FR3139342A1 - Heat transfer fluid for on-board refrigeration systems. - Google Patents
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Abstract
Fluide caloporteur pour des systèmes de réfrigération embarqués. L’invention porte sur l’utilisation du gaz R1234ZE en tant que fluide réfrigérant, notamment dans un matériel comprenant un système de réfrigération embarqué. Figure pour l’abrégé : pas de figure.Heat transfer fluid for on-board refrigeration systems. The invention relates to the use of R1234ZE gas as a refrigerant, in particular in equipment comprising an on-board refrigeration system. Figure for abstract: no figure.
Description
La présente invention se rapporte aux matériels comportant des systèmes de réfrigération embarqués. Il se rapporte plus particulièrement aux fluides frigorigènes utilisés dans de tels matériels. Parmi ces matériels, on connait, notamment, les réfrigérateurs, les congélateurs, les machines à glaçons et les fontaines d’eau froide, les vitrines et meubles froids. Le système de réfrigération fait partie intégrante du matériel et il est déplaçable en une seule fois avec ce matériel.The present invention relates to equipment comprising on-board refrigeration systems. It relates more particularly to refrigerants used in such equipment. Among these materials, we know, in particular, refrigerators, freezers, ice makers and cold water fountains, display cases and cold furniture. The refrigeration system is an integral part of the equipment and can be moved in one go with this equipment.
Le système de réfrigération comprend un circuit fermé dans lequel circule un fluide frigorigène dont on utilise le passage d’une phase liquide à une phase gazeuse pour produire du froid utilisé dans le matériel. Le fluide frigorigène est généralement un gaz, c’est-à-dire qu’à température et pression normales, il est sous une forme gazeuse.The refrigeration system includes a closed circuit in which a refrigerant circulates, the transition from a liquid phase to a gas phase being used to produce cold used in the equipment. Refrigerant is generally a gas, meaning that at normal temperature and pressure it is in a gaseous form.
Parmi ces gaz on a longtemps utilisé des chlorofluorocarbones (CFC) qui se sont révélés nuisibles à la couche d’ozone de l’atmosphère. Ils sont en outre de puissants gaz à effet de serre. Ils ont pour cela été interdits par le protocole de Montréal (1987). Ils ont notamment été remplacés par des hydrofluorocarbure (HFC). Cependant, ces gaz sont aussi de puissants gaz à effet de serre ; la règlementation F-GAS (n°5172-014) entrée en vigueur le 01/01/2015 et relatif aux fluides frigorigènes vise à la réduction progressive de mise sur le marché des HFC, et à interdire certains autres fluides.Among these gases, chlorofluorocarbons (CFCs) have long been used, which have proven to be harmful to the ozone layer of the atmosphere. They are also powerful greenhouse gases. They were therefore banned by the Montreal Protocol (1987). They have notably been replaced by hydrofluorocarbons (HFCs). However, these gases are also powerful greenhouse gases; the F-GAS regulation (n°5172-014) which came into force on 01/01/2015 and relating to refrigerants aims to gradually reduce the marketing of HFCs, and to ban certain other fluids.
De nouveaux fluides ont donc été proposés. Ils doivent avoir un Potentiel de Réchauffement Global (PRG) faible ; le sigle PRG, correspond au sigle GWP, de l’anglais (Global Warning Potential). Ainsi, le PRG doit être inférieur à 150.New fluids have therefore been proposed. They must have a low Global Warming Potential (GWP); the acronym PRG corresponds to the acronym GWP (Global Warning Potential). Therefore, the GWP must be less than 150.
L’interdiction progressive des gaz ayant un PRG supérieur à 150, a ainsi vu naitre sur le marché des gaz peu impactant pour le réchauffement de la planète et la réduction de la couche d’ozone. Ces gaz de nouvelle génération vers lesquels se sont tournés les fabricants de matériels utilisant un fluide frigorigène se révèlent généralement dangereux notamment par leur haut degré d’inflammabilité.The progressive ban on gases with a GWP greater than 150 has thus seen the emergence on the market of gases with little impact on global warming and the reduction of the ozone layer. These new generation gases to which manufacturers of equipment using refrigerant have turned are generally dangerous, particularly due to their high degree of flammability.
