Frigoriste

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Bienvenue sur ma page dédiée aux métiers du froid.

Le domaine du froid est l'un des métiers les plus techniques du secteur industriel et du bâtiment. Il nécessite un haut niveau de connaissances théoriques et pratiques pour pouvoir intervenir efficacement sur des équipements complexes tels que les pompes à chaleur (PAC), les chambres froides ou encore les systèmes de climatisation industrielle.

Contrairement à certaines idées reçues, ce métier demande un niveau d'études conséquent, ainsi qu'une compréhension approfondie des phénomènes thermodynamiques, des régulations électroniques, des technologies de fluide frigorigène et des normes environnementales en vigueur.

La maîtrise de ces savoirs est essentielle pour garantir la performance, la fiabilité et la sécurité des installations frigorifiques.

Sur cette page, mon objectif est de vous transmettre les bases du fonctionnement des machines de froid, d'aborder quelques calculs essentiels, et de vous donner des éléments de théorie indispensables pour évoluer dans ce domaine exigeant.

Pour celles et ceux qui souhaitent aller plus loin, je vous proposerai également une sélection de livres spécialisés recommandés pour une formation complète, ainsi qu'une liste d'écoles reconnues par l'État français, offrant des cursus diplômants dans le domaine du froid et du conditionnement d'air.

Je vous invite également à partager vos suggestions et conseils afin de m'aider à améliorer cette page et la rendre encore plus utile et enrichissante pour tous.

Bonne lecture, et bienvenue dans l'univers passionnant du froid !


GWP = Global Warming Potential (en français : Potentiel de Réchauffement Global)

Définition :

Le GWP est un indice qui mesure la capacité d'un gaz à effet de serre à retenir la chaleur dans l'atmosphère, par rapport au dioxyde de carbone (CO₂), sur une période donnée (généralement 100 ans).

  • Le GWP du CO₂ est fixé à 1 par convention.
  • Un fluide frigorigène avec un GWP de 1300 signifie qu'il piège 1300 fois plus de chaleur que le CO₂ sur 100 ans.

Importance dans le froid et la climatisation :

  • Beaucoup de fluides frigorigènes utilisés dans les PAC, climatiseurs et chambres froides ont des GWP élevés (exemples : R-410A ≈ 2088, R-404A ≈ 3922).
  • Plus un fluide a un GWP élevé, plus il contribue au réchauffement climatique en cas de fuite dans l’atmosphère.
  • Les réglementations européennes (comme la F-Gas Regulation) imposent de plus en plus de réduire l'usage des fluides à fort GWP.

Applications principales

Fluide Frigorigène Type GWP (Potentiel de Réchauffement Global) Applications principales
R-12 CFC 10 900 Anciennes installations, réfrigérateurs (interdit)
R-22 HCFC 1810 Climatisation, pompes à chaleur (progressivement interdit)
R-134a HFC 1430 Climatisation automobile, réfrigération commerciale
R-404A HFC 3922 Réfrigération commerciale, surgelés
R-407C HFC 1774 Climatisation, pompes à chaleur
R-410A HFC 2088 Climatisation, PAC récentes
R-32 HFC 675 Climatisation, PAC nouvelle génération
R-1234yf HFO <1 Climatisation automobile nouvelle génération
R-1234ze HFO 6 Climatisation, réfrigération industrielle
R-290 (Propane) Hydrocarbure 3 Réfrigération domestique, vitrines frigorifiques
R-600a (Isobutane) Hydrocarbure 3 Réfrigérateurs domestiques, congélateurs
R-744 (CO₂) Gaz naturel 1 Réfrigération industrielle, supermarchés
Ammoniac (R-717) Gaz naturel 0 Réfrigération industrielle, surgélation

PRG : Potentiel de Réchauffement Global

En français, PRG signifie Potentiel de Réchauffement Global. C’est exactement l'équivalent français du terme anglais GWP (Global Warming Potential).

Définition du PRG :

Le PRG mesure la capacité d'un gaz à contribuer au réchauffement climatique en emprisonnant la chaleur dans l'atmosphère. On compare toujours cette capacité par rapport au dioxyde de carbone (CO₂), dont le PRG est fixé à 1 par convention.

