de la réfrigération) Propriétés : -- Dans la plupart des systèmes, performance et efficacité identiques à celles du R22 --En comparaison avec le R22, les faibles températures des gaz sous pression peuvent augmenter la longévité du compresseur dans certaines installations. I 3

4 Substitut au R22 Caractéristiques la conversion Les tableaux indiquent les modifications approximatives des principales caractéristiques après une conversion. Ces dernières représentent des valeurs indicatives générales vis-à-vis du comportement de l'installation. La puissance calorifique et l'efficacité énergétique dépendent, dans une large mesure, de la conception de l'installation, des conditions de fonctionnement et de l'état de l'installation. Les caractéristiques se fondent sur des calculs de processus de circulation thermodynamiques issus de données calorimétriques, sans tenir compte des effets du transfert thermique, et en partant du principe que l'efficacité du compresseur est identique. R422D (MO29) Surgélation *) évaporation -32 C condensation 41 C gaz aspiré 18 C sous-refroidissement 6 K Réfrigération évaporation -7 C condensation 49 C gaz aspiré 18 C sous-refroidissement 6 K Différence par rapport au R22 Climatisation évaporation +7 C condensation 49 C gaz aspiré 18 C sous-refroidissement 8 K Température finale de compression -18 K -36 K -24 K Pression finale de compression +0,7 bar +0,9 bar +0,9 bar Puissance frigorifique +8 % -5 % -7 % Efficacité énergétique +14 % identique -2 % *) Installations au R22 avec un système d'injection de liquide automatique, qui, à partir d'une certaine valeur, injectent du fluide frigorigène pour réduire la température finale de refoulement. R417A (MO59) Climatisation évaporation +7 C, condensation 45 C, gaz aspiré 18 C, sous-refroidissement 8 K Différence par rapport au R22 Température finale de compression -25 K Pression finale de compression -1,5 bar Puissance frigorifique -14 % Efficacité énergétique +1 % 4 I

5 Fluide frigorigène R422A (MO79) Surgélation *) évaporation -35 C, condensation 40 C, gaz aspiré 18 C, sous-refroidissement 5 K Température finale de refoulement Pression finale de refoulement Différence par rapport au R22-8 K +3,0 bar Puissance frigorifique +28 % Efficacité énergétique +16 % *) Installations au R22 avec un système d'injection de liquide automatique, qui, à partir d'une certaine valeur, injectent du fluide frigorigène pour réduire la température finale de refoulement. R438A (MO99) Surgélation *) évaporation -32 C condensation 41 C gaz aspiré 18 C sous-refroidissement 6 K Réfrigération évaporation -7 C condensation 49 C gaz aspiré 18 C sous-refroidissement 6 K Différence par rapport au R22 Climatisation évaporation +7 C condensation 46 C gaz aspiré 18 C sous-refroidissement 8 K Température finale de refoulement -12 K -25 K -17 K Pression finale de refoulement +0,21 bar +0,42 bar +0,34 bar Puissance frigorifique -5 % -6 % -6 % Efficacité énergétique +7 % -2 % -2 % *) Installations au R22 avec un système d'injection de liquide automatique, qui, à partir d'une certaine valeur, injectent du fluide frigorigène pour réduire la température finale de refoulement. I 5

