Fluide frigorigène pompe à chaleur

Une pompe à chaleur capte des calories présentes dans l’environnement et les utilise pour réchauffer un logement. Le fluide frigorigène, contenu dans la PAC, permet le transfert de chaleur depuis l’extérieur vers l’intérieur.

À quoi sert le fluide frigorigène d’une pompe à chaleur ?

Un fluide frigorigène est un vecteur de chaleur : il a la propriété d’emmagasiner une grande quantité de calories lors de sa vaporisation, et à l’inverse d’en restituer beaucoup lors de sa liquéfaction.

Dans une pompe à chaleur, il est d’abord évaporé puis condensé au sein d’un circuit fermé, ce qui permet d’élever la température entre la source froide (l’environnement) et la source chaude (le logement).

Quels sont les types de fluide frigorigène de pompe à chaleur ?

On distingue plusieurs catégories de fluides frigorigènes (HFC, HCFC, CFC) en fonction des éléments chimiques qu’ils contiennent (fluor, chlore, carbone, hydrogène).

Ces derniers peuvent être plus ou moins nocifs pour l’environnement en détruisant la couche d’ozone ou en favorisant l’effet de serre.  Les plus dangereux (CFC et HCFC) sont désormais interdits.

Les Hydrofluorocarbures (HFC) : R-32, R-134a, R-410a, R-404a…

Les HFC (hydrofluorocarbures) sont des molécules composées de carbone, de fluor et d’hydrogène. Elles ne contiennent pas de chlore et ne participent donc pas à la destruction de la couche d’ozone. En revanche, l’impact sur le réchauffement climatique des HFC est important.

Les fluides frigorigènes HFC (notamment le R-32 et le R-410a) sont les plus utilisés aujourd’hui par les constructeurs de pompes à chaleur.

Type de fluide	Caractéristique	Utilisation	Prix moyen au kg
R-32	Plus performant et plus écologique Le plus utilisé aujourd’hui	Remplace le R-410a	Entre 60 et 80€
R134a	Permet de faire fonctionner les PAC à haute température et à relativement basse pression	Froid domestique, climatisation automobile, chauffage	Entre 30 et 40€
R-410a	Mélange de R-32 et de R-125 Contribue à l’effet de serre	Remplace le R-22 après 2015	Entre 90 et 100€
R-404a	Mélange de R-125, R-134a et R-143a	Remplace le R-502 et le R-22	75€

Les Hydrochlorofluorocarbures (HCFC) : R-22, R-123, R-124

Les HCFC (hydrochlorofluorocarbures) sont des molécules composées de carbone, de chlore, de fluor et d’hydrogène. Elles sont moins stables que les CFC et ont donc un impact moins important sur la destruction de la couche d’ozone.

Jugés dangereux au même titre que les CFC, les fluides frigorigènes HCFC (comme le R-22) sont interdits en France et dans l’Union Européenne depuis 2015.

Type de fluide	Caractéristique	Utilisation
R-22	Le plus utilisé avant son interdiction en 2015. Effets négatifs sur la couche d’ozone	Très utilisé pour le froid industriel et en climatisation
R-123	Remplace le R-11	Dans les groupes centrifuges
R-124	Remplace le R-114	Refroidisseurs centrifuges

Les Chorofluorocarbures (CFC) : R-114, R-12…

Les CFC (chloroflurocarbures) sont des molécules composées de carbone, de chlore et de fluor. Elles sont stables, ce qui leur permet d’atteindre la stratosphère où elles contribuent à la destruction de la couche d’ozone.

Les fluides frigorigènes CFC sont interdits en France et dans l’Union Européenne depuis le protocole de Montréal, en janvier 1995.

Type de fluide	Caractéristique	Utilisation
R-114	Impact très négatif sur la couche d’ozone et l’effet de serre	Pompes à chaleur
R-12	Idem	Froid domestique et climatisation automobile

Le fluide frigorigène d’une PAC est-il dangereux ?

Les fluides frigorigènes utilisés dans une PAC peuvent représenter un risque environnemental important pour la destruction de la couche d’ozone ou la participation à l’effet de serre, mais aussi un risque de brûlures pour les personnes qui les manipulent.

Quels sont les indices d’impact du fluide frigorigène sur l’environnement ?