  • Exemple : Un fluide frigorigène avec un PRG de 2000 piège 2000 fois plus de chaleur qu'une même quantité de CO₂ sur une période de 100 ans.

Pourquoi le PRG est-il important ?

  • Écologie : Les gaz avec un PRG élevé ont un impact majeur sur l'effet de serre et donc sur le changement climatique.
  • Réglementations : La législation européenne (règlement F-Gaz) impose une réduction progressive de l'utilisation des fluides à fort PRG.
  • Choix des fluides : Lorsqu’on choisit un fluide frigorifique pour une climatisation, une pompe à chaleur ou une chambre froide, on privilégie aujourd'hui des fluides à faible PRG.

Tableau des fluides frigorigènes : PRG, réglementation et usage

Fluide Frigorigène Type PRG Applications principales Année d'interdiction Conditions d'utilisation (réglementation)
CO₂ (R-744) Gaz naturel 1 Réfrigération industrielle, supermarchés Jamais interdit Fluide naturel autorisé sans restriction
R-290 (Propane) Hydrocarbure 3 Réfrigération domestique, vitrines frigorifiques Jamais interdit Autorisé sous conditions de sécurité (zone ATEX)
R-600a (Isobutane) Hydrocarbure 3 Réfrigérateurs domestiques, congélateurs Jamais interdit Autorisé, attention au risque d'inflammabilité
R-1234yf HFO <1 Climatisation automobile récente Autorisé Favorisé pour remplacer R-134a (PRG très faible)
R-1234ze HFO 6 Réfrigération industrielle, climatisation Autorisé Alternative aux HFC à fort PRG
R-32 HFC 675 Climatisation, PAC nouvelle génération Autorisé Accepté pour petites installations (<3 kg)
R-134a HFC 1430 Climatisation automobile, réfrigération Interdit neuf en 2017 Autorisé uniquement pour maintenance, interdit en neuf (automobile, frigos)
R-407C HFC 1774 Climatisation, pompes à chaleur Progressivement interdit Interdiction progressive >150 PRG dans l'installation neuve après 2025
R-410A HFC 2088 Climatisation, PAC récentes Progressivement interdit Interdit en neuf après 2025 dans certaines catégories (<150 PRG)
R-404A HFC 3922 Réfrigération commerciale, surgelés Interdit en neuf depuis 2020 Utilisation restreinte à la maintenance uniquement
R-22 HCFC 1810 Climatisation ancienne génération Interdit depuis 2015 Maintenance possible uniquement avec récupération/régénération
R-12 CFC 10 900 Anciennes installations frigorifiques Interdit depuis 1995 Interdiction totale (production, maintenance, utilisation)
Ammoniac (R-717) Gaz naturel 0 Réfrigération industrielle, surgélation Jamais interdit Utilisé sous conditions de sécurité (toxicité)

Types de fluides frigorigènes et leurs caractéristiques

CFC – Chlorofluorocarbures

Très stables, mais destructeurs de la couche d’ozone. Interdits mondialement.

  • Impact ozone : ❌ Très élevé
  • PRG : 🔴 Très élevé
  • Statut : Interdits
Exemples :
FluidePRGStatut
R-1210 900Interdit depuis 1995
R-114 750Interdit

HCFC – Hydrochlorofluorocarbures

Moins nocifs que les CFC mais encore destructeurs d’ozone. Interdiction progressive.

  • Impact ozone : ⚠️ Modéré
  • PRG : 🔴 Élevé
  • Statut : En voie d'interdiction
Exemples :
FluidePRGStatut
R-221 810Interdit depuis 2015
R-12377Usage industriel spécifique

HFC – Hydrofluorocarbures

Sans chlore, donc inoffensifs pour l’ozone, mais à PRG élevé. Ciblés par la réglementation F-Gas.

  • Impact ozone : ✅ Aucun
  • PRG : 🔴 Élevé
  • Statut : Réduction progressive
Exemples :
FluidePRGUtilisation
R-134a1 430Clim auto, froid
R-404A3 922Froid commercial
R-410A2 088Clim, PAC
R-32675Clim modernes

HFO – Hydrofluoro-oléfines

Nouvelle génération à très faible PRG. Alternatives aux HFC dans les systèmes récents.

