LES FLUIDES FRIGORIGENES:

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1 LES FLUIDES FRIGORIGENES:
LES FLUIDES FRIGORIGENES: Quels fluides de substitution pour la fin des HCFCs Rencontres Patinoires 2007 au Mont Dore Daniel Orejas

2 Marques & produits les plus connus
DuPont™ DuPont™ Suva® DuPont™ Artistri™ DuPont™ Sorona® Solae™ DuPont™ DuPont™ Mylar® DuPont™ Surlyn® DuPont™ Dymel® DuPont™ DuPont™ Kapton® DuPont™ Stainmaster® DuPont™ Glean® DuPont™ Tyvek® DuPont™ Corian® DuPont™ Cordura® DuPont™ DuPont™ DuPont™ Lycra® DuPont™ Nomex® DuPont™ Kevlar® Nylon Neoprene DuPont™ Teflon® DuPont™ As a 20th century science company, our laboratories were home to many important scientific discoveries. We developed and launched hundreds of products…some, such as Nylon, that revolutionised not just one but dozens of market sectors. We’re given the world many famous business and consumer brands… Some dates in case: 1938: DuPont introduced nylon on the market place 1938: Roy Plunkett discovers Telfon® 1952: Mylar® 1956: Delrin® 1958: Lycra® 1963: Nomex® 1965: Kevlar® 1969: Corian® 1969: Moonwalk, 20 of the 21 layers contained DuPont products 1990: Dymel®, Suva®, SentryGlas® 2000: Sorona® textile polymer 2001: Solae™ soy protein 2004: Kapton® polyimide film aboard the Mars Rover La Société

3 Fluides frigorigènes DuPont Refrigerants The Science of Cool™
Évolution des technologies : 3 générations 1930s CFCs 1990s HCFCs 2000s HFCs Freon® Suva® ISCEON®

4 Le protocole de Montreal (www. unep
Le protocole de Montreal ( 190 pays signataires Le problème à résoudre : l’élimination de la couche stratosphère d’ozone La solution : l’élimination des ODS L’objectif : Réguler la production, la consommation et le commerce international des ODS (substances citées dans les annexes du protocole de Montreal)

5 Le protocole de Montreal (www. unep
Le protocole de Montreal ( Champ d’application : CFCs tels que: R-11, R-12, R-500, R-502 HCFCs tels que: R-22 Mélanges d’HCFC tels que: R-401A, R409A

6 Règlement 2037/2000 dit “ozone”
Règlement (CE) n° 2037/2000 du Parlement européen et du Conseil du 29 juin 2000 relatif à des substances qui appauvrissent la couche d’ozone OBJECTIF : Harmoniser les règles de production, d’utilisation, de commerce international et de mise sur le marché communautaire des fluides frigorigènes qui appauvrissent la couche d’ozone CHAMP D’APPLICATION : Haloalcanes contenant du chlore ou du brome (ODSs)

7 Règlement 2037/2000 dit “ozone”
- Utilisation des CFC interdite à compter du 01/01/2001 - Depuis le 1er janvier 2004, la production de tout équipement, sans exception, contenant des HCFC est interdite. - Élimination des conteneurs jetables - Contrôles d’étanchéité pour charges de fluides > 3 Kg - Exigences de qualification de personnel La récupération des gaz HCFC est obligatoire. Au 1er janvier 2010, le rechargement des installations au cours d’opérations d’entretien et de maintenance avec des HCFC vierges sera interdit. Au 1er janvier 2015, le rechargement des installations au cours d’opérations d’entretien et de maintenance avec des HCFC recyclés sera interdite.

