Des mélanges de réfrigérants pour défier l'efficacité des hydrocarbures

ESPAGNE : Les chercheurs ont identifié un certain nombre de mélanges de réfrigérants qui pourraient constituer une alternative plus efficace aux hydrocarbures purs dans les petits systèmes de réfrigération.

L'isobutane (R600a) a remplacé le R134a en tant que réfrigérant dominant dans les réfrigérateurs/congélateurs domestiques, tandis que le propane (R290) a été largement adopté comme option environnementale privilégiée pour les appareils de réfrigération commerciale autonomes. C'est particulièrement vrai en Europe où la réglementation F-gas (517/2014) interdit l'utilisation de réfrigérants avec un GWP supérieur à 150 dans les systèmes de réfrigération de petite capacité.

En plus d’avoir un très faible GWP, les réfrigérants hydrocarbures sont reconnus pour leur efficacité énergétique. Étant donné que ces gaz répondent aux exigences de toute la législation environnementale, il semble que peu d’efforts aient été déployés jusqu’à présent pour améliorer les performances du réfrigérant. Ceci malgré les chiffres qui estiment que plus de 1,5 milliard de réfrigérateurs à hydrocarbures dans le monde représentent environ 2,6 % de la consommation mondiale d'électricité.

Les scientifiques du groupe de génie thermique du département de génie mécanique et de construction de l'université Jaume I de Valence ont désormais identifié un petit nombre de mélanges de réfrigérants qui pourraient, en théorie, offrir des options plus économes en énergie que le R600a et le R290.

Le groupe a étudié 110 880 mélanges de réfrigérants évalués thermodynamiquement par rapport au R600a et au R290 à des fins de réfrigération.

Les réfrigérants pris en compte pour les mélanges étaient le R290 (propane), le R600a (isobutane), le R600 (butane), le R1270 (propylène), le R152a, le R32, le R1234yf, le R1234ze(E), le R1233zd et le R744 (CO2). Seuls les mélanges comportant un maximum de trois composants ont été pris en compte. Le GWP maximum de tout mélange potentiel a été fixé à 150 et le glissement effectif maximum autorisé dans l'évaporateur était de 10K.

Parmi ceux-ci, seuls les mélanges présentant des incréments de COP théoriques de 0 à 15 % et des variations de capacité frigorifique volumétrique de -30 à 30 % par rapport au R600a et au R290 ont été sélectionnés. Enfin, les mélanges restants ont été à nouveau optimisés avec une variation de fraction massique de chaque composant de 0,5 %.

Les mélanges de R1234yf/R600a et de R1270/R600a se sont avérés offrir une légère augmentation du COP, entre 0,3 % et 0,6 % et entre 0,1 % et 0,8 % respectivement, par rapport au R600a. Une légère augmentation du VCC comprise entre 5,9% et 6,4% pour le mélange R1234yf/R600a et entre 6,3% et 11,2% pour le mélange R1270/R600a a été constatée.

Les mélanges de R1270/R600, R152a/R600, R1234zeE/R600 et R290/R600 ont obtenu des COP accrus compris entre 1,7 % et 5,3 %, 3,3 % et 7,6 %, 2,5 % et 4,4 %, 2 % et 4,5 %, 1,6 % et 8,6. %, respectivement, mais le VCC a diminué de manière significative, jusqu'à 28 %.

Parmi les alternatives possibles au R290, les mélanges formés d'une faible proportion de R744 avec le R290, le R1234yf, le R152a ou le R1234ze(E) ont atteint des COP plus élevés, compris entre 3,4 % et 11,6 %. Le VCC différait cependant considérablement entre les mélanges. Il a également identifié le mélange de R32 et de R290, qui a permis d'obtenir une augmentation du COP et du VCC comprises respectivement entre 0,8 % et 2,3 % et 8,8 % et 13 %.

Les chercheurs insistent sur le fait qu'il est clair que certains mélanges de réfrigérants pourraient offrir une légère augmentation du COP par rapport aux hydrocarbures purs dans les petits systèmes. Ils admettent cependant qu'une validation expérimentale sera nécessaire pour confirmer les possibilités réelles des mélanges identifiés.

L’article complet peut être trouvé ici.