Alors que nous nous dirigeons vers un avenir plus respectueux de l'environnement, le choix du fluide frigorigène devient un facteur important pour votre entreprise et pour la planète. Le CO2 est un fluide frigorigène naturel qui assure un refroidissement durable et économe en énergie dans tous les domaines, des entrepôts aux machines à glaçons. Il permet aux entreprises d'évoluer naturellement.
Propriétés générales
Le CO2 possède plusieurs propriétés thermophysiques uniques qui en font un fluide frigorigène idéal :
Dans les applications pratiques, les systèmes au CO2 offrent des performances très élevées. Les principales raisons en sont les suivantes
Pour tous les fluides frigorigènes, on observe une diminution de l'efficacité du système avec l'augmentation des températures de condensation. Les températures de condensation élevées sont souvent considérées comme un facteur limitant l'utilisation du CO2. Cependant, les propriétés thermophysiques inhérentes au CO2 et l'utilisation de l'énergie d'expansion avec les éjecteurs peuvent aider à compenser et à contrecarrer ce facteur.
En outre, les systèmes de réfrigération au CO2 disposent d'options de récupération de la chaleur qui peuvent contribuer à assurer l'avenir de votre entreprise. Le CO2 et son contenu énergétique élevé, qui continue à augmenter à des températures plus élevées, peuvent être récupérés, ce qui augmente l'efficacité globale du système.
Du point de vue environnemental, le CO₂ est un réfrigérant très intéressant au PACO nul et au PRG égal à 1. C'est une substance naturelle présente en quantité abondante dans l'atmosphère.
Le CO₂ est un fluide frigorigène haute pression nécessitant des pressions de service élevées pour un fonctionnement efficace. À l'arrêt, la température ambiante peut atteindre et dépasser la température critique et la pression peut dépasser la pression critique. Les systèmes sont donc généralement conçus pour résister à des pressions allant jusqu'à 90 bars, voire équipés d'un petit groupe de condensation d'arrêt permettant de maintenir les pressions à un niveau bas.
Le CO₂ présente par ailleurs un faible rapport de pression de compression (20 à 50 % de moins que les HFC et l'ammoniac), ce qui améliore le rendement volumétrique. Avec des températures d'évaporation comprises entre -55 °C et 0 °C, la performance volumétrique du CO₂ est par exemple quatre à douze fois supérieure à celle de l'ammoniac, ce qui permet d'utiliser des compresseurs à plus faible volume balayé.
Le point triple et le point critique du CO₂ sont très proches de la plage de service. Le point critique peut être atteint pendant le fonctionnement normal du système. Le point triple peut quant à lui être atteint pendant l'entretien du système, comme l'indique la formation de glace carbonique lorsque des parties du système contenant du liquide sont exposées à la pression atmosphérique. Des procédures spéciales sont nécessaires pour prévenir la formation de glace carbonique pendant l'aération de service.
Le CO₂ ne réagit pas avec les métaux courants ou avec les composants en Teflon®, en PEEK ou en néoprène. Il se diffuse toutefois en élastomères et peut provoquer un gonflement avec le caoutchouc butyle (IIR), le caoutchouc nitrile (NBR) et les matériaux éthylène-propylène (EPDM).
La densité du CO₂ liquide est environ 1,5 fois supérieure à celle de l'ammoniac, ce qui entraîne une charge massique plus élevée dans les évaporateurs, comme les grands refroidisseurs à plaques des grands systèmes industriels. Une densité plus élevée implique une circulation d'huile également plus importante, rendant indispensables des séparateurs d'huile efficaces pour les systèmes industriels.
Le CO₂ étant un sous-produit dans de nombreux secteurs, il est peu onéreux. Les systèmes au CO₂ ont toutefois tendance à être plus coûteux que les systèmes traditionnels en raison de pressions plus élevées (dans les systèmes transcritiques) ou d'une complexité accrue (à la fois dans les systèmes transcritiques et sous-critiques). La complexité des systèmes semble diminuer avec l'arrivée des systèmes Booster, et le nombre d'installations au CO₂ ayant augmenté, leur coût avoisine désormais celui des systèmes de référence utilisant des HFC.
Les grands systèmes secondaires au CO₂, en particulier dans la réfrigération industrielle, peuvent être moins chers à construire que leurs équivalents au glycol et donc présenter un coût initial et un coût de cycle de vie moins élevés.
Contrairement à la plupart des autres réfrigérants, le CO₂ est, en pratique, utilisé dans trois cycles de réfrigération différents :
La technologie employée dépend de l'application et de l'emplacement prévu du système. Il existe plusieurs applications pour lesquelles le CO₂ est une option intéressante déjà largement utilisée :
Danfoss estime que le CO₂ sera le principal réfrigérant dans les systèmes de réfrigération commerciaux multipack. Le règlement sur les gaz à effet de serre fluorés va clairement dans ce sens.
Les systèmes au CO₂ peuvent également être étendus à la récupération de chaleur. Plusieurs cas l'ont démontré, l'investissement supplémentaire pour obtenir la chaleur résiduelle est très souvent négligeable.
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