L’évolution et les modifications de la réglementation, l’élimination progressive des réfrigérants HFC et le développement continu de la technologie de la réfrigération font que le dioxyde de carbone (_CO2) est de plus en plus utilisé comme réfrigérant dans une grande variété d’applications. Il s’agit notamment des applications suivantes

• Supermarchés
• Magasins de proximité
• Chambres froides
• Congélateurs de plain-pied
• Entreposage frigorifique industriel
• Fabrication de denrées alimentaires
• Transformation des aliments

Le_CO2 a un potentiel de réchauffement global (PRG) nettement inférieur à celui des réfrigérants HFC, ce qui le rend moins nocif pour l’environnement que la plupart des gaz précédemment utilisés dans ces applications de réfrigération. La plupart de ces gaz, tels que le R134a et le R404A, commencent à être progressivement abandonnés en raison de leur impact sur l’environnement. Cette évolution est due aux réglementations mises en place pour réduire considérablement l’utilisation des HFC et leur impact sur le climat de la planète. En Europe, le règlement sur les gaz fluorés (UE) 2024/573 a pour objectif ambitieux de réduire de 98 % la quantité de HFC mise sur le marché d’ici à 2050 (par rapport à 2015).

Aux États-Unis, le secteur de la réfrigération est directement visé par la loi américaine sur l’innovation et la fabrication. Selon les propres termes de l’EPA :

« Les hydrofluorocarbures (HFC) sont de puissants gaz à effet de serre (GES). La loi américaine sur l’innovation et la fabrication (AIM) autorise l’EPA à s’attaquer aux HFC en réduisant progressivement leur production et leur consommation, en maximisant la récupération et en minimisant les rejets des équipements, et en facilitant la transition vers les technologies de la prochaine génération grâce à des restrictions sectorielles sur les HFC ».

L’objectif global du programme est de réduire progressivement la production et la consommation de HFC de 85 % par rapport aux niveaux de référence d’ici à 2036.

Le_CO2 devient ainsi une option de plus en plus attrayante, compte tenu des exigences et des limites résultant de la mise en œuvre des réglementations. En outre, les fabricants de systèmes de réfrigération continuent de développer une gamme croissante de systèmes de réfrigération au_CO2 toujours plus efficaces et rentables, permettant leur adoption plus large dans les applications commerciales.

Pourquoi les détecteurs de_CO2 sont-ils nécessaires ?

Bien que relativement bénéfique pour l’environnement par rapport aux HFC, le_CO2 peut être dangereux pour l’homme à des concentrations élevées, car c’est à la fois un gaz toxique et un gaz asphyxiant. Les systèmes de réfrigération utilisant le_CO2 fonctionnent également à des pressions élevées, parfois jusqu’à 2 000 psig, ce qui signifie qu’en cas de fuite, le gaz peut s’échapper à grande vitesse, créant rapidement une atmosphère dangereuse.

Les effets du_CO2 sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous.

Tableau 1

Concentration deCO2 dans l’air (ppm)	Effets
370	Niveau atmosphérique
5,000	Limite d’exposition à long terme – 8 heures TWA
15,000	Limite d’exposition à court terme – 15 minutes, quelques désagréments physiques
30,000	Difficultés respiratoires, maux de tête, vertiges, nausées
40,000	Limite IDLH (danger immédiat pour la vie et la santé)
100,000	Perte de conscience, décès
300,000	Mort rapide

Les normes de sécurité des fluides frigorigènes, telles que EN 378-1:2016+A1:2020 et ASHRAE 34-2022, établissent des niveaux d’exposition essentiels pour évaluer la sécurité des systèmes de fluides frigorigènes et déterminer les cas où la détection des fuites de fluides frigorigènes devient nécessaire. Ces normes englobent généralement des scénarios nécessitant une détection dans les salles des machines et les espaces réfrigérés tels que les chambres froides et les congélateurs de type « walk-in ». En outre, les charges de réfrigérant plus importantes, comme celles que l’on trouve généralement dans les grands supermarchés, augmentent la probabilité d’une détection obligatoire des fuites dans les zones étendues, telles que les congélateurs de stockage.