6 Informations générales Informations générales à propos de la conversion Retour d'huile Selon la conception de l'installation et les conditions de fonctionnement, en particulier dans les installations complexes, des problèmes de retour d'huile peuvent survenir après le passage au fluide frigorigène de substitution si l'huile existante est conservée. Pour cette raison et pour éviter des expériences, il est recommandé dans le cadre du changement de fluide frigorigène, de passer également à une huile polyolester adaptée afin de garantir un retour d'huile sûr. Un passage à une huile polyolester présente également l'avantage de constituer une base adaptée pour passer également aux fluides frigorigènes déjà connus R404A, R507, R407C, etc. Néanmoins, si de l'huile minérale était utilisée auparavant, l'huile polyolester dissout les particules d'impureté et les corps étrangers qui encrassent le circuit de fluide frigorigène et qui s'accumulent principalement dans l'ensemble des filtres du système et dans le carter du compresseur. De ce fait, plusieurs remplacements des filtres et de l'huile ainsi que l'utilisation de filtres de conduite d'aspiration peuvent s'avérer nécessaires pour éliminer les impuretés du système. Néanmoins, cette problématique d'encrassement ne survient pas et la procédure de nettoyage correspondante n'est pas nécessaire si de l'huile de benzène d'alkyle était utilisée auparavant. Lors du passage à l'huile polyolester, il convient de veiller à ne pas dépasser une quantité résiduelle de la quantité initiale d'huile de 4 à 5 % au maximum. L'utilisation des fluides frigorigènes de substitution cités dans le présent document avec de l'huile minérale ou de l'huile de benzène d'alkyle n'est pas recommandée en raison d'une miscibilité insuffisante ou inexistante. Néanmoins, si un essai est entrepris sans passage à l'huile polyolester mais en conservant l'huile existante et que le niveau d'huile passe sous la valeur minimale admissible après le démarrage de l'installation, procéder au remplissage d'appoint en huile jusqu'à ce que la valeur minimale soit atteinte. Puisque le niveau d'huile est susceptible de remonter, ne pas remplir jusqu'à la valeur maximale. Si le niveau d'huile continue de baisser ou subit des variations importantes, cela indique des problèmes de retour d'huile. Dans ce cas, l'adjonction d'huile polyolester peut être un avantage pour stabiliser le retour d'huile. En outre, veiller à ne pas remplacer plus de 10 à 30 % de l'huile par de l'huile polyolester. La quantité exacte varie en fonction des conditions de service et de la conception de l'installation. Généralement, il convient d'ajouter l'huile polyolester au fur et à mesure. Commencer par 10 à 20 % de la quantité d'huile totale. Ensuite, ajouter de petites quantités d'huile polyolester jusqu'à ce que le niveau d'huile atteigne à nouveau un niveau normal ou reste constant. Lors de l'adjonction d'huile polyolester, s'assurer que le niveau d'huile se trouve sous le milieu du regard, juste après avoir versé le produit. Noter également la quantité d'huile ajoutée afin d'éviter tout remplissage excessif. Filtre déshydrateur Lors de la conversion, remplacez le filtre déshydrateur. Il s'agit d'une opération de routine. Il existe deux types de filtres déshydrateurs, habituellement utilisés : ceux avec cartouche solide et ceux avec agents siccatifs en vrac. Remplacez le filtre déshydrateur par un filtre neuf du même modèle que celui installé précédemment dans l'installation. Sur la plaque signalétique du filtre déshydrateur figurent les fluides frigorigènes avec lesquels il est compatible. Choisissez un filtre déshydrateur adapté à l'utilisation de fluides frigorigènes HCFC (bon nombre des modèles actuellement commercialisés sont «universels» et conviennent pour presque tous les hydrocarbures fluorés). Joints élastomère, joints toriques, etc. Le R22 et, dans une moindre mesure, les mélanges à base de R22, réagissent fortement avec de nombreux élastomères, ce qui entraîne un gonflement sensible et bien souvent, après un certain temps, un durcissement des élastomères. Les fluides frigorigènes de substitution mentionnés ne réagissent pas aussi fortement avec les élastomères habituellement utilisés dans les installations frigorifiques. De ce fait, en cas de remplacement du R22 (et, dans certains cas, des mélanges à base de R22) par les fluides frigorigènes de substitution nommés, des fuites peuvent apparaître au niveau des joints élastomère qui sont en contact avec le fluide frigorigène. Cet effet n'est pas provoqué par les fluides frigorigènes en question et peut également se produire en cas de remplacement du R22 par d'autres fluides frigorigènes HCFC, tels que le R407C et le R404A. Les fuites ne surviennent pas dans tous les systèmes rééquipés, et en réalité, il est très difficile de prévoir si des fuites risquent ou non d'apparaître. Toutefois, la plupart du temps, plus l'installation est ancienne plus la probabilité de fuites est importante après une conversion. C'est pourquoi nous recommandons de remplacer tous les joints qui jouent un rôle prépondérant pour le fonctionnement de l'installation (p. ex. l'ensemble de la boite d'étanchéité sur les compresseurs AM et F et tous ceux dont le remplacement nécessite la purge complète du fluide frigorigène, réservoirs de liquide, côté 6 I

