Zéro fuite
Limitation des émissions de fluides frigorigènes
Denis Clodic
Ademe, EDF
Préface5
Avant-Propos9
Remerciements10
Nomenclature15
Définitions17
Abréviations et sigles18
Introduction19
1 Zéro fuite - nouveaux enjeux21
1.1 Indices environnementaux22
1.2 Limitations des émissions de fluides frigorigènes24
1.2.1 Les réglementations européenne et française24
1.2.2 La réglementation américaine25
1.2.3 La réglementation néerlandaise26
2 Répartition des émissions31
2.1 Evaluation des consommations de fluides frigorigènes31
2.1.1 Approche globale31
2.1.2 Approche par application32
2.1.3 Bilan des émissions33
2.2 Nature des émissions34
2.2.1 Emissions fugitives34
2.2.2 Dégradations d'étanchéité35
2.2.3 Ruptures35
2.2.4 Manipulation des fluides35
2.2.5 Accidents36
2.2.6 Fin de vie36
2.3 Méthodes d'évaluation37
2.3.1 Utilisation de l'AMDEC37
2.3.2 Méthodes statistiques37
2.3.3 Enquêtes et essais37
2.4 Structure des émissions38
2.4.1 Systèmes entièrement soudés38
2.4.2 Systèmes centralisés à caloporteur38
2.4.3 Systèmes centralisés à détente directe39
2.4.4 Systèmes embarqués de réfrigération et de climatisation40
3 Groupes refroidisseurs d'eau43
3.1 Niveau des émissions43
3.1.1 Consommations de R-1143
3.1.2 Consommations de R-1244
3.1.3 Synthèse des émissions de R-11 et R-1245
3.1.4 Mesures des différents types d'émissions46
3.2 Réduction des émissions des machines au R-1147
3.2.1 Méthodes de transfert et récupération poussée47
3.2.2 Evaluation des méthodes de charge du R-1150
3.2.3 Contrôle et amélioration de l'étanchéité51
3.2.4 Modifications des méthodes de maintenance53
3.2.5 Modifications de l'exploitation des groupes55
3.3 Confinement des machines au R-1258
3.3.1 Evaluation des méthodes de transfert58
3.3.2 Contrôle d'étanchéité de l'installation au R-1262
3.3.3 Modification de la conception63
3.3.4 Modifications des méthodes de maintenance65
3.3.5 Modification de l'exploitation des groupes66
3.4 Programme de limitation des émissions-Synthèse67
3.4.1 Etude préalable67
3.4.2 Généralisation68
3.4.3 Suivi du programme69
4 Froid commercial centralisé71
4.1 Caractéristiques des circuits frigorifiques d'un hypermarché72
4.4.1 Le circuit froid "positif"72
4.1.2 Le circuit basse température73
4.1.3 Répartition des charges en fluide et puissance73
4.2 Mesures globales des consommations de fluides frigorigènes74
4.2.1 Analyse des pertes de fluide de 29 magasins74
4.2.2 Analyse de la consommation de 2 magasins sur 5 ans75
4.3 Mesures des consommations de 14 circuits76
4.3.1 Méthode76
4.3.2 Réalisation76
4.3.3 Résultats77
4.4 Analyse des composants d'installations de froid commercial81
4.4.1 Composants manoeuvrables81
4.4.2 Composants raccordables82
4.4.3 Composants démontables82
4.4.4 Répartition du nombre de raccords et de joints83
4.5 Limitation des émissions en froid commercial centralisé84
4.5.1 Répartition plausible84
4.5.2 Stratégie de réduction de la consommation86
5 Climatisation automobile89
5.1 Données générales89
5.2 Caractéristiques du circuit90
5.3 Fluides frigorigènes et niveaux de consommation91
5.3.1 "Recharge et roule"91
5.3.2 La politique menée aux Etats-Unis92
5.4 Quand recharge-t-on un système de climatisation automobile?94
5.5 Enjeux de la récupération96
5.5.1 Scénarios de recharge de circuits de climatisation96
5.5.2 Procédures de recharge97
5.5.3 Récupération, recyclage, régénération98
5.6 Ruptures et dégradations d'étanchéité99
5.6.1 Ruptures99
5.6.2 Dégradations d'étanchéité100
5.7 Niveaux d'étanchéité des tuyauteries flexibles101
5.7.1 Les normes de qualification des flexibles SAE J51 et SAE J206102
