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Réviser les limites de charge pour les frigorigènes A3 afin de favoriser une utilisation plus large

Un récent article de la RIF examine la validité et la forme des limites de charge des frigorigènes A3 « hautement inflammables » qui constituent des alternatives à faible PRP aux HFC. Les auteurs proposent d'éliminer les limites de charge supérieures pour les systèmes intérieurs tout en conservant les limites de charge autorisées.

Dans un effort pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, l'industrie du froid, du conditionnement d’air et des pompes à chaleur (RACHP) s’est focalisé davantage sur l'utilisation des hydrocarbures (HC). Les HC sont des alternatives à faible PRP (GWP) aux hydrofluorocarbones (HFC) avec comme restriction d’être plus inflammables (classe « A3 » selon la norme ISO 817). L'utilisation de frigorigènes inflammables est restreinte par des normes de sécurité et les quantités de charge autorisées dans les espaces occupés sont limitées [1].

 

Les limites de charge sont destinées à empêcher la formation de volumes importants de mélange inflammable en cas de fuite. Pour déterminer une limite de charge, plusieurs hypothèses sont nécessaires, concernant les caractéristiques du système/équipement, la nature des fuites, les conditions dans la pièce, etc.

Pour les petits systèmes* avec une puissance de refroidissement ou de chauffage jusqu'à 25 kW, il existe deux formes de limites de charge : les limites de charge supérieures et les limites de charge autorisées. « Charge supérieure » fait référence à la masse absolue la plus élevée de frigorigène autorisée dans un circuit frigorifique. Cette valeur est indépendante de la taille de la pièce et est généralement fonction de la catégorie d'accès telle que l'espace général/public, l'espace surveillé ou l'espace autorisé. La « charge autorisée » est déterminée en fonction des dimensions de l'espace dans lequel le système est installé. Cependant, la charge autorisée ne peut pas dépasser la charge supérieure.

 

En réponse à la législation régionale et internationale sur la réduction progressive des HFC, les auteurs de l’article de la RIF considèrent qu'une révision des limites de charge des frigorigènes A3 est nécessaire pour promouvoir une utilisation plus large de ces frigorigènes à faible PRP. [2]

 

Tout en considérant les limites de charge révisées, il est important de s'assurer qu'elles correspondent aux exigences de refroidissement ou de chauffage des applications courantes. Il existe deux situations distinctes dans lesquelles la quantité de charge souhaitée peut être déterminée :

 

  • Systèmes dont la puissance de refroidissement ou de chauffage est dictée par les dimensions et les caractéristiques de la ou des pièces qu'ils desservent (par exemple, climatiseurs et chambres froides).
  • Systèmes dont la puissance de refroidissement ou de chauffage est largement indépendante de la ou des pièces dans lesquelles ils se trouvent (par exemple, vitrines et pompes à chaleur hydrothermiques).

 

Il existe également des cas qui englobent les deux situations, comme les chambres froides « intérieures » avec des systèmes monobloc.

 

Justification de l'élimination des limites de charge supérieures pour les systèmes intérieurs

 

Les limites de charge supérieures sont sans doute utilisées pour minimiser l'intensité d'un incendie, soit en raison de l'allumage direct du frigorigène, soit en raison d'un incendie externe (ce dernier étant plus probable). Pourtant, il n’existe pas de telles limites de charge supérieures pour les frigorigènes non-inflammables.

Des limites de charge supérieures peuvent ainsi être prises en compte en fonction de la chaleur de combustion du frigorigène et éventuellement en fonction du volume de l'espace dans lequel le système est installé. Par exemple, 1 kg de propane (R290) brûlant dans un espace de 10 m3 serait sensiblement plus intense que dans un volume de 100 m3.

En conséquence, si la limite de charge autorisée est déjà fonction du volume de l’espace, les limites supérieures doivent également être prises en compte automatiquement et ne doivent pas être spécifiées séparément.

 

On peut conclure que pour les équipements RACHP installés à l'intérieur et où la quantité de frigorigène est proportionnelle à la taille de la pièce, il ne devrait pas y avoir de limite de charge supérieure, car elle se limite d'elle-même au moyen de la limite de charge autorisée. Les systèmes situés en plein air, où des quantités excessives de frigorigène inflammable devraient être évitées constitueraient une exception.

 

Proposition pour évaluer les limites de charge autorisées

 

Il existe actuellement trop de diversité dans la manière dont les limites de charge en frigorigènes A3 sont traitées dans les normes de sécurité RACHP. Il est suggéré que les règles de limites de charge soient basées sur l'évaluation d'une unité RACHP donnée, y compris ses mesures de protection prescrites. Pour évaluer les limites de charge autorisées, les éléments suivants sont proposés :

 

  • Une méthode de calcul claire et sans ambiguïté, fonction de la taille de la pièce et des caractéristiques de l'équipement RACHP (telles que les boîtiers, les armoires et la quantité de flux d'air ou de ventilation).
  • Un test de performance de sécurité où le frigorigène est libéré et la concentration au sol mesurée, tout en permettant aux mesures de protection de fonctionner comme prévu.
  • Une méthode d'évaluation des risques liés à l’inflammabilité, basée sur la charge anticipée, le nombre et les caractéristiques des sources d'inflammation, d'autres caractéristiques de l'unité RACHP et un certain niveau de risque tolérable par rapport auquel le résultat du calcul pourrait être évalué.

 

Mesures de sécurité recommandées

 

Une évaluation des risques réalisée par le projet Life Front, financé par l'UE, a conclu que le risque d’inflammabilité lié à l'utilisation de frigorigènes à base d'hydrocarbures est faible par rapport au risque d'incendie associé à d'autres équipements et appareils comparables. [3] Il met en évidence l'exemple d'un meuble frigorifique de vente mural AHT Vento Hybrid utilisant 500g de propane (R290) qui s'est avéré présenter un risque d'inflammabilité plusieurs fois inférieur à la situation d’origine ou à des risques résiduels (tels que des incendies électriques, etc.).

 

Les dangers identifiés proviennent souvent « d'erreurs humaines ou de mauvaise conduite ». Des manuels d'instructions détaillés et faciles à comprendre et un personnel technique bien formé pour l'installation, la mise en service et le déclassement sont par conséquent considérés comme des mesures d'atténuation efficaces des risques identifiés.

 

* Les  systèmes de petite taillecomprennent le conditionnement d’air résidentiel et commercial léger, le froid commercial tel que les meubles de vente et de stockage des aliments, les petites chambres froides et les pompes à chaleur domestiques et commerciales de petites tailles.

 

[1] https://iifiir.org/fr/fridoc/141136

[2] Colbourne, D., et al. "General framework for revising class A3 refrigerant charge limits – a discussion." International Journal of Refrigeration (2020).

Article available in FRIDOC (gratuit pour les membres de l'IIF), ou sur le site de ScienceDirect (gratuit pour les membres standards de l'IIF après activation de leur compte).

[3] https://www.coolingpost.com/world-news/report-claims-low-risk-for-flammable-refrigerants/