7 Informations générales haute pression, etc.) lors de la conversion et de prévoir des joints de rechange pour les autres composants dès le démarrage du système. Des contrôles d'étanchéité minutieux avant et après la conversion d'une installation permettent de minimiser les fuites de fluide frigorigène. Vérifiez tous les joints, dont les vannes manuelles, les vannes Schrader, le robinet solénoïde, les voyants, les joints des barrettes à bornes, les boîtes d'étanchéité, les joints de la pompe à huile, les joints du carter, etc. Évidemment, lors de la conversion, remplacez tous les joints qui n'étaient déjà plus hermétiques avant le rééquipement. Installations avec tube capillaire Le remplacement de ces organes d'expansion est coûteux et complexe. En général, il n'est pas nécessaire de procéder à leur remplacement lors d'une conversion. La température dans l'évaporateur peut être légèrement plus faible que lorsque l'installation fonctionnait avec le fluide frigorigène original. Dans une installation avec tube capillaire, la quantité de fluide frigorigène doit donc être choisie de manière à ce que la température d'évaporation atteigne la valeur requise et que la surchauffe soit suffisante. Si la surchauffe chute pour atteindre la valeur minimale (en général, 6 à 8 K), arrêtez d'ajouter du fluide frigorigène et ce, même si la température d'évaporation est inférieure à celle souhaitée. Une quantité plus importante de fluide frigorigène peut en effet entraîner une légère hausse des températures de condensation. Une augmentation de la quantité de remplissage de plus de 5 à 10 % de la quantité recommandée de R22 ne peut que rarement avoir pour conséquence une amélioration de la performance. Travaux de maintenance Les installations fonctionnant avec les fluides frigorigènes de substitution cités sont faciles d'entretien. Lors des travaux de maintenance, il est possible de faire l'appoint de fluide frigorigène sans purger entièrement le contenu initial du réservoir. Le système continuera alors de fonctionner normalement. Recherchez sans délai les causes des éventuelles fuites de fluide frigorigène et résolvez le problème. Remarque : Pour la maintenance des systèmes de climatisation dans lesquels la quantité de remplissage compte parmi les paramètres critiques, effectuez une vidange complète du contenu du réservoir. Cette mesure est également recommandée pour les systèmes fonctionnant avec du HCFC-22. Divers Le changement de fluide frigorigène implique dans tous les cas un contrôle de la surchauffe et, éventuellement, une correction des paramètres de surchauffe. Si possible, adaptez le boisseau ou remplacez l'ensemble de la vanne. Les changements de fluide frigorigène entraînent également souvent une modification des valeurs de pression et de courant. Ainsi, contrôlez le dimensionnement et la compatibilité ou le réglage des câbles, contacteurs, disjoncteurs-protecteurs, fusibles, autres composants électriques, échangeurs de chaleur, pressostats, régulateurs de pression, robinets solénoïdes, convertisseurs de fréquence, etc. I 7

