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SIFA2017Lesfluidesdufuturetlesconséquences
delamiseenœuvredelaF-Gas
Tablerondeorganiséeparl’AFCEAniméeparF.HeyndrickxsonDéléguéGénéral
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Nosintervenants• DenisCLODIC:PrésidentdeCRYOPUR• JeanLucCARRE:PrésidentduSNEFCCA• ClaudeBLANC:Présidentd’ASERCOM• PauldeLARMINAT:ConsultantpourJohnsonControls• RaymondBRILLI:ChargédeMissionchezWESTFALEN
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Equipementsexistants– TauxdeRétrofitEcarténorme parrapport àlafeuille deroute
SourceGapomètre deEPEE
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Equipementsexistants– TauxdeFuiteLespointsnoirscorrespondentauxrésultats dusondage dumarché EPEE.Lesrésultats sont meilleurs queprévusdans lafeuille deroute.Mais ce n’estqu’une partie dumarché!
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Préconisationsconclusivesdel’ADEMEBureaud’études
concepteursdel’installation
Diminutioncharge
Accessibilité
Vibrations
Raccords/vannes
Installateurs
Compétence
Miseenservice
Exploitants
Conception
Respectréglementation
Maintenance
Mainteneurs
Surveillance
Relationavecl’exploitant
Contrôled’étanchéité
Pouvoirspublics
Méthodesdedétection
Seuilsdedétection
Etudesurleconfinementdesfluidesde2015
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Efficacitéénergétique
GWP
CoûtSécurité
(ODP)
ChoixdesFluides– QuelsCritères?
• NouvelledonneaveclaF-Gas:– Cequinechangepas– Cequichange– Enjeuxduchangement– …etambiguïtés
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Cequinechangepas?Lescritèrestechnico-économiquesgénéraux:
• Propriétésthermodynamiques,– Débitvolumerequis– Echangesthermiques– Rendementénergétique– Pressionsdeservice
• Comportementavechuiles,matériaux• Sécurité :Toxicité,inflammabilité• Couched’ozone :éliminationdesCFCetHCFC(R-22)• Recherched’optimisationducoût
– Initial (fluide+machines+installation)?– Depossession (+énergie,maintenance)?
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Cequichange?• CritèrePRGdanslaF-GasàRéductionobligatoiredes« HFC »àfortPRG• Fluidesalternatifs:
– HFCàplusfaibleGWP– HFO– MélangesHFC/HFOà Apprendreàutiliserlesmélanges– Fluidesnaturels(Ammoniac,CO2,Hydrocarbures)
• Exigencesd’efficacitéénergétique(Ecodesign)• Evolutiondesimpératifsdesécurité
– Fluides« anciens »généralementininflammables– Alternativessouventinflammables– …souvent« légèrementinflammables »(R-32,HF0’s,Mélanges)– à Nouvellecatégorie« 2-L »– Evolutiondescodesetstandardsencours
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Enjeuxduchangement?• Sifluides« similaires »,onpeutgarderlesmêmesplateformes
technologiques(Ex :R-410A->R-32 ;R-134a->1234zeou513A);mais:– Possibilitéd’impactsensiblesurlesperformances.– Attentionpourlesmélangesavecglissementdetempérature!– Validerlafiabilitédescomposants,surtoutcompresseurs.– ArbitragesPRG/inflammabilité
• Autresvoies :changementdetechnologie.Ex:– Systèmecentraliséà groupesautonomes– Détentedirecteà systèmeindirect– CascadesavecC02enbassetempérature– Chillers centrifuges :134aà fluidesbassepression
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Ambiguïtés?• Aunomdesémissionsdegazàeffetdeserre,onfocalisesurlePRGdesfluides.• Maislesémissions« indirectes »delaconsommationénergétiquecausentsouventplus
de90%desémissionstotales.• Lesapprochesdecycledevie(« TEWI »ou« LCCP »)sonttropsouventignorées.
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EtudesuralternativesIndicateurmulticritèreRadar
0123456
IE
CE
RS
CO
DA
CV
Zone de critères favorables à
l'alternative proposéeIE:ImpactEnvironnemental- GWP1=trèsfaible(<10)2=Faible(<150)3=Moyen(<750)4=assezFort(>750)5=fort(>1500)6=trèsfort(>2500)
CE:ConsommationEnergétique0=Faible3=Moyen6=Fort
RS:RisquesurlaSécurité0=ClasseA12=A2L4=A2etB26=A3etB3
CO:COut delasolution(horsmaintenance)0=Faible3=Moyen6=Fort
DA:Disponibilité0=laboratoire3=démonstrationterrain6=industrielle
CV:CapacitéVolumétrique0=Suffisante3=Moyenne6=Insuffisante
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ExempleficheapplicationFicheApplication:SystèmecentraliséR-404Adirectderefroidissementd'unprocédéagroalimentaire:Froidpositif IAA1
Domaine Froid dans les IAA Sous-domaine
Utilisation/Applicationstandard
Installation centralisée de refroidissement d'un procédé de production agroalimentaire. Divers cas d'application peuvent être observés, selon les industries:- refroidissement des produits au cours des procédés: 37°C à 4°C- abattoirs: conservation de la viande à +4°C- entreposage, stockage des produit à +4°C- refroidissement de plat cuisiné, éventuellement avant surgélation- conditionnement d'ambiance
Domainedetempérature 0 à +4°C
TechniquesbaséessurleHFCexistantsurlemarchéTypedefluidecourammentutilisé/GWP
R-404AGWP=3700Chargemoyparéquipement(kg) trèsvariablesuivantniveaudeproduction.
