REFRIGÉRATION
Cool and Comfort 99 – novembre 2023

Le propane comme réfrigérant

Applications, propriétés spécifiques, manipulation et perspectives

Le propane (R290) est un gaz inodore et incolore qui appartient à la famille des hydrocarbures. Il s’agit d’un réfrigérant très efficace qui est devenu populaire au fil du temps grâce à ses excellentes propriétés dynamiques et à une faible empreinte carbone. Dans cet article, nous revenons sur les applications, les propriétés spécifiques, la manipulation et les perspectives pour le R290 dans les systèmes frigorifiques.

Le propane a un PRG d’à peine 3 et un ODP de 0, ce qui en fait une alternative intéressante aux réfrigérants conventionnels à PRG élevé. Il a déjà été utilisé dans diverses applications en froid et climatisation, aussi bien commerciales que résidentielles et industrielles. Il est habituellement utilisé dans des systèmes de petite taille, comme des réfrigérateurs, des congélateurs et des systèmes de climatisation. Mais on y recourt également dans de plus gros systèmes de refroidissement commercial et industriel, comme le stockage dans l’industrie alimentaire, les processus chimiques et les entrepôts frigorifiques.

Aperçu des réfrigérants inflammables

Selon la norme ISO 817, les fluides frigorigènes sont répartis en classes A et B ; A désignant les réfrigérants non toxiques et B les réfrigérants toxiques. L’inflammabilité est répartie en quatre groupes (1 : ininflammable, 2L : inflammable avec une faible vitesse de flamme, 2 : inflammable, 3 : très inflammable).

Dans la classe de sécurité A3, les principaux composés qui sont utilisés comme réfrigérant sont les hydrocarbures, dont le propane (R290), le propène (R1270), l’isobutane (R600a), le butane (R600) ou encore l’éthane (R170). Ces derniers sont connus depuis longtemps dans la réfrigération et servent dans certains cas de modèle aux réfrigérants synthétiques. Les réfrigérants de classe A3 sont très facilement inflammables. Ils peuvent s’enflammer dans l’air à des concentrations de 2 à 10%. Un mélange dans la zone moyenne, entre les limites d’inflammabilité, peut déjà s’enflammer à cause d’une étincelle d’un interrupteur, ou d’un outil en acier qui tombe sur un sol en pierre, ou encore d’une décharge électrostatique d’un pull, avec en conséquence une explosion ou un jet de flamme. Les produits de combustion sont essentiellement le CO₂ et l’eau, et ils se révèlent donc sans danger une fois que le tout est refroidi.

Propriétés spécifiques du R290 dans les systèmes frigorifiques

L’utilisation de réfrigérants inflammables a une longue histoire dans les appareils domestiques et dans la réfrigération commerciale. À la fin du 19^e siècle l’usage d’hydrocarbures non toxiques mais très inflammables était très répandue, grâce à leurs bonnes propriétés thermodynamiques. Ils côtoyaient alors d’autres réfrigérants, comme l’ammoniac, le dioxyde de soufre et le dioxyde de carbone.

Le propane (R290) convient idéalement à la réfrigération commerciale, à la climatisation et aux pompes à chaleur. Le point d’ébullition est de -42°C et il peut couvrir des températures d’évaporation allant jusqu’à -40°C. De plus, la compression permet une forte augmentation de la température. Le propane possède en outre une capacité thermique élevée, ce qui signifie qu’une grande quantité de chaleur peut être évacuée en peu de temps. Le COP du processus est alors également très élevé.