8 Candidats possibles pour remplacer les HCFC
Quatre scénarios possibles : Remplacement par un équipement neuf Ammoniac Hydrocarbures Dioxyde de Carbone HFC de la gamme Suva® Maintien de l’équipement en place sans changement R22 Recyclé (Haut Risque) Maintien de l’équipement en place avec adaptations et changement d’huile HFC de la gamme Suva® Maintien de l’équipement en place sans changement Retrofit avec un HFC ISCEON® Série 9 Attention ! Ammonia is currently the most commonly used NIK option used mostly in industrial applications away from public areas to avoid restrictions on charge size due to the relatively high toxicity and flammability. Ammonia has been trialled by some European retailers but the use restrictions have meant a secondary glycol/brine system is needed to comply with legislation and this has taken away the performance advantages seen with primary ammonia systems. Ammonia is not compatible with copper and therefore in most cases can’t be used in existing systems which limits it’s use to new systems which means the initial cost for installation of an ammonia system is much higher than installation of a similar sized HFC system. In industrial applications the technology is well known and the performance compares very favourably with HFC systems where a secondary cooling is not required or where secondary cooling loops are required irrelevant of what the primary refrigerant is. The cost of ammonia is very low but since leakage is not usually significant, this factor is less important than the initial installation cost. GWP of ammonia is zero but as the leakage in HFC systems becomes controlled and reduced the GWP of the refrigerant will become less important than the system energy efficiency.

9 B1 B2 B3 A1 A2 A3 Sécurité et Toxicité Classification ASHRAE Hautement
inflammables (3) Exemples : R A1 R-404A A1 R-134a A1 Ammoniac B2 R A2 Propane A3 Inflammables (2) Non- inflammables (1) Peu toxiques (A) Très toxiques (B)

10 Candidats possibles pour remplacer les HCFC
Ammoniac - Toxique et Inflammable - Restrictions sur l’utilisation et sur la taille de chargement - Incompatibilité avec les équipements chargés en HFC (ex. cuivre) Coût initial élevé + Technologie connue + Bonne performance + Coût moindre en réfrigérant + GWP=0 Ammonia is currently the most commonly used NIK option used mostly in industrial applications away from public areas to avoid restrictions on charge size due to the relatively high toxicity and flammability. Ammonia has been trialled by some European retailers but the use restrictions have meant a secondary glycol/brine system is needed to comply with legislation and this has taken away the performance advantages seen with primary ammonia systems. Ammonia is not compatible with copper and therefore in most cases can’t be used in existing systems which limits it’s use to new systems which means the initial cost for installation of an ammonia system is much higher than installation of a similar sized HFC system. In industrial applications the technology is well known and the performance compares very favourably with HFC systems where a secondary cooling is not required or where secondary cooling loops are required irrelevant of what the primary refrigerant is. The cost of ammonia is very low but since leakage is not usually significant, this factor is less important than the initial installation cost. GWP of ammonia is zero but as the leakage in HFC systems becomes controlled and reduced the GWP of the refrigerant will become less important than the system energy efficiency.

11 Candidats possibles pour remplacer les HCFC
Hydrocarbures (Propane, Isobutane) Très inflammable Restrictions sur l’utilisation et sur la taille de chargement + Plus petites tailles de chargement + Faible GWP Although widely used for domestic appliances hydrocarbons have not significantly penetrated the mainstream refrigeration applications. Restrictions on use and charge size have meant that secondary loop systems are often required to be used resulting in a worse energy performance. Retrofitting of existing systems often requires system modification to allow the use of flammable fluids adding significant cost to the operation. The lower refrigerant density means smaller charge sizes and they have a low GWP but as already mentioned the GWP is becoming a less significant factor in refrigerant choice.

12 Candidats possibles pour remplacer les HCFC
Dioxyde de Carbone (R-744) - Pressions très élevées - Incompatibilité avec les équipements chargés en HFC - Technologie récente - Coût initial élevé + Équipement plus petit + Faible GWP + Peut aussi être utilisé comme fluide secondaire Carbon dioxide has very high system pressures compared to R22 as can be seen in the chart. It also has a low critical temperature (31ºC) which has meant in most cases the system has to run in a cascade arrangement often with an HFC used in the high side system. The very high pressures mean that carbon dioxide can’t be used in existing systems. Although carbon dioxide was first used as a refrigerant before fluorocarbon refrigerants were discovered, the difficulties in using it have meant that it has played a very minor role over the years and so is still a relatively new technology for mainstream applications. Sub-critical cascade systems are increasingly being used in industrial applications but trans-critical systems are still being evaluated. In commercial refrigeration there are a few systems being evaluated but no results have been published yet. On the plus side carbon dioxide systems are generally smaller than HFC equivalents and carbon dioxide has a very low GWP, however as previously stated, the controls on leakage of refrigerants will greatly reduce the importance of the product GWP and the focus will be more on the systems energy performance. As well as use as a primary refrigerant carbon dioxide can also been used as a secondary heat transfer fluid.

