Réglementations, Technologie • 29.04.2024
Fuites de fluide frigorigène : savoir les détecter à temps
Le secteur européen de la réfrigération connaît une croissance soutenue avec la mise en service de 600 millions de m2 d’entrepôts réfrigérés et 5,6 milliards de climatiseurs d’ici à 2050. En parallèle, la Commission européenne affiche la volonté d’abaisser de 55% les émissions de gaz à effet de serre d’ici à 2030. Pour faire face à cet enjeu environnemental majeur, tout mettre en œuvre pour détecter et étancher à temps les fuites de fluide frigorigène devient une obligation réglementaire, mais surtout sociétale.
Quelles sont les méthodes de détection de fuites disponible et que disent les réglementations françaises et européennes à ce sujet ?
Fuites de fluide frigorigène : Le point sur la réglementation
Dès 1987 le protocole de Montréal a réglementé les substances appauvrissant la couche d’ozone comme les gaz chlorofluorocarbures (CFC).
En 1997, le protocole de Kyoto s’attaque aux gaz à effet de serre comme les hydrofluorocarbures (HFC). L’Europe mettra ensuite en place une première version du règlement F-Gaz en 2006 pour encadrer la vente et l’utilisation des fluides frigorigènes.
Sa seconde version, le règlement UE n°517/2014, est entré en vigueur le 1er janvier 2015. Il met en place les bonnes pratiques pour limiter les émissions liées aux fluides frigorigènes. Il fixe également des quotas de quantité de fluides mis sur le marché.
Ce règlement encadre la détection de fuites en imposant l’installation d’un détecteur permettant d’alerter l’opérateur en cas de fuites de fluide frigorigène, mais aussi des contrôles d’étanchéité réguliers, en fonction des tonnes équivalent CO2 (T éq. CO2) contenues dans les installations.
En 2016, un arrêté français va au-delà du règlement européen et définit les méthodes de détection autorisées : détection directe et indirecte.
En 2019, une nouvelle version de cet arrêté définit la méthode de mesures indirectes comme obligatoire pour les installations contenant des quantités de fluides frigorigènes supérieures à 500 T éq. CO2, soit 128 kg de R-404A.
En mars 2024, le nouveau règlement Européen « F-Gas III » est mis en application, voici les impacts majeurs :
- Les HFO doivent maintenant faire l’objet de contrôles d’étanchéité
- Les installations contenant des quantités de fluides insaturés (HFO) supérieures ou égales à 100 kg Ou HFC et HFC/HFO supérieures à 500 tonnes équivalent CO2 doivent être équipées d’un dispositif de détection de fuites permanent comme la PolarBox ou le DNI. En cas de fuite, une alerte doit être envoyée.
Fréquence des contrôles d’étanchéité selon les catégories de fluide frigorigène et le nouveau règlement F-Gas III et selon l’arrêté français de juillet 2019 :
Point important : les mélanges HFC HFO sont considérés comme des HFC
La méthode directe : utile à la recherche des fuites de fluide frigorigène locales
Les méthodes directes ne sont pas autorisées en France pour les installations contenant des quantités de fluide frigorigène supérieures à 500 T éq. CO2 .
Elles s’avèrent néanmoins très utiles à la recherche de fuites de fluide frigorigène locales, bien qu’elles présentent certaines limites :
- Elles sont utilisées ponctuellement, selon les périodes définies par la réglementation, et n’assurent donc pas une surveillance constante. Si une fuite se déclare au lendemain d’une visite, elle ne sera détectée qu’à la prochaine visite (3 mois, 6 mois…). L’installation fonctionnera alors de manière dégradée, pouvant aller jusqu’à un arrêt de production. Pour rappel : une installation sous chargée consomme également plus d’énergie
- Si elles permettent de localiser une fuite, rien n’indique qu’il n’en existe pas une autre. Il faudrait en effet une recherche complète sur toutes les parties de l’installation pour s’assurer qu’aucune fuite ne subsiste
Méthodes directes et méthodes indirectes sont complémentaires !
En effet, notez bien que toute alarme déclenchée par un système de détection de fuites par méthodes de mesures indirectes impose une recherche de fuite avec une méthode directe.
La méthode de mesures indirectes : pour identifier au plus tôt les fuites de fluide frigorigène
Pour faciliter la détection précoce des fuites
La méthode de détection de fuites de fluide frigorigène par mesures indirectes repose sur l’analyse en continu d’au moins un des paramètres suivants :
- La pression ;
- Les températures ;
- Le courant du compresseur ;
- Les niveaux de liquides ;
- Le volume de la quantité rechargée.
En cas de dérive de l’un de ces paramètres, le système doit permettre un déclenchement d’alarme selon les seuils suivants : 50g/h ou 10% du volume de l’installation.