8 Directives pour la conversion Directives détaillées pour la conversion 1. Détermination de la performance avec le fluide frigorigène existant. Enregistrez les caractéristiques de puissance de l'installation pendant que cette dernière est encore remplie avec l'ancien fluide frigorigène. Contrôlez la quantité de remplissage et les conditions de fonctionnement. Les données relatives aux températures et aux pressions au niveau des différents emplacements du système (évaporateur, condensateur, conduite d'aspiration et de refoulement du compresseur, surchauffe, réfrigération, etc.) dans des conditions de fonctionnement normales sont utiles pour l'optimisation de l'installation après le passage au fluide frigorigène de substitution. 2. Récupération du fluide frigorigène dans une chambre de recyclage. Aspirez le fluide frigorigène de l'installation et récupérez-le dans la chambre de recyclage. Pour ce faire, utilisez un dispositif d'aspiration pouvant créer un vide absolu de 50 à 65 kpa. Si vous ne connaissez pas la quantité de remplissage recommandée pour l'installation, pesez la quantité de fluide frigorigène prélevée. Vous pourrez ainsi calculer la quantité de fluide à renouveler (voir étape 5). Purgez le système pour éliminer les éventuels résidus de fluide frigorigène contenus dans l'huile de compresseur. Rompez le vide d'air avec de l'azote sec. 3. Remplacement du filtre déshydrateur et des joints élastomère critiques. Habituellement, les filtres déshydrateurs sont remplacés lors des travaux de maintenance. Vérifiez que les filtres déshydrateurs sont compatibles avec le fluide frigorigène de substitution. Alors que l'installation est encore vide, contrôlez et remplacez tous les joints élastomère en fin de vie. Même en l'absence de fuite, la modification de la dilatation volumique intervenant lors du passage à un nouveau fluide frigorigène (p. ex. passage d'un mélange à base de R22 à un fluide frigorigène HFC) ainsi que les travaux effectués sur l'installation au niveau des joints déjà usés peuvent provoquer des fuites lors de la remise en service. Bien que le fluide frigorigène de substitution soit compatible avec les joints traditionnels, la conversion (ainsi que le passage à un autre frigorigène du type HFC) peut provoquer un rétrécissement du joint original et, par conséquent, provoquer une fuite de fluide frigorigène. Les composants critiques concernés par les fuites sont les joints des vannes Schrader, les réservoirs de liquide, les robinets solénoïdes, les robinets à boisseau sphérique et les joints de bride. En outre, contrôlez minutieusement tous les joints externes qui entrent en contact avec le fluide frigorigène. En effet, ils représentent des sources potentielles de fuites après la conversion. L'expérience prouve que plus l'installation est ancienne, plus la probabilité de fuites au niveau des joints est importante. C'est pourquoi nous recommandons de remplacer tous les joints critiques de l'installation (c'est-à-dire, ceux dont le remplacement nécessite une purge totale du fluide frigorigène, p. ex. dans les réservoirs de liquide ou dans le condensateur). En outre, prévoyez des joints de rechange adaptés pour les cas de fuites intervenant après la conversion. Normalement, les vannes Schrader peuvent être remplacées sous pression à l'aide d'un outil spécial. De ce fait, elles ne sont pas considérées comme critiques. Pour prévenir les fuites de fluide frigorigène, réalisez des contrôles d'étanchéité complets avant de procéder à la conversion. 4. Purge de l'installation et contrôle des fuites (comme pendant les travaux de maintenance usuels). Afin de purger les résidus d'air, les autres gaz ou encore l'humidité présents dans l'installation, établissez un vide d'air (0,1 kpa absolu). Retirez la pompe à vide du système et contrôlez les valeurs de mesure. Si le vide ne peut être maintenu dans l'installation, cela signifie qu'il existe probablement un défaut d'étanchéité. Utilisez de l'azote pour mettre l'installation sous pression (ce faisant, veillez à ne pas dépasser la pression maximale de l'installation) et recherchez le défaut d'étanchéité. Pour la recherche de fuite, n'employez pas de mélange air/fluide frigorigène. En effet, ces derniers sont inflammables lorsqu'ils sont sous pression. Après le contrôle de fuite, aspirez l'azote restant à l'aide d'une pompe à vide. 5. Remplissage. Ne prélevez le fluide frigorigène dans la chambre de frigorigène que si ce dernier est à l'état liquide. Si la chambre de frigorigène n'est pas pourvue d'une vanne avec tube immergé, retournez-la de manière à ce que la vanne se trouve en bas. Utilisez un outil de monteur ou un détendeur pour laisser le fluide frigorigène s'expanser dans l'installation. Attention : ne versez pas de fluide frigorigène liquide dans le compresseur. Vous risqueriez de causer des dommages irréversibles! Normalement, la nouvelle quantité de remplissage est inférieure à la quantité de remplissage de R22 initiale. Dans certains cas pourtant, il est possible qu'une quantité plus importante soit nécessaire. La quantité de remplissage idéale dépend de la conception de l'installation et des conditions de fonctionnement. La quantité de remplissage de départ s'élève à environ 85 % de la quantité de remplissage standard pour le R22. La quantité de remplissage totale atteint environ 95 %. Ces valeurs ne s'appliquent qu'aux installations qui, lors de la conversion, n'ont subi aucune modification de leurs composants mécaniques susceptible de se répercuter sur la capacité de l'installation. 8 I