13 Candidats possibles pour remplacer les HCFC
Familles des HFC HFCs qui nécessitent un changement d’huile (Suva®134a, Suva® 404A, Suva®407C) Nécessitent l’utilisation d’huile Polyol Ester (POE) Changements probables de certaines composantes du système GWP relativement élevé + Non inflammables et non toxiques + Technologies connues et répandues HFCs such as Suva®134a, Suva®404A or Suva® 407C require the use of POE based lubricants to ensure satisfactory oil return. In a retrofit situation the original mineral oil needs to be replaced by multiple flushes with the new POE oil which can be a costly and time consuming exercise. The use of a POE oil may lead to the need to change some system components due to compatibility issues with the new oil. HFCs do have a much higher GWP than ammonia or carbon dioxide but in many cases it has been shown that the effect of refrigerant leakage is <10% of the global warming impact of operating the system over it’s lifetime. With the mandated increase in leak checking and repair for systems using HFCs (F-Gas Regulation) this is likely to decrease even further and therefore the difference in refrigerant GWPs will become far less significant. The common HFC refrigerants are non-flammable and non-toxic and therefore not subject to the same restrictions as ammonia and carbon dioxide. Because of the need for POE and possible component changes they are ideally suited to use in new equipment but based on the same technology as used for R22 so costs will be lower than for the NIK systems.

14 Procédure de Reconversion R22 à Suva® 404A
Système Actuel R22 Isoler Charge de R22 Vidanger l’huile Mettre en Marche, Optimiser et Contrôler les Fuites Remplir avec Huile POE Mettre en Marche le Système avec R22 Charger en Suva® 404A Huile Minérale > 5% Analyse d’Huile Minérale Non OK The retrofit procedure is not complicated. Before beginning the retrofit procedure ensure the system is operating correctly. Any problems that are found e.g. leaks performance issues, acidic residues, should be corrected before continuing. The system should also be checked to ensure compatibility for use with R404A and POE oils. Some system components may not be suitable for use with an HFC and POE oil and the higher pressure and compressor power requirement may also be a problem. [mouse click] Isolate the refrigerant charge. If the system does not have a liquid receiver or can’t be isolated for any reason then it will be necessary to remove the entire refrigerant charge. Drain off the original mineral or alkyl benzene oil and dispose of responsibly. Used oil will contain dissolved refrigerant and so must not be left open to the atmosphere Refill with a suitable POE oil taking care not to allow atmospheric moisture to be absorbed into the moisture sensitive POE oil. Change the system filter dryer to remove any moisture from inside the system. Run the system with the R22. For small systems 1-2 hours should be sufficient but for large and complicated systems a period of at least 1-2 days is necessary. Take a sample of the oil and test for the quantity of residual mineral oil. It is recommended that the quantity of residual mineral oil should be less than 5% before the refrigerant can be changed. Typically after one oil change the amount of residual mineral oil will be much higher than 5% Repeat the cycle. The number of oil changes required will vary depending on the size and complexity of the system. Typically with small simple systems a minimum of 3 oil flushes are required to remove the 95% of the original mineral oil required and in larger systems such as supermarket systems this can be in excess of 6 flushes. Each flush requires the use of a new oil charge and the disposal of a whole oil charge. Once sufficient oil flushes have taken place to reach the maximum 5% residual oil content then the R22 can be recovered and disposed of responsibly. Change all the expansion valves to ones suitable for use with R404A. Renew all system seals to reduce the risk of refrigerant leakage. In large systems this will take many hours and so alternative cooling options will be required during this period or severe disruption will occur. Charge the system with Suva®404A, switch on the system and check for correct operation. If necessary adjust superheat settings or other operational parameters. Thoroughly leak check the system. It has been frequently reported that after a retrofit to an HFC and POE that severe leakage has occurred. If all the seals were changed as recommended, leakage should be minimised but sometimes leaks can occur from unexpected places e.g. relief valves, compressor terminals. POE oils have been observed to sometimes have a ‘cleaning’ effect on a system and this can result in the need for changes of the filter/drier and further oil changes after the retrofit has been completed. As can be seen the process is not complicated but it is labour and material intensive with multiple oil changes, components changes and significant amounts of waste generated for disposal. Although still cheaper than using new equipment, retrofitting to an HFC with a change to a POE oil is not particularly cost effective. OK Changer les détendeurs et joints Récupérer R22 Huile Minérale < 5%