  • Impact ozone : ✅ Aucun
  • PRG : 🟢 Très faible
  • Statut : Autorisés, recommandés
Exemples :
FluidePRGUtilisation
R-1234yf<1Climatisation auto récente
R-1234ze6Froid, clim industrielle

Fluides naturels

Non synthétiques, très efficaces, PRG très bas, voire nul. Excellente alternative écologique.

  • Impact ozone : ✅ Aucun
  • PRG : 🟢 Très bas / nul
  • Statut : Autorisés, sous conditions techniques
Exemples :
FluidePRGUtilisation
CO₂ (R-744)1Froid industriel, commerces
R-290 (Propane)3Froid domestique, vitrines
R-600a (Isobutane)3Réfrigérateurs
Ammoniac (R-717)0Froid industriel

🔷 Fluide R-32 – Fiche technique

🔍 Type :

HFC – Fluide pur

🌡️ Température de saturation :

≈ -51.7°C à 0°C selon pression

📊 Pression de service :

≈ 11 à 26 bar

💨 Masse volumique :

≈ 958 kg/m³ à 25°C

🌍 PRG :

675

🔥 Inflammabilité :

Légèrement inflammable (classe A2L)

☠️ Toxicité :

Faible (classe A selon ASHRAE)

🏭 Fabricants :
  • Daikin
  • Honeywell
🧰 Exemple de manipulation :

Utiliser un manifold compatible A2L, éviter les sources d'étincelles, bien ventiler. Surveillance de pression indispensable.

⚠️ R-32 est très utilisé en remplacement du R-410A. À manipuler avec précaution à cause de son inflammabilité.

🔷 Fluide R-134a – Fiche technique

🔍 Type :

HFC – Fluide pur

🌡️ Température de saturation :

≈ -26.1°C à 0°C selon pression

📊 Pression de service :

≈ 1.5 à 8 bar

💨 Masse volumique :

≈ 1207 kg/m³ à 25°C

🌍 PRG :

1430

🔥 Inflammabilité :

Non inflammable (classe A1)

☠️ Toxicité :

Faible

🏭 Fabricants :
  • Arkema
  • Honeywell
  • Mexichem
🧰 Exemple de manipulation :

Adapté aux anciens systèmes de climatisation. Utiliser des équipements compatibles R-134a. Port de lunettes et gants recommandé.

⚠️ Remplacé progressivement par des HFO comme le R-1234yf dans les véhicules neufs.

🔷 Fluide R-290 (Propane) – Fiche technique

🔍 Type :

Hydrocarbure – Fluide naturel

🌡️ Température de saturation :

≈ -42°C à 0°C selon pression

📊 Pression de service :

≈ 2 à 12 bar

💨 Masse volumique :

≈ 493 kg/m³ à 25°C

🌍 PRG :

3

🔥 Inflammabilité :

Très inflammable (classe A3)

☠️ Toxicité :

Faible

🏭 Fabricants :
  • A-Gas
  • National Refrigerants
🧰 Exemple de manipulation :

Utiliser dans un environnement ventilé, sans étincelles. Équipements antidéflagrants recommandés.

⚠️ Utilisé dans les vitrines frigorifiques, réfrigérateurs et petits systèmes. Excellent rendement, très écologique.

🔷 Fluide R-404A – Fiche technique

🔍 Type :

HFC – Mélange (R-125, R-143a, R-134a)

🌡️ Température de saturation :

≈ -46°C à 0°C

📊 Pression de service :

≈ 5 à 13 bar

💨 Masse volumique :

≈ 1045 kg/m³ à 25°C

🌍 PRG :

3 922

🔥 Inflammabilité :

Non inflammable

☠️ Toxicité :

Faible

🏭 Fabricants :
  • Honeywell
  • Arkema
  • Mexichem
🧰 Exemple de manipulation :

Utilisé en froid négatif commercial. Vérifier les joints et utiliser des outils haute pression. Fuite = pollution forte.

⚠️ Interdit dans les équipements neufs depuis 2020. Remplacé par R-448A, R-449A, CO₂.