Pouvantallerjusqu'à3tonnes
Donnéesrelativesaufluidefrigorigèneutilisé R-125/ R-143a/ R-134a (44%/ 52% 4%)A1
Parcd'équipementsenserviceenFrance:NC BanquedefluidesenFrance(t): 2500t(totalagrofin2011)enEurope:NC BanquedefluidesenEurope(t): 15000t(totalindustrieEU27fin2012)
Duréedeviemoyennedel'équipement(années) 30ansTauxderenouvellementannuel(en%dunbred'équipements)
Duréeindicatived'implémentationd'unesolutionalternativepourleparcd'équipement(année)q Evaluéselonletauxderenouvellementr selonlesprofessionnelsdudomaine
PrincipauxoffreursdetechnologiesenFrance:JohnsonControl,Clauger,GEAMattalenEurope:
PrincipauxdétenteursdeséquipementsenFrance:Nestlé,Bell,Danone,etc.Lesgroupesinterrogéssont:Bell(30%industrielaitièreFrance),LDC(LeaderVolaille,platscuisinés)etBonduelle
(Leadermondiallégumes)enEurope:
Justificationtechniqueetconditionsparticulièresdel'applicationvisàvisdutypedeHFCutilisé
EvolutiondesanciennesinstallationsauR-22:compatibilitédescomposants,facilitéderétrofit,pasdeglissementdetempératureduR-404A,possibilitédedrop-in
RèglementationsetnormesspécifiquesapplicablesenFrance:
enEurope:F-Gas
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13
Acteursclésdansledéveloppementdestechnologiesalternatives
GEAMattal,Clauger,Jonhsoncontrol GEAMattal,Clauger,Jonhsoncontrol GEAMattal,Clauger,Jonhsoncontrol
RèglementationsapplicablesetnormesexistantesenFrance: Réglementationammoniaque F-Gas F-GasenEurope: F-Gas F-Gas
GWP 0 1370 2100
Efficacitéénergétique
équivalente(systèmeindirect)oumeilleure(direct)quecelledusystèmederéférencesurtoutdanslecasd'un
systèmeàdétentedirecte.
moinsbonnequeleR-404A équivalenteàmoyennetempérature
Disponibilité immédiate immédiate immédiate
Principauxfreinsàl'expansiondecettesolution:
Fluidetoxiqueetinflammable(B2).Coût(investissementetsécurité)
supérieurjusqu'à50%aucoûtd'uneinstallationauR-404A
GWPdanslecadredel'évolutionF-Gasàmoyenterme
GWPprochedelavaleurseuilàpréciserdanslecadredelarévision
F-Gas
Contextefavorisantl'implémentationdecettetechnique(Dropinounon,impactsurlacharge,…):
AssouplissementdelaréglementationAmmoniaque,
SolutionpérennequelquessoientlesévolutionsdelaF-Gas.
Efficacitéénergétiqueéquivalenteousupérieureausystèmederéférence
avecR-404A.