15 Candidats possibles pour remplacer les HCFC
Familles des HFC HFCs sans changement d’huile (Réfrigérants ISCEON® Série 9) GWP relativement élevé + Compatible avec tous les types d’huiles (MO, AB, POE) + Modifications minimes au sein des systèmes + Non inflammables et non toxiques + Option de retrofit la plus économique + Gamme à plusieurs niveaux de performance en fonction des applications + Rallonge la durée de vie de l’équipement + La voie la plus économique et la plus facile pour la conformité avec 2010 Like all the HFC options the GWP of the ISCEON® 9 Series products are higher than the NIK options and are either comparable or lower than the other HFC options previously mentioned. One of the advantages of the ISCEON® 9 Series products is the compatibility with mineral oils in the majority of direct expansion systems. This avoids the need for time consuming flushing of oil to change to a POE oil and also greatly reduces the risk of compatibility issues associated with the use of HFCs and POE oils. In most cases there is no need to change any mechanical components in the system although in old systems it is a sensible precaution to replace any elastomeric seals to reduce the chance of leakage after the retrofit. When the seals are replaced the same materials can be used. All the ISCEON® 9 Series products used to replace HCFCs have been found to be non-flammable and non-toxic under normal operating conditions. As a retrofit to an ISCEON® 9 Series product does not involve a change of oil type or component changes the cost is much lower than retrofitting to other options. As well as the reduced cost of labour and parts the system downtime is also much less meaning minimum disruption for the users. The ISCEON® 9 Series products have been developed to cater to different system needs. Products suitable to replace R22 range from ISCEON® MO59 - where system pressure and compressor energy is important, and excess system capacity exists - to ISCEON® MO79 which can provide a higher cooling capacity. Equipment which still has a serviceable life can be retrofitted with minimal system changes, extending the life beyond the virgin HCFC phase-out date of 1st January 2010. For users with 168 or more units still with HCFCs a minimum of 1 retrofit per week, every week until 2010 will be required to become 2010 compliant. Using ISCEON® 9 Series products as part of a phase out plan for HCFC will help to secure a rapid and cost effective transition away from HCFCs and avoid any potential problems, e.g. shortage of product or labour, caused by the HCFC phase-out.

16 Pourquoi utiliser la gamme de fluides frigorigènes ISCEON® ‘9’ de DuPont?
Fluides frigorigènes HFC, simples d’emploi et n’appauvrissant pas la couche d’ozone pour les équipements chargés en CFC et HCFC Caractéristiques: Conversion aisée, rapide et économique HFC n’appauvrissant pas la couche d’ozone (ODP=0) Dans la plupart des cas, ne requiert pas de changer de type de lubrifiant lors de la conversion Après un chargement initial en ISCEON®, peut être complété en service sans avoir à vidanger entièrement le réfrigérant Apporte l’efficacité souhaitée après conversion Température de refoulement nettement inférieure à celle du R-22 et autres HCFC

17 Pourquoi utiliser la gamme de fluides frigorigènes ISCEON® ‘9’ de DuPont?
Fluides frigorigènes HFC, simples d’emploi et n’appauvrissant pas la couche d’ozone pour les équipements chargés en CFC et HCFC Avantages: Permet de continuer à utiliser l’équipement existant Évite le remplacement d’un équipement coûteux pour le propriétaire de l’équipement Apporte la possibilité d’une meilleure durée de vie/fiabilité du compresseur Permet une transition accélérée pour l’élimination des fluides frigorigènes appauvrissant la couche d’ozone Assure la conformité avec la législation environnementale Donne l’occasion de mettre en avant une politique écologique

18 DuPont™ISCEON® 9 Series

19 ISCEON® MO29 ASHRAE #: R-422D Remplace: R-22 Applications:
Initialement conçu pour les chillers à détente directe Peut aussi s’utiliser dans les unités de réfrigération moyenne et basse température et les climatisations résidentielles et commerciales Composition produit: Composants Poids % HFC-134a 31.5 HFC Isobutane 3.4

