SIFA2017Lesfluidesdufuturetlesconséquences

delamiseenœuvredelaF-Gas

Tablerondeorganiséeparl’AFCEAniméeparF.HeyndrickxsonDéléguéGénéral

Nosintervenants• DenisCLODIC:PrésidentdeCRYOPUR• JeanLucCARRE:PrésidentduSNEFCCA• ClaudeBLANC:Présidentd’ASERCOM• PauldeLARMINAT:ConsultantpourJohnsonControls• RaymondBRILLI:ChargédeMissionchezWESTFALEN

Equipementsexistants– TauxdeRétrofitEcarténorme parrapport àlafeuille deroute

SourceGapomètre deEPEE

Equipementsexistants– TauxdeFuiteLespointsnoirscorrespondentauxrésultats dusondage dumarché EPEE.Lesrésultats sont meilleurs queprévusdans lafeuille deroute.Mais ce n’estqu’une partie dumarché!

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

Efficacitéénergétique

GWP

CoûtSécurité

(ODP)

ChoixdesFluides– QuelsCritères?

• NouvelledonneaveclaF-Gas:– Cequinechangepas– Cequichange– Enjeuxduchangement– …etambiguïtés

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)?

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

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

Ambiguïtés?• Aunomdesémissionsdegazàeffetdeserre,onfocalisesurlePRGdesfluides.• Maislesémissions« indirectes »delaconsommationénergétiquecausentsouventplus

de90%desémissionstotales.• Lesapprochesdecycledevie(« TEWI »ou« LCCP »)sonttropsouventignorées.

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

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

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

Conclusionsdel’Etude• Dessolutionsexistentouvontbientôtarriversurlemarchémaispasdanstouslesdomaines

• Lestempsd’étudeetR&Dsesituententre2et10anssuivantlesapplications

• Beaucoupd’interrogationsdesfabricantsetdétenteursd’équipements

Enimages…

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.

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

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/

Lesfluidesdufuturetlesconséquencesdelamiseen

œuvredelaF-Gas

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.

Lesélémentsincontournablespouradapterlatechnologie

• Propriétésdesfluidesfrigorigènesetlesaspectsdelubrification– solubilité,miscibilité,viscosité,compatibilitédesmatériaux

• Testdeperformances– enveloppedefonctionnement

• L'impactsurleséchangeursdechaleuretduconceptdusystèmeaveclesalternativesàfortglissementdetempérature,

• Lachargelimitéedefluidefrigorigèneparrapportauxcritèresdesécurité

• Sécuritéd'utilisation:– qualificationetlaformationdesopérateurs

• L'impactéconomiqueetladisponibilitédescomposants• Rechercheetdéveloppementdesproduits• Qualificationetcertificationdesproduits

Lamultiplicationdessolutionsretardelamisesurlemarché

• Lesétapesindispensablespourlescompressoristespassentpar:– LechoixdesfluidesfrigorigènesàfaiblePRP,– LaQualificationdescomposants– LaCapacitédesinstallateursàgérercesnouveauxfluidesdanslapratique

• Au-delàdelaconsidérationdesfluides« ditsnaturels »etdéveloppésparlesmembresASERCOM,nosingénieursontanalyséencommunlesfluidessynthétiquesàbasPRPsurunebasedetestspublics.

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

Changementimportantdesproduitsettechnologies

• Lorsdelasélectiond'unfluidealternatiftouslesacteursdumarchédoiventavoircommeobjectifunesolutionavecfaiblePRP

• Lescompromisàprendreencomptesontlessuivants:– Inflammabilitéetlesmesuresdesécuritésconnexes– Glissementdetempératureetredéfinitiondusystème– Fiabilitéliéeàlatempératurederefoulementducompresseur

– Performancesfrigorifiques

• Lemécanismederéductionprogressiveestunélémentclépournotreindustrieafindepermettrel'adaptationàcesalternativesenfonctionde:

– disponibilitédelatechnologie– Normesetréglementationdisponibles:auxniveauxnationaletEuropéen– Uneformationadaptéeetnécessairepourlamanipulationdesfluidesinflammablesouàhautepressiondanslecadredelamaintenanceet/oude

laréparationdessystèmes.

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…

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.

Lesfluidesdufuturetlesconséquencesdelamiseen

œuvredelaF-Gas

Coûts,Sécurité

FaiblePRG

Efficacitéénergétique

Analysecyclede

vie

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