Fluide frigorigène : vecteur de l'énergie de la pompe à chaleur
Indispensable pour le fonctionnement d’une pompe à chaleur, le choix du fluide frigorigène compte également pour beaucoup dans sa performance énergétique globale. Sa capacité à absorber de l’énergie naturelle et gratuite en provenance de l’extérieur pour la transmettre au réseau du chauffage est effectivement liée à ses propriétés physiques. Toutefois, certains gaz ont un impact environnemental direct sur la couche d’ozone et contribuent ainsi au réchauffement climatique ! CFC, HCFC, HFC, HFO… découvrez le panorama complet des fluides frigorigènes pour pompe à chaleur avec Tuco.
Liquide frigorigène pour pompe à chaleur : définition et rôle
Le fluide frigorigène, ou « fluide caloporteur », est une substance (ou mélange de substance) permettant d’assurer les transferts d’énergie dans un système thermodynamique, tel qu’une pompe à chaleur (PAC) Air/eau ou Air/air, un chauffe-eau thermodynamique ou un climatiseur (1). C’est grâce à lui que la pompe à chaleur est capable de produire du chauffage et de la climatisation (pour une pac reversible) à haut rendement.
En effet, ce fluide est conçu de manière à pouvoir changer facilement de phase (passage d’un état gazeux à un état liquide). Pour comprendre ce phénomène, un petit rappel de fonctionnement de la PAC s’impose :
- La PAC puise des calories depuis une source froide (air extérieur, sol ou eau) et les transfère au fluide caloporteur grâce à un échangeur de chaleur (l’évaporateur). Sous l’effet de la chaleur, le fluide se vaporise.
- Le compresseur élève ensuite fortement sa pression et sa température.
- Le fluide est envoyé dans un second échangeur de chaleur (le condenseur) pour céder son énergie à une source chaude (réseau de chauffage). En refroidissant, celui-ci condense.
- Le détendeur abaisse drastiquement sa pression. Il retourne à l’état liquide (et à basse température) dans l’évaporateur pour amorcer un nouveau cycle de fonctionnement.
Les gaz réfrigérants capables de changer de phase dans des conditions de température et de pression les plus basses possibles permettent généralement d’obtenir un meilleur coefficient de performance (COP). Toutefois, ce ne sont pas toujours les plus écologiques !
Le fluide frigorifique pour pompe à chaleur est-il dangereux ?
Certains liquides frigorigènes sont de puissants gaz à effet de serre ! C’est pourquoi depuis 2015, l’Union européenne a planifié l’abandon progressif des réfrigérants fluorés nocifs pour l’environnement, en instaurant la réglementation F-GAS en 2015 (Règlement Européen n° 517/2014). Ainsi, à partir de 2025, seuls les fluides ayant un pouvoir de réchauffement global (PRG ou GWP) inférieur à 1 500 kg équivalent CO2 seront autorisés et inférieur à 150 à partir de 2030.
Quel gaz frigorifique est utilisé pour une pompe à chaleur ?
Le tableau ci-après recense les principaux gaz réfrigérants utilisés pour des pompes à chaleur.
| Catégorie de fluide frigorigène | Pouvoir de réchauffement global moyen (PRG, en kgéqCO2) | Remarques | |
|---|
| CFC (Chlorofluorocarbures), de type R11 ou R12 | Entre 4 700 et 11 000 | Interdits depuis 1995 et remplacés par des HCFC ou des HFC à fort PRG | |
| HCFC (Hydrochlorofluorocarbure), de type R22, R401A, R402A, etc. | Entre 1 200 et 3 200 | Interdits depuis 2015 et remplacés par des HFC à moyen PRG | |
| HFC (hydrofluorocarbures), de type R134A, le R407C, R410A, R427A, R-32, etc. | Entre 675 et 2100 | Le R410A est actuellement le fluide le plus utilisé, mais il ne sera plus autorisé en 2025 Le R-32 a un PRG jusqu’à 3 fois inférieur au R410A | |
| Hydrofluorooléfines (HFO), de type R-1234yf ou R-1234ze | Entre 4 et 10 | Ces fluides de synthèse à très faible PRG représentent une alternative intéressante aux HFC | |
| Fluides frigorigènes naturels, tels que le propane (R290), le dioxyde de carbone (R744), l'ammoniac (R717), etc. | Entre 1 et 20 | Leur impact sur la couche d’ozone et sur le réchauffement climatique est très faible. Les possibilités de leur utilisation future sont à l’étude | |
Entretien du fluide caloporteur : que dit la réglementation ?
Pour optimiser le fonctionnement, la performance et la durée de vie de la pompe à chaleur, mais aussi pour éviter de polluer l’atmosphère ou le sol, votre installation doit être entretenue tous les 2 ans. Cette obligation porte sur toutes les PAC dont la puissance est comprise entre 4 et 70 kW.
Lors de cet entretien, l’étanchéité du fluide frigorigène doit être contrôlée pour prévenir tout risque de fuite, excepté pour les équipements concernés par la réglementation F-GAS qui disposent d’un contrôle d’étanchéité périodique spécifique. Seul un professionnel disposant d’une attestation de capacité peut réaliser cette opération.
Bon à savoir
Dans le cas d’une pompe à chaleur géothermique (de type eau/eau), il est conseillé de remplacer le fluide caloporteur tous les 5 ans. (1) Extrait du guide « Les pompes à chaleur à fluide naturel » (source : étude PROFEEL/COSTIC).
PAC air-air, air-eau ou eau-eau : à quoi sert le réfrigérant ?
Le gaz réfrigérant est le vecteur de l'énergie de la pompe à chaleur. Il est chargé d'absorber les calories puisées à partir d'une source froide (air extérieur, sol ou eau souterraine) pour les transférer à votre réseau de chauffage (unités intérieures, radiateurs ou plancher chauffant). Pour être efficace, il doit être capable de se transformer facilement en vapeur et en liquide. Il doit également avoir un impact sur l'environnement le plus faible possible.
Quand changer le fluide frigorigène ? Que faire en cas de fuite ?
L'étanchéité du réseau du fluide frigorigène doit être régulièrement contrôlée. S’il nécessite d'être souvent rechargé, faites contrôler l'état de votre installation sans plus tarder par un professionnel qualifié. En effet, les gaz réfrigérants contenant du fluor (de type HFC) sont nocifs pour l'environnement. En cas de fuite, ils sont source d'émissions de gaz à effet de serre et de réchauffement climatique. De plus, votre pompe à chaleur va perdre en efficacité et risque de tomber régulièrement en panne.
Quelle est la différence entre le gaz R410, R407C et R-32 ?
Les liquides frigorifiques R410 et R407C sont des gaz HFC très efficaces pour faire fonctionner une pompe à chaleur. En revanche, leur impact écologique est lourd ! C'est pourquoi certains fabricants, comme DAIKIN, s’orientent désormais vers des solutions plus respectueuses de l’environnement. Le R-32 en fait partie.
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