20 ISCEON® MO29 vs R22 – Comparaison de Performance. Évaporateur -6
ISCEON® MO29 vs R22 – Comparaison de Performance* Évaporateur -6.7ºC, 5.6 K sous refroidissement -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% *Performance avec sous refroidissement- calculs basés sur des cycles thermiques à partir de données calorimétriques et hors effet de transfert de chaleur Puissance frigorifique COP % Différence avec R22 35 45 Température de condensation / ºC

21 ISCEON® MO29 vs R22 – Comparaison de Performance. Évaporateur -31
ISCEON® MO29 vs R22 – Comparaison de Performance * Évaporateur -31.7ºC, 5.6 K sous refroidissement -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% *Performance avec sous refroidissement- calculs basés sur des cycles thermiques à partir de données calorimétriques et hors effet de transfert de chaleur Puissance frigorifique COP % Différence avec R22 35 45 Température de condensation / ºC

22 ISCEON® MO29 Refroidisseur d’eau Carrier Modèle 06E E, Circuit double avec une charge totale en R-22 de 49kg (2 x 24.5 kg), 2 x 3 compresseurs cylindriques alternatifs, déplacement 106m3.h-1, 32.6 kW. Condenseur refroidissement d’air, Année de fabrication 1988, Point de consigne de l’eau 8ºC. 8.1 8.3 ºC Température de l’eau à la sortie 9.8 10 Température de l’eau à l’entrée 30.02 34.04 A Ampérage du compresseur 9.3 K Ligne de sous refroidissement du liquide 54.8 73 Température de refoulement du compresseur 6.6 7.3 Surchauffe 37 37.9 Température de condensation 14.14 13.66 bar.g Pression de refoulement -0.3 1.7 Température d’évaporation 3.79 4.17 Pression d’aspiration ISCEON® MO29 R-22 Unité Propriétés

23 ISCEON® MO59 ASHRAE #: R-417A Remplace: R-22 Applications:
Climatisations commerciales et résidentielles Note: ISCEON® MO29 est recommandé pour les chillers Réfrigération commerciale moyenne température, dont: Restauration, présentoirs de grandes surfaces Stockage et transformation des aliments Composition Produit: % HFC-134a 50 HFC Butane 3.4

24 Weatherite rooftop reverse cycle air conditioner
MO59 Données moyennes Chauffage Refroidissement Basse pression 3.99 bar 3.39 bar 4.68 bar 3.89 bar Haute pression 13.57 bar 11.91 bar 16.74 bar 15.06 bar Ligne liquide 29.5ºC 28.7ºC 36.0ºC 36.8ºC Ligne aspiration 7.5ºC -1.1ºC 14.1ºC 2.7ºC Surchauffe 9.0ºC 6.0ºC 10.6ºC 5.2ºC Sous refroidissement 2.4ºC 2.8ºC Temp. air entrant 20.5ºC 20.4ºC 19.8ºC 17.7ºC Temp. air sortant 25.3ºC 25.1ºC 16.3ºC 14.6ºC Puissance frigorifique 34.8 kW 34.1 kW 25.4 kW 22.5 kW Refoulement compresseur 81.2ºC 54.1ºC 87.9ºC 58.2ºC Donnée puissance compresseur 11.45 kW 10.5 kW 12.9 kW 11.25 kW Ampérage par phase 21.1 19.3 21.8 17.8

25 ISCEON® MO79 ASHRAE #: R-422A Remplace: R-22, R-502,
et les mélanges contenant des HCFC Applications: Réfrigération commerciale et industrielle à détente directe à moyenne et basse température, dont: restauration Présentoirs de grandes surfaces Stockage et transformation des aliments Machines à glace Composition produit: % HFC-134a 11.5 HFC Isobutane 3.4

26 ISCEON® MO79 vs R22 – Comparaison de Performance. Évaporateur -6
ISCEON® MO79 vs R22 – Comparaison de Performance* Évaporateur -6.7ºC, 5.6 K sous refroidissement -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% *Performance en sous refroidissement, calculs basés sur des cycles thermiques à partir de données calorimétriques, hors effet de transfert de chaleur Puissance frigorifique COP % Différence avec R22 35 45 35 45 Température de condensation/ ºC