🔷 Fluide R-410A – Fiche technique

🔍 Type :

HFC – Mélange (R-32 / R-125)

🌡️ Température de saturation :

≈ -48°C à 0°C

📊 Pression de service :

≈ 12 à 25 bar

💨 Masse volumique :

≈ 1040 kg/m³

🌍 PRG :

2 088

🔥 Inflammabilité :

Non inflammable

☠️ Toxicité :

Faible

🏭 Fabricants :
  • Honeywell
  • Daikin
🧰 Exemple de manipulation :

Port de lunettes, gants, manifold haute pression. Interventions sur PAC ou splits avec outils spécifiques R-410A.

⚠️ Remplacé progressivement par R-32 dans les installations neuves (F-Gas).

🔷 Fluide R-1234yf – Fiche technique

🔍 Type :

HFO – Fluide pur

🌡️ Température de saturation :

≈ -29°C

📊 Pression de service :

≈ 6 à 10 bar

💨 Masse volumique :

≈ 1125 kg/m³

🌍 PRG :

<1

🔥 Inflammabilité :

Légèrement inflammable (A2L)

☠️ Toxicité :

Faible

🏭 Fabricants :
  • Honeywell
  • Chemours
🧰 Exemple de manipulation :

Utilisé pour remplacer le R-134a dans les voitures. Outillage spécifique A2L obligatoire. Ne pas fumer lors du remplissage.

✅ PRG très faible, recommandé dans l'automobile.

🔷 Fluide CO₂ (R-744) – Fiche technique

🔍 Type :

Gaz naturel

🌡️ Température de saturation :

≈ -78°C à 31°C (point critique)

📊 Pression de service :

30 à 120 bar

💨 Masse volumique :

≈ 770 kg/m³

🌍 PRG :

1

🔥 Inflammabilité :

Ininflammable

☠️ Toxicité :

Faible (attention aux concentrations)

🏭 Fabricants :
  • Linde
  • Air Liquide
🧰 Exemple de manipulation :

Systèmes transcritiques : outils haute pression indispensables. Détendeur électronique recommandé.

✅ Très bon rendement, écologique, mais techniques spécifiques nécessaires.

🔷 Fluide Ammoniac (R-717) – Fiche technique

🔍 Type :

Gaz naturel

🌡️ Température de saturation :

≈ -33.4°C à 0°C

📊 Pression de service :

4 à 10 bar

💨 Masse volumique :

≈ 610 kg/m³

🌍 PRG :

0

🔥 Inflammabilité :

Modérée

☠️ Toxicité :

Élevée – nécessite EPI

🏭 Fabricants :
  • Air Liquide
  • Linde
🧰 Exemple de manipulation :

Port d’EPI indispensable (lunettes, gants, masque). Réservé aux installations industrielles surveillées.

⚠️ Très performant, mais réservé aux pros expérimentés. Aucun impact climatique.

🔍 Chaleur massique – Formule de base

La chaleur massique (c) représente la quantité d’énergie nécessaire pour élever la température de 1 kg d’un corps de 1°C.

La formule de base utilisée est :

Q = c × m × ΔT

Q = chaleur en kilojoules (kJ)
c = chaleur massique (kJ/kg·K)
m = masse (kg)
ΔT = variation de température (°C ou K)

🧪 Exemple pratique

Quelle quantité d’énergie faut-il pour chauffer 1 kg d’eau de 10°C à 11°C ?

  • (c) = 4,185 kJ/kg·K (chaleur massique de l’eau)
  • m = 1 kg
  • ΔT = 11°C - 10°C = 1°C
Q = 4,185 × 1 × 1 = 4,185 kJ/Kg.K

👉 Il faut 4,185 kJ pour chauffer 1 kg d’eau de 1°C.

💡 Cette formule est très utilisée en thermique, génie climatique et frigorifique pour calculer les échanges de chaleur.

⚖️ Poids (G)

Le poids est la force d’attraction exercée par la Terre sur un corps.

G = m × g

G = poids (N), m = masse (kg), g = gravité (≈ 9,81 m/s²)

Exemple : Une masse de 10 kg a un poids G = 10 × 9,81 = 98,1 N

🔬 Masse volumique (ρ)

La masse volumique est la masse d’un matériau par unité de volume.

ρ = m / V

ρ = masse volumique (kg/m³), m = masse (kg), V = volume (m³)

Exemple : Si 2 kg d’eau occupent 2 litres (0,002 m³), alors ρ = 2 / 0,002 = 1000 kg/m³

🌍 Poids volumique (w ou γ)

Le poids volumique est le poids par unité de volume d’un matériau. Il s’exprime parfois en kN/m³.

