Fluide frigorigène - Définition

Introduction

Un fluide frigorigène (ou réfrigérant) est un fluide pur ou un mélange de fluides purs présents en phase liquide, gazeuse ou les deux à la fois en fonction de la température et de la pression de celui-ci. La principale propriété des fluides frigorigènes est de s'évaporer à une faible température sous pression atmosphérique. Les fluides frigorigènes sont utilisés dans les systèmes de production de froid (climatisation, congélateur, réfrigérateur, etc.)

Propriétés

En théorie, l'air ou l'azote (des fluides courants sur notre planète...) pourraient servir de réfrigérant. En somme, tout fluide présente un potentiel en termes de réfrigération. Mais, en pratique, il en est tout autrement. Ces fluides doivent répondre aux critères suivants :

• Les fluides réfrigérants sont sélectionnés principalement pour leur grande propriété d'absorption de chaleur (calories) lorsqu'ils passent de leur phase liquide à leur phase gazeuse (la chaleur absorbée par le fluide lors du changement d'état est appelée : chaleur latente de vaporisation). Les réfrigérants sont utilisés purs ou en mélange dans les métiers du froid et de la climatisation.

• Ces fluides doivent respecter l'environnement du fait du risque de fuite dans l'atmosphère.

• Ils doivent aussi être inoffensifs pour l'homme pour la même raison que ci-dessus...

• Ils sont également choisis en fonction des températures de fonctionnement des deux échangeurs du circuit frigorifique concerné (le condenseur et l'évaporateur). En effet, les fluides utilisés pour obtenir des basses températures sont différents des fluides de climatisation par exemple.

• Enfin, leurs pressions (qui sont fonction des températures de service des échangeurs cités ci-dessus) doivent permettre leur utilisation dans un circuit frigorifique avec un dimensionnement raisonnable des tuyauteries et du compresseur. En effet, il ne serait pas rentable d'utiliser de l'azote pour faire de la climatisation, la pression nécessaire étant trop importante, ce qui nécessiterait des tuyaux très épais et un compresseur gigantesque.

Dans les climatisations, leur capacité à absorber une certaine quantité de chaleur par unité réfrigérante est encore exprimée en BTU.

Le Fréon est le nom commercial de plusieurs des gaz réfrigérants fabriqués par la société DuPont de Nemours.

Les différentes catégories de fluide frigorigène

On distingue parmi les gaz réfrigérants différentes catégories de molécules :

• les chlorofluorocarbures (CFC) ;
• les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) ;
• les hydrofluorocarbures (HFC) ;
• les perfluorocarbures (PFC) ou hydrocarbures perfluorés ;
• les hydrocarbures ou composés organiques ne faisant pas partie des catégories précédemment citées ;
• les composés inorganique comme l'ammoniac.

Rôle du fluide frigorigène

Dans un circuit frigorifique, le fluide frigorigène véhicule deux éléments :

• Les calories. Celles-ci sont captées à l'évaporateur et au niveau du compresseur. Elles sont ensuite évacuées au niveau du condenseur.
• L'huile du compresseur. Ceci est plutôt un inconvénient. En effet, l’huile du compresseur est complètement inutile pour les autres organes du circuit frigorifique.

(Pour plus de précision, voir : froid industriel)

Les fluides frigorigènes utilisés entre 1929 et le Protocole de Montréal

En 1929, un savant américain, Thomas Migdley, et son équipe produisent les premières molécules de Dichlorodifluorométhane (CCl₂F₂) ou R12. Le R12 et les fluides frigorigènes de la même famille ont la propriété d’être relativement inoffensifs pour l’homme et d’être intéressants du point de vue thermodynamiques.

Ils furent fabriqués industriellement par la société DuPont de Nemours à partir de 1932 (dichlorodifluorométhane - R12 et trichlorofluorométhane - R11) sous le nom de fréon. Ces fluides frigorigènes sont des dérivés du pétrole.