27 ISCEON® MO79 vs R22 – Comparaison de Performance. Évaporateur -31
ISCEON® MO79 vs R22 – Comparaison de Performance * Évaporateur -31.7ºC, 5.6 K sous refroidissement Température de condensation/ ºC % Différence avec R22 35 45 -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% *Performance en sous refroidissement, calculs basés sur des cycles thermiques à partir de données calorimétriques, hors effet de transfert de chaleur Puissance frigorifique COP

28 Conversion de présentoirs de supermarché -Moyenne et Basse Températures- du R22 vers ISCEON® MO79
Hypermarché 2 présentoirs basse température 2 présentoirs moyenne température 16x 06 compresseurs Carlyle alternatifs à huile minérale Seuls les détendeurs ont été changés Converti en mars 2004

29 Présentoir de supermarché Basse température
18.6 19.2 Température extérieure (moyenne sur 24 hrs) / ºC 102 115 Température de refoulement maximale / ºC 17.0 bar / 38.7 ºC 18.1 bar / 44.7 ºC Pression / Température maximales du condenseur 70.0 101.7 Température de refoulement / ºC 30.8 35.0 Température de condensation/ ºC 13.8 15.1 Pression de refoulement / bar 17.3 17.5 Température d’aspiration / ºC -37 -29 Température d’aspiration du liquide saturé / ºC 0.4 1.0 Pression d’aspiration / bar ISCEON® MO79 R408A Paramètres (Moyenne sur une période de 7 jours)

30 Les Solutions de remplacement
OPTION 1 : Équipement en fin de vie Remplacer par un Nouvel Équipement utilisant un fluide frigorigène n’appauvrissant pour la couche d’ozone R-12 / R-401A / R-409A è Suva® 134a R-22 (Air conditionné) è Suva® 407C or Suva® 410A R-22 (Réfrigération) è Suva® 404A or Suva® 507 R-402A / R-403B / R-408 / R502 è Suva® 404A

31 Les Solutions de remplacement ISCEON®
OPTION 2 : Maintenir l’équipement en place Convertir vers une solution n’appauvrissant pas la couche d’ozone, simple d’emploi R-12 / R-401A / R-409A è ISCEON® MO49 (R413A) ISCEON® MO29 (R422D) ou R è ISCEON® MO59 (R417A) ou ISCEON® MO79 (R422A) (changement nécessaire de détendeur) R-402A / R-403B / R-408 / R502 è ISCEON® MO79 (R422A) {

32 Systèmes HCFC Basse température
ISCEON® MO49 ISCEON® MO79 DX ou Détente Directe Oui Oui Oui Non R401A/B R409A R406A R402A/B R403A/B R408A Non Non Non R22 Evaporateur noyé Circulation par pompe Système suralimenté en liquide (avec réservoir basse Pression) Contacter DuPont pour préconisation Oui Non Dans ces conditions le Suva® 404A peut aussi être utilisé selon une procédure de rinçage d’huile plus minutieuse et plus coûteuse Pression de service > 23 bar Oui Contacter DuPont pour préconisation Oui 1 seul changement à de l’huile POE adaptée Non Oui La puissance maximum du moteur du compresseur est au-moins 15% supérieure à la demande en puissance du R22 Pression de service > 20 bar Oui La puissance maximum du moteur du compresseur est au moins 15% supérieure à la demande en puissance du R22 Pression de service > 23 bar Oui Oui Non Non Non Pression de service > 20 bar ISCEON® MO79 ISCEON® MO29 Non Oui Non Oui ISCEON® MO59 ISCEON® MO29 ISCEON® MO79

33 Résumé Il existe des solutions HFC et des solutions autres que HFC mais les solutions DuPont™ ISCEON® Séries 9 constituent les alternatives les plus faciles, rapides et économiques aux HCFC. Les produits DuPont™ ISCEON® Séries 9 ont plus de 12 ans d’expérience terrain et plusieurs milliers de retrofits ont déjà été réalisés. Un besoin plus faible en énergie a été observé lors de nos études sur le terrain. Les produits DuPont™ ISCEON® Séries 9 Series peuvent s’inscrire dans une stratégie de lutte contre le réchauffement climatique.

34 Arrêt des HCFC = 31 Décembre 2009 !!!