γ = G / V = ρ × g

Exemple : Pour de l’eau : γ = 1000 × 9,81 = 9810 N/m³ ou 9,81 kN/m³

📦 Volume massique (v)

Le volume massique est le volume occupé par une unité de masse. C’est l’inverse de la masse volumique.

v = V / m = 1 / ρ

Exemple : Pour l’air à 1,2 kg/m³ → v = 1 / 1,2 = 0,833 m³/kg

💪 Force (F)

Une force provoque un mouvement ou une déformation. Elle s’exprime en Newton (N).

F = m × a

Exemple : Une masse de 2 kg subissant une accélération de 3 m/s² subit F = 2 × 3 = 6 N

⚙️ Travail (W)

Le travail est l’énergie fournie par une force sur un déplacement.

W = F × d

W en joules (J), F en Newton, d en mètres.

Exemple : Une force de 10 N déplace un objet de 3 m → W = 10 × 3 = 30 J

⚡ Puissance (P)

La puissance est le travail fourni par unité de temps.

P = W / t

P en watts (W), W en joules, t en secondes

Exemple : 3000 J produits en 60 s → P = 3000 / 60 = 50 W

🔵 Pression (p)

La pression est une force appliquée sur une surface.

p = F / S

p en Pascal (Pa), F en N, S en m²

Exemple : Une force de 100 N appliquée sur 0,01 m² → p = 100 / 0,01 = 10 000 Pa (ou 0,1 bar)


🔥 Chaleur latente

La chaleur latente est l’énergie nécessaire pour changer l’état physique d’une substance (fusion, vaporisation, condensation), **sans changer sa température**.

Q = m × L

Q = énergie (en kJ)
m = masse (en kg)
L = chaleur latente (en kJ/kg)

Il existe :

  • Chaleur latente de fusion : solide → liquide
  • Chaleur latente de vaporisation : liquide → gaz
  • Chaleur latente de condensation : gaz → liquide

🧊 Exemple 1 : Fusion de 1 kg de glace à 0°C

La chaleur latente de fusion de l’eau est L = 335 kJ/kg.

Q = m × L = 1 × 335 = 335 kJ

👉 Il faut 335 kJ pour transformer 1 kg de glace à 0°C en 1 kg d’eau à 0°C, sans changement de température.

Formule chimique : H2O (s) → H2O (l)

💨 Exemple 2 : Vaporiser 1 kg d’eau à 100°C

Chaleur latente de vaporisation de l’eau : L = 2260 kJ/kg.

Q = 1 × 2260 = 2260 kJ

👉 Il faut 2260 kJ pour transformer 1 kg d’eau liquide à 100°C en 1 kg de vapeur à 100°C.

Formule chimique : H2O (l) → H2O (g)

💧 Exemple 3 : Condensation de 1 kg de vapeur d’eau

Lors de la condensation, la même quantité d’énergie est libérée.

Q = 1 × 2260 = 2260 kJ

👉 1 kg de vapeur à 100°C redevient 1 kg d’eau liquide à 100°C et libère 2260 kJ.

Formule chimique : H2O (g) → H2O (l)


❄️ Chaleur latente du R-410A

À température d’évaporation de 5°C, la chaleur latente est :

L ≈ 177 kJ/kg

Exemple : 2 kg de fluide s’évaporent à 5°C → Q = 2 × 177 = 354 kJ

Formule chimique : R-410A (l) → R-410A (g)

🟢 Chaleur latente du CO₂ (R-744)

À -10°C, chaleur latente d'évaporation :

L ≈ 200 kJ/kg

Exemple : 0,5 kg s’évaporent à -10°C → Q = 0,5 × 200 = 100 kJ

Formule chimique : CO₂ (l) → CO₂ (g)

🔥 Chaleur latente du propane (R-290)

À 0°C, chaleur latente d'évaporation :

L ≈ 356 kJ/kg

Exemple : 1,2 kg s’évaporent à 0°C → Q = 1,2 × 356 = 427,2 kJ

Formule chimique : C₃H₈ (l) → C₃H₈ (g)


💧 Cycle de changement d’état de l’eau

Glace (solide) à 0°C

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