PossibilitéderétrofitR-134a/R-1234yfouR-1234zeàmoyenterme selon
évolutionréglementationinflammables.Spécificationdanscahierdeschargespourdimensionnement(R-134aaune
capacitéfrigorifiquemoindre)CoûtéquivalentàuneinstallationR-
404A,horsrétrofitultérieur
PossibilitédedropinR-404A/R-407A
commeR-22/R-407A
Indicateursmulticritères
IE:impactenvironnemental- GWP1=trèsfaible(<10)2=Faible(<150)3=
Moyen(<750)4=Fort(>750)5=trés fort(>2500)CE:Consommationénergétique
0=Faible3=Moyen6=FortRS:Risquesurlasécurité
0=ClasseA12=A2L4=A2etB26=A3etB3CO:Coutdelasolution(horsmaintenance)
0=Faible3=Moyen6=FortDA:Disponibilité
6=laboratoire3=demonstrationterrain0=industrielleCA:Capacitévolumétrique
0=Suffisante3=Moyenne6=Insuffisante
notationseloncritèressystèmedétenteindirecte
notationseloncritèressystèmedétenteindirecte
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Conclusionsdel’Etude• Dessolutionsexistentouvontbientôtarriversurlemarchémaispasdanstouslesdomaines
• Lestempsd’étudeetR&Dsesituententre2et10anssuivantlesapplications
• Beaucoupd’interrogationsdesfabricantsetdétenteursd’équipements
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Enimages…
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EtudeAFCE–ADEMEsurladétectiondefuiteTableaucomparatifdessystèmesexpertsurdifférentesfuites
SystèmeExpert SE2 SE1 SE2 SE1 SE2 SE1 SE2Chargedel'installation(kg) 600 500 600 1500 1200 500 600Fluide R-404A R-134a R-404A R-404A R-404A R-134a R-404ATypederéservoir vertical horizontal vertical vertical vertical horizontal verticalDébitmoyenfuites 0,5g/min 1,2g/min 1,2g/min 13,2g/min 50,9g/min 56,4g/min 127g/minDébitmoyenfuites 32g/h 71g/h 72g/h 0,8kg/h 3,1kg/h 3,4kg/h 7,6kg/hAlarmefuite non oui oui oui probable oui ouiTyped'alarme _ expert expert expert expert expert niveaubasTempsrepérage _ 2j16h46min 6j20h 4h43 1j15h 4h25 12h30Pertestotalesàlafindel'essai 2,5kg 4,8kg 11,4kg 3,7kg 24,4kg 13,4kg 65kgPertesenteq.CO2 9,8 6,9 44,5 14,4 12,1 19,2 253,5Pertesrapportéesàlachargenominale 0,4% 0,9% 1,1% 0,25% 2,0% 2,2% 10,9%
RemarqueProblème
expérimentalRAS RAS Textélevée
Alarme39haprèslafinde
l'essai
Alarme28minaprèslafinde
l'essai
Alarme4haprèslafindel'essai
Note : dans le cas des essais pour lesquels l’alarme s’est déclenchée après la fin de l’essai, les résultats du tableau ne tiennent pas compte des pertes de fluides frigorigènes qui se seraient produites entre la fin de l’essai et le moment du déclenchement de l’alarme.
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MélangesA1deremplacementduR-404A
17
Désignation Composantsetcompositions GWP TcritiqueetTnormaled’ébullition
(glissement)
PuissancefrigorifiquerelativeauR-404Aà-39°C
COPrelatifauCOP
R-404A
R-404A R-125/143a/134a
(44 /52/4)
3700 Tc=72°CTNe =-46,6/-45,8°C 1 1
R-407A R-32/125/134a(20/40/40) 2100 Tc=90,1°CTNe =-45,2/-38,7°C 0,81 0,89
R-407F R-32/125/134a(30/30/40) 1800 Tc=89,2°CTNe =-46,1/-39,7°C 1,02 1,07
R-448A R-32/125/1234yf/134a/1234ze
26/26/20/21/7
1400 TC=86,4°CTNe =-45,9/-39,8°C 0,83 0,86
R-449A R-32/125/1234yf/134a
24/25/25/26
1400 TC=87,4°CTNe =-46/-39,9°C
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FluidesderemplacementduR-404AàGWP<150
18
Dénomination Composantsetcompositions
Ouformulechimique
GWP TcritiqueetTnormaled’ébullition
(glissement)
ClasseInflam./
VitesseFonddeflamme(cm/s)
R-1270(propylene)
C3H6 2 TC=91°CTNe =--47°C 3/54
R-290
(propane)
C3H8 3,3 TC=96,7°CTNe =--42°C 3/46
R-454C R-32/1234yf
21,5/78,5
148 Tc=91,4°CTNe =-45,9/-39,9°C
2L/1,6
R-455A R-32/1234yf/744
21,5/75,5/3
145 TC=85,6°C
TNe =-52,3/-39,5°C
2L/
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Lesfluidesdufuturetlesconséquencesdelamiseen
œuvredelaF-Gas
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HFO20152014 2016 2017 2018 2019 2020 20222013
ENTR Lot1 Tier 1
ENTR Lot1 Tier 2
F-gas 517/2014
AREP II
EN378 revision
ScénarioASERCOM etsituationactuelle
2018seraunepremièreétapecléduscénariosurlamiseenplacedelaF-Gas enrelationavecdesproduitsàhautesperformancesconçuspourfairefaceauxMEPSexigésparlaréglementationd’éco-conception.