Il existe trois indices principaux qui définissent l’impact d’un fluide frigorigène sur l’environnement :

•  ODP (Ozone Depletion Potential) : qui caractérise la participation de la molécule à l’appauvrissement de la couche d’ozone. On le calcule par rapport à une molécule de référence (R11 ou R12) qui ont un ODP de 1
• PRG (Potentiel de Réchauffement Global) : qui caractérise la participation de la molécule à l’effet de serre. On le calcule par rapport à une molécule de référence (le CO2, qui a un PRG de 1) et pour des durées bien déterminées (20,100 ou 500 ans) 
• TEWI (Total Equivalent Warning Impact) : qui mesure l’impact global sur le réchauffement planétaire en tenant compte des émissions de fluide frigorigène, mais aussi de l’énergie requise pour faire fonctionner le système

Type de fluide	ODP	PRG (sur 100 ans)
R-404a	0	3.920
R-410a	0	2.090
R-32	0	675
R-22	0,05	1.810
R-12	1	10.900

Cela signifie, par exemple, que l’émission d’1kg de R-12 dans l’atmosphère a le même impact que l’émission de 10 900 kg de CO2 en termes d’effet de serre. 

Quand changer le fluide frigorigène d’une pompe à chaleur ?

Les fabricants de pompes à chaleur recommandent de changer le fluide frigorigène tous les 5 ans environ, car cela favorise l’utilisation optimale de l’équipement. D’autre part, une intervention est nécessaire dès que le circuit n’est plus étanche.

À qui s’adresser pour le changement du fluide frigorigène d’une PAC ?

La manipulation d’un fluide frigorigène doit toujours être effectuée avec précaution, c’est pourquoi il est important de faire appel à un professionnel RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) pour cette opération. Il faut compter entre 150 et 450€/kg de fluide remplacé.

Pour limiter ce coût, l’emplacement des unités extérieure et intérieure doit être réfléchi afin de minimiser la quantité de fluide frigorigène qui les relie.

Peut-on recycler le fluide frigorigène d’une pompe à chaleur ?

Le fluide frigorigène ayant un impact négatif sur l’environnement, il ne doit surtout pas être jeté dans la nature. Des filières spécifiques existent pour le traiter et le recycler, au moins en partie. Ce sont les professionnels RGE qui interviennent pour son remplacement qui se chargent de récupérer le fluide pour son recyclage.

Quelles alternatives au fluide frigorigène ?

Les fluides frigorigènes HFC (les plus utilisés aujourd’hui) ont l’inconvénient de présenter un PRG (contribution à l’effet de serre) sur 100 ans relativement élevé. La réglementation prévoit donc leur abandon progressif en faveur des fluides frigorigènes « naturels », ayant moins d’impact sur le réchauffement climatique.  

1. L’ammoniac (NH3) : R-717

L’ammoniac est un fluide naturel qui présente de nombreux avantages : il n’a pas d’impact sur l’environnement et est biodégradable, il dispose de bonnes qualités thermodynamiques, il est chimiquement stable, très difficilement inflammable et relativement peu coûteux.

L’utilisation de l’ammoniac comme fluide frigorigène permet d’obtenir des COP équivalents à ceux obtenus avec des HFC. L’ammoniac présente aussi quelques inconvénients : il est toxique et irritable, il peut être explosif dans des locaux non aérés et il corrode facilement le cuivre et le zinc.

Actuellement, l’ammoniac est principalement utilisé dans le froid industriel.

2. Les hydrocarbures (HC) : R-290, R-600a

Les hydrocarbures sont des composés organiques composés d’atomes de carbone et d’hydrogène. Ils possèdent de bonnes qualités thermodynamiques, ce qui en fait d’excellents fluides frigorifiques.

De plus, ils ont relativement peu d’impact sur l’environnement et ont une faible toxicité. Par contre, ils sont inflammables, ce qui les rend difficiles à manipuler.

Le propane (R-290) est utilisé pour le froid commercial et l’isobutane (R-600a) pour le froid domestique.

3. Le dioxyde de carbone (CO2) : R-744

Très présent sur Terre, le dioxyde de carbone (CO2) est un fluide naturel qui a l’avantage d’avoir peu d’impact sur l’environnement, d’être non inflammable et non toxique.

En revanche, il présente de faibles capacités thermodynamiques, c’est pourquoi son usage nécessite des pressions élevées et des compresseurs spéciaux. Il possède tout de même de bonnes qualités en application PAC pour le chauffage ou l’eau chaude sanitaire : il est peu coûteux et son recyclage est facile à mettre en œuvre. 

4. L’eau (H2O)

L’eau est un fluide naturel qui est non toxique, non dangereux à manipuler et n’a aucun impact sur l’environnement.

Elle peut théoriquement servir de fluide frigorifique, mais son utilisation nécessite beaucoup trop d’énergie. Elle ne se prête pas à la production de froid sous 0°C, et elle est peu adaptée au cycle à compression. Ses applications sont donc rares.