R290 vs R22 : le R290 peut-il remplacer le R22 et considérations connexes

Dans le domaine des systèmes de réfrigération et de - climatisation, le choix du réfrigérant est de la plus haute importance. Deux réfrigérants couramment évoqués sont le R22 et le R290, et il existe souvent une confusion quant à savoir si l'un peut être utilisé à la place de l'autre. Cet article approfondira les caractéristiques du R22 et du R290, leurs différences et la faisabilité du remplacement.

R22​

 

Le R22, également connu sous le nom de chlorodifluorométhane, était autrefois l’un des réfrigérants les plus utilisés. Il est populaire en raison de ses propriétés thermodynamiques relativement bonnes, ce qui le rend adapté à une large gamme d'applications de réfrigération et de climatisation -, des climatiseurs résidentiels aux systèmes de réfrigération commerciaux. Or, le R22 appartient à la classe des hydrochlorofluorocarbures (HCFC). Cela a un impact négatif important sur l’environnement. Il a un potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone (ODP) non nul, ce qui signifie qu’il contribue à la destruction de la couche d’ozone. De plus, son potentiel de réchauffement planétaire (PRG) est relativement élevé, ce qui contribue au changement climatique. Grâce aux accords environnementaux internationaux comme le Protocole de Montréal, la production et l'utilisation du R22 ont été progressivement supprimées dans de nombreux pays. Dans les pays développés, les nouvelles installations utilisant du R22 sont interdites depuis 2000 et, depuis 2010, le remplissage des systèmes existants avec du R22 vierge n'est plus autorisé. En 2015, même le remplissage avec du R22 recyclé était interdit dans de nombreuses régions.

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R290

 

Le R290, quant à lui, est du propane (CH₃CH₂CH₃). Il s’agit d’un réfrigérant naturel qui suscite de plus en plus d’attention en tant que remplacement potentiel du R22 et d’autres réfrigérants synthétiques. Le R290 présente plusieurs avantages d’un point de vue environnemental. Son ODP est nul, ce qui signifie qu’il ne nuit pas du tout à la couche d’ozone. Son GWP est extrêmement faible (environ 3), ce qui représente une nette amélioration par rapport au R22. En termes de comportement thermodynamique, le R290 présente certaines similitudes avec le R22. Par exemple, ses caractéristiques d’évaporation et de condensation sont quelque peu comparables, ce qui en fait un candidat au remplacement dans certaines applications.

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Dans la plupart des cas, l’utilisation du R22 au lieu du R290 n’est pas une option viable ou recommandée. Compte tenu des réglementations environnementales et de la suppression progressive du R22, son obtention devient de plus en plus difficile et coûteuse. Même s’il était disponible, l’utilisation du R22 irait à l’encontre des objectifs de durabilité environnementale. De plus, si un système est conçu pour le R290, le remplacement du R22 pourrait entraîner des problèmes de performances. Les deux réfrigérants ont des relations pression - température différentes, et le R22 peut ne pas fonctionner efficacement dans un système optimisé pour le R290.

Faisabilité technique​

D'un point de vue technique, le R290 peut remplacer le R22 dans de nombreux systèmes, mais cela nécessite un examen attentif et souvent quelques modifications du système.​

 Propriétés thermodynamiques : Le R290 a une chaleur latente de vaporisation plus élevée (410,5 kJ/kg) par rapport au R22 (233 kJ/kg). Cela signifie que pour une même puissance frigorifique, la quantité de R290 nécessaire est nettement inférieure. Cependant, cela implique également que le détendeur et les autres composants qui contrôlent le débit de réfrigérant doivent être ajustés. Les températures critiques du R290 (96,67 degrés) et du R22 (96,15 degrés) sont assez proches, ce qui est bénéfique car cela signifie que les plages de température globale - et de pression des deux réfrigérants sont quelque peu similaires. Les pressions de service du R290 et du R22 sont également relativement proches (avec une différence de moins de 5 % à des températures normales), ce qui suggère que dans certains cas, le compresseur et la tuyauterie existants peuvent être capables de gérer le R290 sans révisions majeures.​

 Compatibilité de lubrification : les systèmes R22 utilisent généralement de l'huile minérale comme lubrifiant. Heureusement, le R290 présente une bonne compatibilité avec l’huile minérale, ce qui constitue un avantage lorsqu’on envisage un remplacement. Cependant, il est toujours conseillé de vérifier les exigences spécifiques du compresseur et de s'assurer que le système de lubrification peut fonctionner correctement avec le nouveau réfrigérant.​

 Compatibilité des composants : certains composants d'un système R22 peuvent devoir être remplacés lors du passage au R290. Par exemple, les joints et garnitures doivent être vérifiés et éventuellement remplacés par des matériaux plus compatibles avec le R290. De plus, les composants électriques du système doivent être évalués. Le R290 étant inflammable, tous les composants susceptibles de générer des étincelles, tels que les relais ou certains types de moteurs, devront peut-être être remplacés par des versions antidéflagrantes -.