5.7.2 Que connaît-on sur les niveaux d'émission des flexibles?103
5.8 Limiter les émissions-Stratégies gagnantes105
6 Calculs des débit de fuite109
6.1 Nature des écoulements109
6.2 Ecoulements laminaires: domaine, calculs110
6.2.1 Ecoulement d'un liquide dans un canal110
6.2.2 Ecoulement d'un gaz dans un canal111
6.2.3 Rôle de la tension superficielle116
6.2.4 Ecoulements diphasiques117
6.2.5 Rôle de l'huile dans un écoulement liquide118
6.2.6 Rôle de l'huile dans un écoulement gazeux119
6.3 Diffusion à travers les membranes120
6.3.1 Flux gazeux à travers une membrane plane121
6.3.2 Flux gazeux à travers un tuyau poreux122
7 Métrologie du contrôle d'étanchéité - détecteurs de fuite125
7.1 Chaîne métrologique hélium125
7.2 L'étalonnage des détecteurs à halogènes126
7.3 Les détecteurs d'halogènes128
7.3.1 Principes de mesures, sensibilité, précision128
7.3.2 Critères de selection de détecteurs133
7.3.3 Méthodes d'essais et résultats133
8 Contrôles d'étanchéité de systèmes137
8.1 Contrôle d'émissions sur le terrain: exemple des COV137
8.2 Méthodes de mesures et niveaux d'émissions140
8.3 Mesures globales140
8.3.1 Essai en surpression141
8.3.2 Essai en remontée en pression143
8.3.3 Essai en remontée en pression avec gaz traceur145
8.4 Mesures locales146
8.4.1 Essai en dépression: poche146
8.4.2 Essais en surpression: enveloppements, ventouse147
8.5 Localisation et mesures par seuil149
8.5.1 Méthode du bain150
8.5.2 Méthodes à l'eau savonneuse150
8.5.3 Mesure par gaz traceur151
8.6 Conclusions générales151
9 Banc de contrôle d'étanchéité de composants155
9.1 Mesure de débits de fuite155
9.2 Le banc de mesure156
9.3 Temps d'accumulation et mesure de concentration158
9.4 Etalonnage de l'analyseur159
9.4.1 Expérience160
9.4.2 Mise en équation160
9.5 Mesures du débit de fuite161
9.6 Premiers résultats163
9.7 Perspectives165
9.8 Conclusions166
10 Politiques de limitation des émissions169
10.1 Production du fluide, fractionnement, charge171
10.2 Le traitement des fluides récupérés172
10.2.1 Régénération ou recyclage172
10.2.2 Limitation des émissions lors des traitements173
10.3 Conception des installations174
10.3.1 Charge minimale174
10.3.2 Minimisation du nombre de raccords175
10.3.3 Soupape de sécurité175
10.3.4 Contrôles d'étanchéité initiaux177
10.4 Exploitation des installations178
10.4.1 Fonctionnement à charge partielle178
10.4.2 Critères de recharge en huile et en frigorigène178
10.4.3 Contrôleurs d'ambiance179
10.5 Maintenance des installations180
10.5.1 Matériels180
10.5.2 Procédures qualité180
10.5.3 Analyses180
10.5.4 Documents de suivi de l'huile et du fluide181
10.5.5 Cahier des charges de détecteurs181
10.5.6 Contrôle d'étanchéité et étiquetage des composants181
10.5.7 Récupération181
10.5.8 Maintenance conditionnelle182
10.5.9 Gestion de la fin de vie des installations182
10.6 Qualification, formations initiale et continue183
Conclusions185
Annexes
Annexe I - Valeurs de l'ODP, du GWP, groupes de sécurité et propriétés physiques de différents fluides frigorigènes188
Annexe 2 - Calcul du TEWI et impact des émissions de fluides frigorigènes de réfrigérateurs domestiques190
Annexe 3 - Contrôle d'étanchéité de composants
Exemple de liste d'identification de composants196
Annexe 4 - Statistiques des consommations de fluides frigorigènes dans 29 hypermarchés197
Annexe 5 - Modèle de "Fiche d'intervention"200
Annexe 6 - Tableau de conversion201
Annexe 7 - Facteurs de conversion des unités de flux de fuite202
Annexe 8 - Propriétés du R-134a à l'état saturé liquide et vapeur - Viscosités de différents frigorigènes à 20°C203