Compte tenu de la nature des systèmes de réfrigération, des fuites peuvent se produire au fil du temps en raison de divers facteurs tels qu’une maintenance inadéquate, l’usure mécanique, des dommages accidentels ou une installation incorrecte. Les systèmes à haute pression (tels que ceux utilisant du_CO2) sont particulièrement sensibles à ces problèmes, ce qui augmente considérablement le risque de fuites.

Les dangers potentiels du_CO2 dans une application de vente au détail de produits alimentaires sont très réels. Par exemple, dans un système de réfrigération utilisant le_CO2 comme réfrigérant, dans une chambre froide typique avec un volume de ²⁵ m3 et un taux de renouvellement d’air par heure, nous pouvons calculer qu’un taux de fuite de 500 g/h créera une atmosphère contenant 40 793 ppm de_CO2 en seulement 250 secondes.

Ce chiffre dépasse le niveau de 40 000 ppm auquel_{le CO2} présente un danger immédiat pour la vie et la santé selon les directives de l’OSHA.

Outre les problèmes de sécurité, les fuites de réfrigérant_CO2 présentent des risques économiques importants, pouvant entraîner un refroidissement inadéquat ne répondant pas aux normes essentielles de sécurité alimentaire ou, dans des cas extrêmes, une défaillance complète du système. De tels incidents peuvent entraîner la détérioration des aliments, ce qui se traduit par un gaspillage important et des conséquences économiques profondes. Pour les produits de grande valeur comme le bœuf vieilli à sec ou la crème glacée de luxe, une seule fuite de réfrigérant non traitée peut entraîner des coûts s’élevant à des dizaines de milliers de dollars.

Sélection d’un détecteur de fuites de_CO2 approprié

La détection du dioxyde de carbone sert une multitude d’objectifs dans divers domaines, allant de la garantie de la qualité de l’air intérieur (IAQ) à la protection des environnements professionnels et à la surveillance des systèmes de réfrigération. Cependant, l’adéquation des dispositifs de surveillance du_CO2 varie considérablement en fonction de l’application envisagée, en particulier lorsqu’il s’agit de détecter des fuites dans les installations de réfrigération.

Lors du processus de sélection d’un détecteur de fuites de CO2, deux facteurs essentiels doivent faire l’objet d’une attention particulière : le temps de réponse et la température de fonctionnement.

Étant donné que les fuites de_CO2 peuvent rapidement s’aggraver et créer des conditions dangereuses, la réactivité d’un détecteur de gaz réfrigérant devient primordiale. Les instruments conçus pour surveiller en continu les variations graduelles des niveaux de_CO2 dans l’atmosphère, couramment utilisés dans les contextes de QAI, peuvent ne pas avoir la réaction rapide requise pour une détection efficace des fuites.

Dans les scénarios de détection de fuites, où une action rapide est cruciale pour empêcher l’apparition de situations dangereuses, un temps de réponse rapide est non seulement indispensable, mais il est également exigé par les normes de sécurité des fluides frigorigènes. Par conséquent, il incombe aux opérateurs d’évaluer minutieusement non seulement le temps de réponse stipulé du capteur intégré dans un détecteur de fuites, mais aussi, et peut-être surtout, le temps de réponse global de l’instrument en tant qu’unité cohésive.

Il convient de noter que les subtilités de conception des dispositifs de détection peuvent influencer de manière significative la vitesse à laquelle le gaz atteint le capteur de_CO2. Par exemple, les configurations qui permettent une exposition directe du capteur à l’atmosphère contrôlée produisent généralement des temps de réponse plus rapides. À l’inverse, dans certains instruments où le gaz doit traverser un tube capillaire avant d’atteindre le capteur, le temps de réponse peut être considérablement allongé, ce qui risque de compromettre l’efficacité de la réactivité inhérente du capteur.

Par conséquent, il est primordial d’assurer une parfaite adéquation entre le temps de réponse du détecteur de gaz et les exigences spécifiques de l’application afin d’exploiter pleinement les avantages attendus de l’appareil. Cela nécessite une évaluation nuancée de la conception et des capacités de l’instrument afin de s’assurer qu’il convient à l’utilisation prévue.

En outre, au-delà des considérations relatives au temps de réponse, la plage de température de fonctionnement du détecteur de_CO2 doit faire l’objet d’un examen minutieux. Compte tenu des divers environnements opérationnels rencontrés dans les installations de réfrigération, y compris les températures extrêmes, il est impératif de choisir un détecteur capable de fonctionner de manière fiable dans la plage de température désignée.