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Lesélémentsincontournablespouradapterlatechnologie
• Propriétésdesfluidesfrigorigènesetlesaspectsdelubrification– solubilité,miscibilité,viscosité,compatibilitédesmatériaux
• Testdeperformances– enveloppedefonctionnement
• L'impactsurleséchangeursdechaleuretduconceptdusystèmeaveclesalternativesàfortglissementdetempérature,
• Lachargelimitéedefluidefrigorigèneparrapportauxcritèresdesécurité
• Sécuritéd'utilisation:– qualificationetlaformationdesopérateurs
• L'impactéconomiqueetladisponibilitédescomposants• Rechercheetdéveloppementdesproduits• Qualificationetcertificationdesproduits
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Lamultiplicationdessolutionsretardelamisesurlemarché
• Lesétapesindispensablespourlescompressoristespassentpar:– LechoixdesfluidesfrigorigènesàfaiblePRP,– LaQualificationdescomposants– LaCapacitédesinstallateursàgérercesnouveauxfluidesdanslapratique
• Au-delàdelaconsidérationdesfluides« ditsnaturels »etdéveloppésparlesmembresASERCOM,nosingénieursontanalyséencommunlesfluidessynthétiquesàbasPRPsurunebasedetestspublics.
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LesAlternativesetleurPRP
2020
R-507/R-404A
GWP2500
GWP150
CompanyCon
fidentia
l–no
tfordisclosure
R-407F(2063)
• HFC-HFOmixturewillbeconsideredasHFCswithinF-gasregulation.• HFCsPhasedownconcernallHFCsanditwillleadtolimitedquantityplacedintheMarketby2017.• Maintenanceofexistingsystematrisksfrom2018• LOWGWPandorHCsandHFOs(below150)shouldbeourfocusinevaluationincomingmonths
R-407A(2107)
DR-7(260)
MixtureA(2200)
R-1234yf(4)
R-290(6)R-1270(2)
R-744(1)CO2
R-134a(1370)
2022MixtureB(135)
R-452A/452C
R-449A/R-448A
R454A/R454C/R455A/R457A/R459B
R-32
PRP-45%
PRP-60%
A1
A2LA3
MAINTENANCE/RECONVERSION
R-513A/R-450A
R-1234ze(4)
NEUF
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Changementimportantdesproduitsettechnologies
• Lorsdelasélectiond'unfluidealternatiftouslesacteursdumarchédoiventavoircommeobjectifunesolutionavecfaiblePRP
• Lescompromisàprendreencomptesontlessuivants:– Inflammabilitéetlesmesuresdesécuritésconnexes– Glissementdetempératureetredéfinitiondusystème– Fiabilitéliéeàlatempératurederefoulementducompresseur
– Performancesfrigorifiques
• Lemécanismederéductionprogressiveestunélémentclépournotreindustrieafindepermettrel'adaptationàcesalternativesenfonctionde:
– disponibilitédelatechnologie– Normesetréglementationdisponibles:auxniveauxnationaletEuropéen– Uneformationadaptéeetnécessairepourlamanipulationdesfluidesinflammablesouàhautepressiondanslecadredelamaintenanceet/oude
laréparationdessystèmes.
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ContraintespourlesConstructeurs(1)• Adaptationnécessairedansdenombreuxdomaines.• Contraintesadministratives(déclarations,reportingetc).• Formationetadaptationauxcontraintesréglementairestellesque
recherchesdefuites(onlefaitdetoutefaçon…).• Dépensescommerciales :lesclientsveulentpouvoircomparerdes
solutionsmultiples.• Pourlesmachines,onpeutgarderlesplateformesexistantessifluides
demême« catégorie » :cen’est« que »del’adaptation.Mais :– Qualificationfiabilitécomplexe.– Adaptationséventuellespourl’inflammabilité.– Qualification/documentationdesperformances« ecodesign ».
• Sifluidesdecatégoriedifférente,développementslourds…
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ContraintespourlesConstructeurs(2)• S’inscriventdanslecadredesdéveloppementscontinus.• L’impactvarieaveclatailledesentreprises.DesPMEmisentbeaucoupsur
desdéveloppementsadaptésauxréglementationslocales:grosenjeuxderisquesetd’opportunités.
• Pourgrandesentreprisesmondiales,visionglobale(géographie,gammesdeproduits)etdelongterme.Stratégiessontpilotéespardestendancesdefond(prix,efficacitéénergétique)danslecadredescontraintesrèglementairesenvigueurouanticipées.
• Lerenouvellementd’untypedeproduitprendenviron4ans…siprisenpriorité.Pourunelargegammedeproduits,cyclederenouvellementcompletplutôtdel’ordrede10ans,comptetenuderessourceshumainesetfinancièreslimitées.
• L’évolutionaccéléréedesréglementationsetleursdisparitésrégionalespeutconduireàlamisesurlemarchédeproduitsnonoptimisés,audétrimentdesclients.
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Lesfluidesdufuturetlesconséquencesdelamiseen
œuvredelaF-Gas
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Coûts,Sécurité
FaiblePRG
Efficacitéénergétique
Analysecyclede
vie
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