
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 !
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).
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 |
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.
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) |
Très stables, mais destructeurs de la couche d’ozone. Interdits mondialement.
Fluide | PRG | Statut |
---|---|---|
R-12 | 10 900 | Interdit depuis 1995 |
R-11 | 4 750 | Interdit |
Moins nocifs que les CFC mais encore destructeurs d’ozone. Interdiction progressive.
Fluide | PRG | Statut |
---|---|---|
R-22 | 1 810 | Interdit depuis 2015 |
R-123 | 77 | Usage industriel spécifique |
Sans chlore, donc inoffensifs pour l’ozone, mais à PRG élevé. Ciblés par la réglementation F-Gas.
Fluide | PRG | Utilisation |
---|---|---|
R-134a | 1 430 | Clim auto, froid |
R-404A | 3 922 | Froid commercial |
R-410A | 2 088 | Clim, PAC |
R-32 | 675 | Clim modernes |
Nouvelle génération à très faible PRG. Alternatives aux HFC dans les systèmes récents.
Fluide | PRG | Utilisation |
---|---|---|
R-1234yf | <1 | Climatisation auto récente |
R-1234ze | 6 | Froid, clim industrielle |
Non synthétiques, très efficaces, PRG très bas, voire nul. Excellente alternative écologique.
Fluide | PRG | Utilisation |
---|---|---|
CO₂ (R-744) | 1 | Froid industriel, commerces |
R-290 (Propane) | 3 | Froid domestique, vitrines |
R-600a (Isobutane) | 3 | Réfrigérateurs |
Ammoniac (R-717) | 0 | Froid industriel |
HFC – Fluide pur
≈ -51.7°C à 0°C selon pression
≈ 11 à 26 bar
≈ 958 kg/m³ à 25°C
675
Légèrement inflammable (classe A2L)
Faible (classe A selon ASHRAE)
Utiliser un manifold compatible A2L, éviter les sources d'étincelles, bien ventiler. Surveillance de pression indispensable.
HFC – Fluide pur
≈ -26.1°C à 0°C selon pression
≈ 1.5 à 8 bar
≈ 1207 kg/m³ à 25°C
1430
Non inflammable (classe A1)
Faible
Adapté aux anciens systèmes de climatisation. Utiliser des équipements compatibles R-134a. Port de lunettes et gants recommandé.
Hydrocarbure – Fluide naturel
≈ -42°C à 0°C selon pression
≈ 2 à 12 bar
≈ 493 kg/m³ à 25°C
3
Très inflammable (classe A3)
Faible
Utiliser dans un environnement ventilé, sans étincelles. Équipements antidéflagrants recommandés.
HFC – Mélange (R-125, R-143a, R-134a)
≈ -46°C à 0°C
≈ 5 à 13 bar
≈ 1045 kg/m³ à 25°C
3 922
Non inflammable
Faible
Utilisé en froid négatif commercial. Vérifier les joints et utiliser des outils haute pression. Fuite = pollution forte.
HFC – Mélange (R-32 / R-125)
≈ -48°C à 0°C
≈ 12 à 25 bar
≈ 1040 kg/m³
2 088
Non inflammable
Faible
Port de lunettes, gants, manifold haute pression. Interventions sur PAC ou splits avec outils spécifiques R-410A.
HFO – Fluide pur
≈ -29°C
≈ 6 à 10 bar
≈ 1125 kg/m³
<1
Légèrement inflammable (A2L)
Faible
Utilisé pour remplacer le R-134a dans les voitures. Outillage spécifique A2L obligatoire. Ne pas fumer lors du remplissage.
Gaz naturel
≈ -78°C à 31°C (point critique)
30 à 120 bar
≈ 770 kg/m³
1
Ininflammable
Faible (attention aux concentrations)
Systèmes transcritiques : outils haute pression indispensables. Détendeur électronique recommandé.
Gaz naturel
≈ -33.4°C à 0°C
4 à 10 bar
≈ 610 kg/m³
0
Modérée
Élevée – nécessite EPI
Port d’EPI indispensable (lunettes, gants, masque). Réservé aux installations industrielles surveillées.
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 = chaleur en kilojoules (kJ)
c = chaleur massique (kJ/kg·K)
m = masse (kg)
ΔT = variation de température (°C ou K)
Quelle quantité d’énergie faut-il pour chauffer 1 kg d’eau de 10°C à 11°C ?
👉 Il faut 4,185 kJ pour chauffer 1 kg d’eau de 1°C.
Le poids est la force d’attraction exercée par la Terre sur un corps.
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
La masse volumique est la masse d’un matériau par unité de volume.
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
Le poids volumique est le poids par unité de volume d’un matériau. Il s’exprime parfois en kN/m³.
Exemple : Pour de l’eau : γ = 1000 × 9,81 = 9810 N/m³ ou 9,81 kN/m³
Le volume massique est le volume occupé par une unité de masse. C’est l’inverse de la masse volumique.
Exemple : Pour l’air à 1,2 kg/m³ → v = 1 / 1,2 = 0,833 m³/kg
Une force provoque un mouvement ou une déformation. Elle s’exprime en Newton (N).
Exemple : Une masse de 2 kg subissant une accélération de 3 m/s² subit F = 2 × 3 = 6 N
Le travail est l’énergie fournie par une force sur un déplacement.
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
La puissance est le travail fourni par unité de temps.
P en watts (W), W en joules, t en secondes
Exemple : 3000 J produits en 60 s → P = 3000 / 60 = 50 W
La pression est une force appliquée sur une surface.
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)
La chaleur latente est l’énergie nécessaire pour changer l’état physique d’une substance (fusion, vaporisation, condensation), **sans changer sa température**.
Q = énergie (en kJ)
m = masse (en kg)
L = chaleur latente (en kJ/kg)
Il existe :
La chaleur latente de fusion de l’eau est L = 335 kJ/kg.
👉 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)
Chaleur latente de vaporisation de l’eau : L = 2260 kJ/kg.
👉 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)
Lors de la condensation, la même quantité d’énergie est libérée.
👉 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)
À température d’évaporation de 5°C, la chaleur latente est :
Exemple : 2 kg de fluide s’évaporent à 5°C → Q = 2 × 177 = 354 kJ
Formule chimique : R-410A (l) → R-410A (g)
À -10°C, chaleur latente d'évaporation :
Exemple : 0,5 kg s’évaporent à -10°C → Q = 0,5 × 200 = 100 kJ
Formule chimique : CO₂ (l) → CO₂ (g)
À 0°C, chaleur latente d'évaporation :
Exemple : 1,2 kg s’évaporent à 0°C → Q = 1,2 × 356 = 427,2 kJ
Formule chimique : C₃H₈ (l) → C₃H₈ (g)