9 Directives pour la conversion Remarque : pour les systèmes équipés d'un réservoir de liquide, versez du fluide frigorigène jusqu'à ce que le niveau de remplissage standard du réservoir soit atteint. 6. Démarrage de l'installation et adaptation de la quantité de remplissage (sur les installations sans réservoir de liquide). Démarrez l'installation et attendez que les valeurs se stabilisent. Si la quantité de remplissage est insuffisante (p. ex., surchauffe au niveau de la sortie de l'évaporateur ou sous-refroidissement à la sortie du condensateur), ajoutez progressivement des petites quantités de fluide frigorigène jusqu'à l'obtention des valeurs souhaitées pour les conditions de fonctionnement. Veillez là encore à ne prélever le fluide frigorigène dans la chambre de frigorigène que ce dernier est à l'état liquide. Dans une installation avec tube capillaire, la quantité de fluide frigorigène versée doit donc être choisie de manière à ce que la température d'évaporation atteigne la valeur requise et que la surchauffe soit suffisante. Si la surchauffe chute pour atteindre la valeur minimale (en général, 6 à 8 K), arrêtez d'ajouter du fluide frigorigène et ce, même si la température d'évaporation est inférieure à celle souhaitée. Une quantité plus importante de fluide frigorigène peut en effet entraîner une légère hausse des températures de condensation. Une augmentation de la quantité de remplissage de plus de 5 à 10 % de la quantité recommandée de R22 ne peut que rarement avoir pour conséquence une amélioration de la performance. Utilisez les tableaux de température/pression adaptés pour comparer les températures et pressions et calculer les valeurs de surchauffe et de sous-refroidissement optimales pour le fluide frigorigène que vous utilisez. À l'aide des voyants placés sur la conduite de liquide, vous pouvez contrôler le niveau de remplissage de l'installation. Pour déterminer la quantité de remplissage adaptée, il est nécessaire de mesurer les paramètres d'exploitation, tels que les pressions d'entrée et de sortie, la température dans la conduite de gaz aspiré, le courant du moteur du compresseur, la surchauffe, etc. Si vous remplissez l'installation jusqu'au voyant sans présence de bulles, vous risquez un remplissage excessif. Il est indispensable de régler correctement la surchauffe afin de garantir un fonctionnement fiable de l'installation avec un fluide frigorigène de substitution. L'expérience prouve que la surchauffe (au niveau de l'entrée du compresseur) est identique à celle du fluide frigorigène original. Attention : l'infiltration de fluide frigorigène liquide dans le compresseur en cours de fonctionnement peut provoquer des problèmes de niveau d'huile dans le compresseur et, par conséquent, une défaillance fulgurante de ce dernier. 7. Contrôle des niveaux d'huile. Lors de la remise en service de l'installation, contrôlez attentivement le niveau d'huile des compresseurs (ou le retour d'huile dans les compresseurs) pour vous assurez qu'une quantité d'huile suffisante retourne dans les compresseurs (voir retour d'huile p.6). 8. Apposition de l'autocollant du fluide frigorigène. L'autocollant indique le fluide frigorigène et les types d'huiles actuellement utilisés dans l'installation. Tout remplacement du fluide frigorigène ou d'autres composants (p. ex. huile pour machines frigorifiques) doit en outre être consigné dans la documentation de l'installation. IMPORTANT : exécutez l'ensemble des contrôles de fuite. Comme décrit à l'étape 3, des fuites peuvent survenir lors de ou après la conversion. L'expérience montre que des fuites peuvent apparaître juste après le remplissage du nouveau fluide frigorigène. Inspectez avant tout les points étanchés avec des élastomères. I 9

10 Notes 10 I

11 Notes I 11

12 Bock Kältemaschinen GmbH Benzstraße 7 D Frickenhausen Téléphone : Fax : mail@bock.de Réf F Sous réserve de modifications