En substance, si les technologies de détection du_CO2 offrent des perspectives et des capacités inestimables dans un large éventail d’applications, lors de la sélection de systèmes de détection de fuites dans les systèmes de réfrigération, il est indispensable de faire preuve de discernement dans le choix des appareils, en tenant compte de facteurs tels que le temps de réponse et la température de fonctionnement, afin de garantir des performances optimales et d’assurer la sécurité du personnel qui travaille avec et autour du système de réfrigération.

Mise en œuvre de la détection du_CO2: Meilleures pratiques et considérations

Pour détecter efficacement le_CO2, il est essentiel de comprendre le comportement de ce gaz. Le_CO2 est légèrement plus dense que l’air, ce qui signifie qu’il a tendance à descendre vers le sol avec le temps. Par conséquent, pour une détection optimale, il est recommandé d’installer les détecteurs de gaz à des niveaux inférieurs, à environ 20 cm du sol. Toutefois, des circonstances spécifiques peuvent justifier des écarts par rapport à cette approche standard.

Par exemple, dans des environnements tels que les chambres froides, où la dynamique du flux d’air est différente, le positionnement du détecteur de gaz sur une paroi latérale dans le flux d’air de retour vers l’évaporateur est souvent considéré comme la stratégie la plus efficace. Ce positionnement permet de détecter rapidement toute présence de_CO2 et de préserver l’intégrité des marchandises stockées.

Le placement stratégique des détecteurs de gaz à proximité des sources de fuites potentielles est un autre aspect essentiel d’une détection efficace du_CO2. Ces sources comprennent les vannes, les brides, les joints et les réducteurs de pression, où les fuites sont plus susceptibles de se produire. En outre, le positionnement des détecteurs à proximité des zones à forte concentration de réfrigérant, telles que les compresseurs, les réservoirs/cylindres de stockage, les tuyaux et les conduits, améliore la sensibilité de la détection.

Il est également essentiel de tenir compte des schémas de circulation de l’air et de la ventilation. Les systèmes de ventilation naturelle et mécanique peuvent avoir un impact sur la dispersion des fuites de gaz dans l’environnement. Étant donné que le_CO2 se disperse relativement lentement, en particulier dans les espaces confinés, la ventilation joue un rôle crucial en déplaçant les nuages de gaz et en facilitant la détection. Placer les détecteurs de gaz dans les voies de circulation d’air garantit une couverture complète et maximise la probabilité d’une détection précoce.

Il convient de noter que la détermination du nombre optimal de capteurs et de leur emplacement précis pour une application donnée n’est pas régie par des règles ou des normes universelles. Il faut au contraire tenir compte des facteurs environnementaux spécifiques et des risques potentiels. Par conséquent, les conseils fournis servent de cadre pour aider les installateurs à prendre des décisions éclairées adaptées à chaque situation unique.

En fin de compte, le respect de toutes les réglementations locales, régionales et nationales est primordial. La conformité garantit non seulement la sûreté et la sécurité des locaux, mais aussi la protection contre les responsabilités potentielles. En mettant en œuvre des systèmes de détection du_CO2 conformément aux meilleures pratiques et aux réglementations, les entreprises peuvent atténuer les risques de manière efficace et maintenir la continuité de leurs activités.

Détection efficace des gaz_{réfrigérants CO2}

L’utilisation du_CO2 dans les applications de vente au détail de produits alimentaires présente des défis pour les opérateurs, dont certains sont similaires à ceux rencontrés lors de l’utilisation de réfrigérants HFC, et d’autres sont nouveaux. La mise en place d’un système de détection des gaz réfrigérants bien conçu et correctement mis en œuvre est un moyen évident d’atténuer le risque de sécurité posé par les fuites de_CO2.

Cela commence par la sélection de capteurs appropriés intégrés dans un détecteur de gaz réfrigérant conçu pour l’application. Une installation bien planifiée, tenant compte du comportement et des caractéristiques du_CO2 en cas de fuite, peut fournir un système de détection de fuites de réfrigérant pleinement efficace, faisant partie de la conception plus large du système de sécurité de la réfrigération.