Un peu de contexte. L’utilisation massive de fluides frigorigènes comme les HFC, HCFC et CFC dans les systèmes de réfrigération a contribué à la destruction de la couche d’ozone et à l’effet de serre. En réponse, le Protocole de Montréal (1987) et celui de Kyoto (1997) ont initié l'interdiction progressive de ces gaz. Le règlement européen "F-Gaz II" (2015) vise à réguler l'utilisation des fluides frigorigènes en réduisant par 5 les émissions de gaz à effet de serre d'ici 2030, imposant à l'UE de respecter des normes strictes pour protéger l'environnement. L'alternative ici présentée est l'utilisation du CO2 en réfrigérant, un fluide naturel ayant bien moins d'impact sur l'environnement que les systèmes précédemment utilisés et pas d'impact sur la couche d'ozone.
(Source CITEPA). Article intéressant qui explique que le Giec a mis au point cet indice, le pouvoir de réchauffement global (PRG) pour représenter l’impact d’un GES sur le climat, en comparaison au CO2 dont le PRG est fixé arbitrairement à 1.
Depuis 2015, Dans le cadre des Certificats d'Économies d'Énergie (CEE), la fiche BAT-EQ-117 occupe une place stratégique pour les professionnels du secteur du bâtiment. Elle concerne spécifiquement les projets d'installation de groupe froid ou le remplacement d’installation frigorifique existante (utilisant comme réfrigérant des hydrofluorocarbures dits HFC), par une installation frigorifique utilisant le co2 comme fluide en cycle transcritique ou subcritique (cascade ou frigoporteur). Elle est destinée aux acteurs du secteur tertiaire.
Contexte et enjeux de la fiche BAT-EQ-117
La fiche BAT-EQ-117 fait partie des nombreuses actions standardisées soutenues par le dispositif CEE. Ce dernier incite les acteurs économiques, par des primes ou des avantages financiers, à réaliser des travaux d’amélioration énergétique. La fiche BAT-EQ-117 cible les améliorations sur les groupes de production de froid comme un levier crucial pour limiter l'utilisation excessive d'énergie et limiter l'émission de puissants gaz à effet de serre dans l'atmosphères comme le sont les HFC. Elle est valable à la fois en France métropolitaine et dans les départements d'outre mer (dom).
Caractéristiques d'une installation frigorifique utilisant du CO2 subcritique ou transcritique
Les systèmes sont basés sur la température critique du CO2. On parme d'état transcritique quand il atteint la température à laquelle il présente à la fois les propriétés d'un gaz et d'un liquide, soit 31°C et une pression de 73,6 bar.
Installation frigorifique à CO2 subcritique
Dans ce système, le CO2 est employé à une pression plus basse que la pression critique. C'est un système généralement utilisé pour des réfrigérations basse ou très basse température.
Installation frigorifique à CO2 transcritique
Ici la pression est supérieure à la pression critique du CO2, le cycle est donc en phase gazeuse. C'est un système pour des températures moyennes ou basses avec une efficacité énergétique très élevée.
Les bénéfices économiques et environnementaux
Les hydrofluorocarbures, les HFC, sont des gaz principalement utilisés comme réfrigérants dans les climatiseurs à remplacer et visés par cette fiche CEE. Ils sont constitués d’atomes de carbone, de fluor et d’hydrogène. S'ils n'influent pas sur la couche d'ozone directement ils ont pour autant un rôle important dans le réchauffement climatique dans ne sens ou ces gaz sont de puissants gaz à effet de serre. Leur pouvoir réchauffant est jusqu’à 14 800 fois supérieur à celui du CO2.
Un enjeu de la plus haute importance quand on sait que le nombre de climatiseur va doubler d'ici à 2050 selon l'IEA. En France aussi, le pays sera l'un des lus impacté par le réchauffement climatique en Europe avec en premier effet des vagues de chaleur.
Installer un groupe de production de froid neuf permet de les éviter et indirectement d'améliorer le bilan carbone du bâtiment concerné.
Un autre point à prendre en compte est que les appareils installés en remplacement sont plus récents et donc bien plus efficace d'un point due énergétique. Moins de gaspillage d’énergie signifie une empreinte écologique réduite, en ligne avec les objectifs nationaux et européens de transition énergétique.