Cette surveillance permanente, couplée à un système d’alarme, fait de la méthode de mesures indirectes un outil de suivi particulièrement adapté à la détection précoce de fuites de fluide frigorigène.
Et pour identifier, efficacement, à distance les fuites de réfrigérant
La méthode de mesures indirecte, en analysant plusieurs paramètres de manière continue, assure une surveillance constante des installations.
C’est tout l’intérêt de cette méthode de surveillance des fuites de fluide frigorigène : passer d’un contrôle d’étanchéité périodique à une surveillance continue.
Elle permet d’être alerté dès qu’une fuite se déclare pour intervenir le plus rapidement possible, et éviter ainsi un arrêt de l’installation menant à une rupture potentielle de la chaîne du froid, et à des pertes financières élevées.
Connecté à internet, ce type de méthode se révèle particulièrement efficace pour la surveillance à distance du fonctionnement des installations grâce à la plateforme web de surveillance PolarVisor de Matelex. Dès qu’une fuite se déclare, une alerte est envoyée avec une estimation du débit de la fuite et un délai réglementaire pour intervenir.
💡 En bref : les différentes méthodes de détection des fuites.
| Méthodes directes | Méthodes indirectes |
|---|---|
| Détecteurs portables | Détecteur de niveau bas |
| Contrôleurs d’ambiance | Systèmes experts : mesures P, T, niveau courant compresseur, volume qté rechargée |
| Solutions moussantes ou eau savonneuse | |
| Introduction liquide UV ou colorant | |
| Enveloppement sous vide | |
| Mise sous pression |
Rechercher efficacement les fuites de fluides : connaissez-vous les systèmes experts (IoT)
La détection par niveau bas est l’une des méthodes indirectes de mesure de fuites de fluide frigorigène existantes. Son principe ? Dès que le niveau de fluide passe sous un seuil déterminé, une alarme est déclenchée. Cette méthode se révèle insuffisante. Elle alerte tardivement alors que l’installation est quasi vide et donc bientôt à l’arrêt. Elle peut également inciter à sous charger les installations, ce qui impacte fortement leurs performances et entraîne des surconsommations énergétiques.
Les systèmes experts, à l’inverse, fonctionnent sur un principe simple : la demande en froid varie constamment. Par exemple, les grandes surfaces de distribution alimentaire voient leur demande en froid varier selon la fréquentation du magasin : forte le samedi avec des ouvertures et fermetures constantes des vitrines, faible le dimanche lorsque le magasin est fermé.
Il s’agit alors de différencier le fonctionnement « normal » d’une installation avec une demande en froid fluctuante qui fait varier le niveau de fluide frigorigène d’un fonctionnement anormal avec une baisse de niveau liée à une fuite.
L’apparition de l’internet des objets (IoT) et la mise en place d’algorithmes simplifient l’identification des fonctionnements anormaux des installations. À l’issue d’une période d’apprentissage, un algorithme de détection de fuites détermine un niveau de référence. Lissé sur le niveau de fluide frigorigène dans le réservoir liquide (HP), cet algorithme est ensuite capable d’identifier une dérive par rapport à un fonctionnement normal.
Détecter les fuites de fluides frigorigènes grâce au système expert Matelex
Un test réalisé sur des installations frigorifiques de grande distribution alimentaire par l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe) a mis en avant les gains en fluide frigorigène grâce à la détection précoce de l’algorithme.
Les deux méthodes de détection utilisées par Matelex ont été comparées sur un panel de 5 installations positives et négatives bien réglées :
- Méthode traditionnelle : recherche de fuite par méthode directe conformément aux périodes d’inspection réglementaires en fonction du tonnage équivalent CO2
- Méthode indirecte avec système expert : détection par mesure de niveau (système de pesée du niveau de fluide et détection à l’aide du niveau de référence déterminé par l’algorithme).
Sur une période de 6 mois et sur 5 magasins dotés d’installations bien réglées, le système a permis d’économiser l’équivalent de 1 538 tonnes de CO2 en repérant les fuites rapidement (de 5 à 119 jours plus tôt), soit une économie en fluide frigorigène de 79% par rapport à une méthode traditionnelle.
De plus, Matelex a développé un module Energie qui calcule les consommations des compresseurs, des ventilateurs du condenseur et des pompes (circuits indirects). L’installation couplée d’un DNI (Détecteur de niveau intelligent) et de ce module Energie permet de disposer d’un suivi en temps réel de la consommation d’énergie et du fonctionnement des compresseurs en plus de la détection précoce des fuites de fluide frigorigène. Cette double approche permet ainsi d’identifier les émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre pour mieux les réduire.
