CO2 – la pérennité du réfrigérant
Les préoccupations environnementales croissantes concernant les émissions directes potentielles dans l’atmosphère des systèmes de réfrigération à base de HFC ont provoqué la renaissance du dioxyde de carbone (CO2) sur le marché de la réfrigération. À l’origine l’un des premiers réfrigérants utilisés il y a près de 100 ans, ses avantages environnementaux et ses propriétés le désignent comme une bonne alternative pour le présent et l’avenir.
L’utilisation du CO₂ comme produit naturel soulève de nombreuses questions : les solutions basées sur le CO₂ ne sont-elles pas imposantes, complexes et coûteuses ? Sont-elles adaptées à une utilisation dans les environnements chauds ? Le CO₂ présente-t-il des risques de sécurité pendant son exploitation ? Et après tout, ne s’agit-il pas d’un gaz à effet de serre nocif pour l’environnement ? Grâce à notre vaste expertise dans le domaine de la technologie de la réfrigération, nous clarifions les choses.
Le CO2 est l’option à privilégier pour des raisons environnementales. Une expérience satisfaisante a été enregistrée grâce à différentes configurations de systèmes pendant de nombreuses années, notamment en Europe centrale et septentrionale. La conviction née de cette expérience garantit que le CO2 sera une option à long terme dans un avenir proche.
Sous pression
La principale différence avec les réfrigérants traditionnels est la très basse température critique de 31 °C pour le CO₂ (R-744). Par conséquent, le processus de rejet de chaleur dans l’environnement n’implique généralement pas la condensation du dioxyde de carbone. Il s’agit en outre d’un refroidissement progressif de gaz dense à une pression constante supérieure à la pression critique (cycle subcritique). Cela se produit bien sûr à moins qu’un dissipateur thermique ne soit disponible à des températures basses (généralement inférieures à 20 °C). Dans ce cas, le cycle du réfrigérant est subcritique et similaire au cycle du réfrigérant traditionnel.
Les systèmes de réfrigération au CO₂ requièrent une pression de compression plus élevée par rapport aux systèmes fonctionnant avec des réfrigérants habituellement utilisés. L’ensemble des systèmes et leurs composants doivent être conçus en conséquence.
Le point triple du CO₂ se produit à 4,2 bar (g). En dessous de ce point, il n’y a pas de phase liquide. À la pression atmosphérique, le R-744 solide se sublime directement en gaz. À l’état solide, sa température de surface est de -79 °C. Si le R-744 est à haute pression et réduit à une pression inférieure au point triple, il se transforme directement en solide. Ce processus est connu sous le nom de glace sèche.
Ce qui distingue le R-744
Les comparaisons entre le R-744 et d’autres réfrigérants peuvent être trompeuses en raison de la faible température critique du R-744. Le R-744 se compare plutôt bien aux HFC lorsque le cycle est sous-critique. Mais ce n’est pas le cas à une température ambiante élevée, lorsque le cycle devient transcritique. Ce qu’il faut aussi savoir :
Le CO₂ (R-744) a une capacité de réfrigération élevée en raison de sa grande puissance frigorifique volumétrique. Environ jusqu’à 5 fois plus que le R-404A.
Ce facteur a une incidence positive sur le volume balayé des compresseurs et le dimensionnement des échangeurs thermiques et de la tuyauterie.
Le taux de compression du R-744 est inférieur à celui des HFC. Le rendement isentropique du compresseur peut ainsi être plus élevé.
Le R-744 présente des performances élevées en matière de transfert de chaleur grâce à sa pression élevée, à sa densité élevée et à ses bonnes propriétés thermophysiques. Il s’agit d’une conductivité thermique élevée, d’une grande valeur de la capacité thermique spécifique du liquide et de faibles valeurs de viscosité cinématique.
On obtient ainsi des différences de température plus faibles entre le réfrigérant et le fluide secondaire, ce qui améliore le rendement du système.
Le meilleur des deux mondes
Désormais, il n’est plus difficile de se procurer l’équipement nécessaire aux systèmes fonctionnant au CO₂. Les premiers projets CO₂ se caractérisaient par des coûts d’investissement élevés, mais ceux-ci connaissent actuellement une tendance à la baisse. Le réfrigérant lui-même ne coûte qu’une fraction du coût de certains HFC spécifiques.
Le CO₂ est le réfrigérant de choix en raison de ces nombreux avantages. Cette réussite soutenue en tant que réfrigérant de premier plan est aujourd’hui renforcée par un bond technologique. La recherche et le développement intensifs, les investissements et le savoir-faire technique ont conduit à l’innovation la plus attendue de l’industrie : Nous avons réussi à appliquer la technologie scroll au CO₂ utilisé comme réfrigérant dans les applications à moyenne et basse température, ce qui permet de mettre à disposition le meilleur des deux mondes.
Un réfrigérant de choix
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