Froid et Environnement - energie-environnement

Froid et Environnement
Denis LEDUCQ, Cemagref
2009
1

Table des matières
1 Généralités sur les systèmes frigorifiques 4
1.1 Principe de production du froid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1.1 Cycle monotherme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1.2 Cycle frigorifique ditherme . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.1.3 Cycle frigorifique tritherme . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.1.4 Efficacité du cycle à compression de vapeur . . . . . . . . 16
2 Préserver la couche d’ozone 20
2.1 Les frigorigènes et la couche d’ozone . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2 Protocole de Montréal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3 Règlement européen 2037/2000/CE du 29/06/2000 . . . . . . . . 24
2.4 Réglementation française : Décret du 07/12/1992 modifié en 98 . . 26
3 Limiter le réchauffement planétaire 27
3.1 Froid et effet de serre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2 Protocole de Kyoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3 Réglement européen 842/2006 relatif à certains gaz à effet de serre
fluorés (F-Gas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.3.1 Directive 2006/40 concernant les systèmes de climatisa-
tion de véhicules à moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.4 Décret français 737/2007 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.5 TEWI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4 Les fluides frigorigènes 34
4.1 Critères de choix d’un fluide frigorigène . . . . . . . . . . . . . . 35
4.1.1 Dénomination des fluides Rxyz . . . . . . . . . . . . . . 36
4.1.2 Principaux fluides frigorigènes . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.2 L’ammoniac : un fluide très réglementé . . . . . . . . . . . . . . 38
2

TABLE DES MATIÈRES 3
4.2.1 Risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.2.2 Réglementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Chapitre 1
Généralités sur les systèmes
frigorifiques
4

CHAPITRE 1. GÉNÉRALITÉS SUR LES SYSTÈMES FRIGORIFIQUES 5
1.1 Principe de production du froid
Produire du froid est un terme impropre, bien que très souvent utilisé.Un cycle
permettant de produire du froid ne "produit" rien, mais transporte de la chaleur
d’une source froide vers une source chaude. Le problème est que ce transfert du
froid vers le chaud ne peut se faire de manière spontanée.
Ceci a été énoncé par Clausius et est l’un des énoncés du second principe de
la thermodynamique : "La chaleur ne peut passer spontanément d’un corps froid
vers un corps chaud"
1.1.1 Cycle monotherme
Il est cependant impossible de retirer de la chaleur d’un corps à partir d’un
cycle monotherme (utilisant une seule et unique source de chaleur, figure 1.1).
En effet, le premier principe s’écrit dans ce cas :
T
Q
W
FIGURE 1.1 – Cycle monotherme
Q+W=0 (1.1)
et le second principe : Q
T+∆S=0 (1.2)
où Qest la chaleur reçue de la source de chaleur à la température T,Wl’énergie
mécanique reçue, et ∆Sl’entropie créée au cours du cycle (qui ne peut être que
positive ou nulle). Puisque ∆S≥0, l’équation 1.2 a pour conséquence que Qdoit
être négatif. Ainsi, lors d’un cycle monotherme, la chaleur ne peut être que cédée
à l’extérieur (on chauffe la source) et le travail reçu de l’extérieur.