Problèmes de sécurité

Le plus grand défi lié à l’utilisation du R290 en remplacement du R22 est son inflammabilité. Le R290 a une classification de sécurité A3, indiquant qu'il est hautement inflammable. Sa limite d'explosivité varie de 2,1 % à 10,0 % dans l'air. En revanche, le R22 est ininflammable -. Lors du remplacement du R22 par le R290, plusieurs mesures de sécurité doivent être mises en œuvre :​

 Étanchéité du système : l'ensemble du système de réfrigération doit être rendu plus étanche -. Cela peut impliquer l'utilisation de joints brasés doubles - ou de joints spéciaux pour minimiser le risque de fuite de réfrigérant. Par exemple, l'utilisation de joints à base de fluorocarbone - peut améliorer la résistance du système aux fuites de R290.​

 Ventilation et détection : l'installation de systèmes de ventilation appropriés est cruciale. En cas de fuite, le mélange air-réfrigérant - doit être rapidement dilué et éliminé de la zone. De plus, des détecteurs de fuite de gaz sensibles doivent être installés pour détecter même de petites quantités de fuite de R290. Ces détecteurs peuvent être connectés à un système d'alarme qui avertira les opérateurs et, si nécessaire, arrêtera le système.​

 Modification des composants électriques : comme mentionné précédemment, tous les composants électriques à proximité du réfrigérant doivent être antidéflagrants -. Cela inclut les moteurs de compresseur, les moteurs de ventilateur et tout dispositif de commande. Ces composants doivent répondre aux normes internationales pertinentes, telles qu'ATEX ou IECEx, pour garantir un fonctionnement sûr dans un environnement où un réfrigérant inflammable est présent.

En termes de coût, le R290 peut être plus rentable - à long terme. Depuis que le R22 est progressivement éliminé, son prix n’a cessé d’augmenter en raison d’une offre limitée. Le R290, quant à lui, est un réfrigérant naturel et relativement abondant. Le coût du R290 lui-même est souvent inférieur à celui du R22. Cependant, le coût de la mise à niveau d'un système pour utiliser le R290 doit être pris en compte. Cela comprend le coût de remplacement des composants, l'installation des dispositifs de sécurité et la main-d'œuvre impliquée dans le processus de conversion. Dans certains cas, notamment pour les systèmes commerciaux de plus grande taille, le coût initial de mise à niveau peut être important. Mais au fil du temps, les économies réalisées sur le coût du réfrigérant et les améliorations potentielles de l'efficacité énergétique (le R290 pouvant offrir de meilleures performances énergétiques dans certains systèmes optimisés) peuvent compenser ces dépenses initiales.

En conclusion, même si le R290 a le potentiel de remplacer le R22 dans de nombreux systèmes de réfrigération et de climatisation -, il ne s'agit pas d'une substitution simple. Certains aspects techniques, de sécurité et économiques doivent être soigneusement évalués. D'un point de vue technique, avec des ajustements appropriés des composants et une attention particulière aux différences thermodynamiques, le R290 peut être amené à fonctionner dans des systèmes précédemment conçus pour le R22. Cependant, les problèmes de sécurité associés à son inflammabilité ne peuvent être surestimés. La mise en œuvre de mesures de sécurité strictes est essentielle pour prévenir tout danger potentiel. Sur le plan économique, bien que le R290 offre des économies de - en termes de coût du réfrigérant, les coûts initiaux de mise à niveau doivent être mis en balance avec ces économies à long terme -. Face à la sensibilisation et aux réglementations environnementales croissantes, le R290 représente une alternative plus durable au R22. Mais tout remplacement doit être effectué par des professionnels qualifiés suivant toutes les normes de sécurité et techniques pertinentes pour garantir le fonctionnement sûr et efficace du système de réfrigération ou de climatisation -.

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