Quelles sont les économies d'énergies possibles ?
Trois cas sont à distinguer :
Les économies générées sont calculées en kWh cumac.
Dans le cas 1 d'une installation avec CO2 frigoporteur diphasique pour production de froid positif : la formule à retenir est la suivante
La puissance frigorifique à retenir est la puissance frigorifique utile au besoin de froid délivrée par les compresseurs positifs neufs au CO2. Cette mention figure sur le document de l'installateur frigoriste. A savoir : La puissance des compresseurs de secours est exclue et l’installation n’inclut pas de compresseurs négatifs.
Dans le cas 2 de froid négatif seul en cascade avec CO2 subcritique : la formule à retenir est la suivante :
Dans ce cas, la puissance frigorifique des compresseurs moyenne température n’est pas à prendre en compte mais il est possible d'inclure l’utilisation d’un circuit frigoporteur pour alimenter les évaporateurs positifs et pour condenser le CO2 négatif. Cependant, il n'est pas autorisé d'utiliser un circuit frigoporteur pour alimenter les évaporateurs négatifs. Encore une fois, la puissance des compresseurs de secours est exclue.
Dans le cas 3 froid positif et négatif ou positif seul ou négatif seul et de mise en place d’une installation au CO2 transcritique.
Dans ce cas, c'est la somme de la puissance frigorifique positive utile délivrée par les compresseurs neufs au CO2 positifs (moyenne température) et de la puissance frigorifique négative utile délivrée par les compresseurs neufs au CO2 négatifs (basse température) qui est à prendre en compte. Les valeurs sont spécifiées sur les documentation du frigoriste. La puissance des compresseurs moyenne et basse températures est à prendre en compte même si la production ne permet de délivrer qu’une puissance frigorifique négative.
Encore une fois, la puissance des compresseurs de secours est exclue.
Limite de ces systèmes
Le CO2 a des inconvénients. En cas de fuite, les vapeurs sont nuisibles. et mélangé à certains fluides (eau, ammoniac) il devient corrosif.
Il est donc nécessaire d'installer même temps que la centrale froid des équipements de sécurité et de détection de fuites performants.
Les questions d'entretien sont donc prépondérantes.
Le cool roofing, une alternative ?
Une autre possibilité est de lier cet investissement à l'installation d'un toit cool roof blanc. L'objectif est alors de limiter l'impact de la chaleur en été sur le bâtiment pour limiter l'impact des pics de chaleur sur le bâti, limiter le besoin de rafraichissement, ne pas avoir sa climatisation en sur-capacité et réduire les consommations énergétique du bloc froid.
Grâce à cette alternative low tech la température baissera et permettra de redimensionner vos besoins de climatiser avec une climatisation neuve de puissance inférieure. Son rendement sera également amélioré en évitant de la faire fonctionner en sur capacité lors des pic de chaleur.
Et bonne nouvelle, ces travaux aussi sont encadrés pas une fiche CEE, la BAT-EN-112.
Le cool roofing, une alternative ?
Une autre possibilité est de lier cet investissement à l'installation d'un toit cool roof blanc. L'objectif est alors de limiter l'impact de la chaleur en été sur le bâtiment pour limiter l'impact des pics de chaleur sur le bâti, limiter le besoin de rafraichissement, ne pas avoir sa climatisation en sur-capacité et réduire les consommations énergétique du bloc froid.
Grâce à cette alternative low tech la température baissera et permettra de redimensionner vos besoins de climatiser avec une climatisation neuve de puissance inférieure. Son rendement sera également amélioré en évitant de la faire fonctionner en sur capacité lors des pic de chaleur.
Et bonne nouvelle, ces travaux aussi sont encadrés pas une fiche CEE, la BAT-EN-112.
Conclusion
La fiche CEE BAT-EQ-117 constitue un outil précieux pour ceux qui souhaitent moderniser leurs équipements, améliorer l’efficacité énergétique de leurs bâtiments tout en profitant des avantages financiers offerts par le dispositif des Certificats d'Économies d'Énergie.