Installations frigorifiques au R290 et sécurité

Le R290 est facilement inflammable et présente donc des risques en termes de sécurité lorsque les mesures adéquates ne sont pas prises. Les installations frigorifiques au propane doivent être conçues et réalisées avec des systèmes de sécurité qui réduisent au maximum le risque d’incendie et d’explosion. Ces systèmes comprennent des vannes de détente, des filtres pare-flammes et des dispositifs de détection de fuites. La manipulation du R290 nécessite également des mesures de sécurité. Il ne peut en effet être manipulé que par de personnel qualifié, équipé de moyens de protections adaptés, comme des lunettes de protection, un détecteur de gaz portatif et des gants antistatiques. Lorsqu’on réalise des installations au propane, il convient de rigoureusement respecter les règles de sécurité. Ces dernières garantissent en effet une installation, une utilisation et un entretien sans danger des installations frigorifiques au propane. Une inspection et une maintenance régulières se révèlent également essentielles.

Lorsque l’installation est montée sans charge réfrigérante, il faut impérativement suivre les règles de l’art, y compris avec des réfrigérants inflammables A2L ou A3. Il faut surtout être conscient du risque d’incendie et d’explosion lors de la manipulation du réfrigérant. La sécurité est encore plus importante lors de l’entretien et de réparations éventuelles, si l’installation est remplie et doit peut-être être ouverte. Les précautions de rigueur doivent alors être prises pour éviter tout incident. Il ne faut en aucun cas que se forme un mélange explosif. Des précautions encore plus strictes sont nécessaires avec les réfrigérants A3. Étant donné que les hydrocarbures sont facilement solubles dans l’huile, il est possible que des quantités dangereuses de réfrigérant soient libérées par l’huile qui a été vidangée de l’installation.

Il convient de faire très attention aux aspects suivants (liste non exhaustive) :

S’assurer que la pièce soit bien ventilée, par ex. à l’aide d’un ventilateur supplémentaire ;
S’assurer qu’il n’y ait pas de source d’ignition dans les environs ;
Prévoir des moyens de protection personnels, comme des gants antistatiques et un détecteur de gaz portatif ;
Prévoir de l’outillage antidéflagrant;
Utiliser des détecteurs de gaz et des vannes d’arrêt;
Recourir à des systèmes d’extinction adaptés.

Composants efficaces pour installations utilisant des réfrigérants inflammables

BITZER assiste ses clients dans leur travail avec des réfrigérants inflammables au moyen de recommandations et d’un programme de formation pratique à la Schaufler Academy. L’offre de ce spécialiste en réfrigération, climatisation et pompes à chaleur comprend par ailleurs un large assortiment de produits qui sont homologués pour des réfrigérants inflammables comme le R290. Il s’agit par ex. de séparateurs d’huile, de collecteurs de liquide, de condenseurs, de compresseurs à piston de différentes dimensions ou encore de compresseurs à vis destinés à la climatisation ou au refroidissement de processus industriel.

Les compresseurs à piston Ecoline bénéficient également en option d’une régulation mécanique de la puissance. Autre alternative : les systèmes avec variateurs de fréquence Varipack qui permettent d’adapter avec précision la puissance à la demande de froid. Le module IQ monté part permet quant à lui d’intégrer les appareils dans le BITZER Digital Network (BDN). Ce dernier est basé sur l’expertise BITZER en matière de compresseurs, et offre des solutions de service destinées à une utilisation efficace et à une grande disponibilité des composants.

Perspectives en matière d’installations frigorifiques au R290

Grâce à sa capacité frigorifique et à son rendement élevés, ainsi qu’à sa faible empreinte carbone, le R290 représente une bonne alternative aux réfrigérants traditionnels à PRG élevé. La demande de propane va augmenter au fur et à mesure que nous passerons à des solutions plus durables et plus écologiques. Et son utilisation ne fera que croître dans les années à venir, surtout dans des installations commerciales et industrielles.

Les perspectives pour le propane dépendent de plusieurs facteurs, comme les réglementations, les développements technologiques en fonction de l’évolution du marché… La recherche est constante en réfrigération ; nous devons donc nous attendre à de nouvelles installations frigorifiques au propane optimisées, avec un rendement plus élevé et des coûts moindres. Le propane a un bel avenir devant lui.

Source: BITZER

Photos: BITZER