Actuellement il existe une classification internationale des fluides frigorigènes en fonction de leur inflammabilité :Currently there is an international classification of refrigerants based on their flammability:
- A1 : fluides non inflammable- A1: non-flammable fluids
- A2L : fluides légèrement inflammables- A2L: slightly flammable fluids
- A2 : fluides inflammables- A2: flammable fluids
- A3 : fluides hautement inflammables et explosifs- A3: highly flammable and explosive fluids
On connait ainsi les gaz suivants :We thus know the following gases:
- R455A : il est classé A2L et possède un PRG de 146. Il est donc inflammable et son PRG est proche de la limite supérieure acceptable ;- R455A: it is classified A2L and has a GWP of 146. It is therefore flammable and its GWP is close to the upper acceptable limit;
- R454C: il est classé A2L et possède un PRG de 146. Il est donc inflammable et son PRG est proche de la limite supérieure acceptable ;- R454C: it is classified A2L and has a GWP of 146. It is therefore flammable and its GWP is close to the upper acceptable limit;
- R1234YF: il est classé A2L et possède un PRG de 4. Il est donc inflammable, même si son PRG particulièrement faible Il est utilisé pour la climatisation dans les automobiles ;- R1234YF: it is classified A2L and has a GWP of 4. It is therefore flammable, even if its GWP is particularly low. It is used for air conditioning in automobiles;
-R290 (Propane) : il est classé A3. Il est donc particulièrement dangereux ; il utilisé dans la plupart des cas pour tous les équipements embarqués (notamment les réfrigérateurs, les congélateurs, les vitreries réfrigérées, les machines à glaçons et les fontaines d’eau froide). Du fait de sa dangerosité, ce gaz est très limité en poids de charge à 150g maxi par circuit, et, conformément à la règlementation des établissements recevant du public, l’ensemble des charges additionnées ne peut dépasser un poids total de 1.250 kg.-R290 (Propane): it is classified A3. It is therefore particularly dangerous; it is used in most cases for all on-board equipment (notably refrigerators, freezers, refrigerated glassware, ice makers and cold water fountains). Due to its dangerousness, this gas is very limited in load weight to 150g maximum per circuit, and, in accordance with the regulations for establishments open to the public, all the added loads cannot exceed a total weight of 1,250 kg.
- R600A et R600 (iso butane) : il est classé A3 et possède un PRG de 4. Comme le propane, il est donc très dangereux, même si son PRG est particulièrement faible. Il est utilisé dans la réfrigération domestique, mais aussi sur des installations avec groupe embarqué pour les petits appareils en établissement recevant du public ; il a les mêmes inconvénients et contraintes que le propane (R290).- R600A and R600 (iso butane): it is classified A3 and has a GWP of 4. Like propane, it is therefore very dangerous, even if its GWP is particularly low. It is used in domestic refrigeration, but also on installations with on-board unit for small appliances in establishments open to the public; it has the same disadvantages and constraints as propane (R290).
On note que les R290, R600A et R600 sont des gaz d’origine fossile, c’est à dire issu de la distillation du pétrole brut par purification des gaz nature ou séparation des gaz de pétrole liquéfié.We note that R290, R600A and R600 are gases of fossil origin, that is to say resulting from the distillation of crude oil by purification of natural gases or separation of liquefied petroleum gases.
Un but de l’invention, est de proposer un fluide caloporteur qui présente à la fois une faible dangerosité en même temps qu’un faible potentiel de réchauffement global (PRG), tout en étant adapté à l’usage dans des groupes frigorifiques embarquées, notamment pour des matériels à usage domestique ou dans des établissements recevant du public. On note que l’on se réfère ici aux règlementions de la communauté européenne.An aim of the invention is to propose a heat transfer fluid which presents both low danger and a low global warming potential (GWP), while being suitable for use in on-board refrigeration units, particularly for equipment for domestic use or in establishments open to the public. Please note that we are referring here to the regulations of the European community.
Pour résoudre ce problème, et en premier lieu, l’invention propose un procédé dans lequel on utilise le gaz R1234ZE en tant que fluide frigorigène. Avantageusement, on utilise le gaz R1234ZE en tant que fluide frigorigène dans un matériel destiné à produire du froid comprenant un système de réfrigération embarqué. Ce matériel peut être dans la liste suivante :To solve this problem, and first of all, the invention proposes a process in which R1234ZE gas is used as a refrigerant. Advantageously, R1234ZE gas is used as a refrigerant in equipment intended to produce cold comprising an on-board refrigeration system. This material may be in the following list:
- les armoires froides positives ou négatives- positive or negative cold cabinets
- les machines à glaçons ;- ice makers;
- les vitrines réfrigérées ;- refrigerated display cases;
- les meubles réfrigérés ;- refrigerated cabinets;
- les fontaines à eau branchées à un réseau, ou pas ;- water fountains connected to a network, or not;
- les cellules de refroidissements rapides de capacité variable ;- rapid cooling cells of variable capacity;
- les armoires froides mobiles de maintien en température ; et,- mobile cold temperature maintenance cabinets; And,
- les pompes à chaleurs de petites et moyennes puissances, y compris les pompes à chaleurs des lave-vaisselles professionnels.- small and medium power heat pumps, including heat pumps for professional dishwashers.
En deuxième lieu, l’invention porte sur un matériel mettant en œuvre un procédé selon l’invention.Secondly, the invention relates to equipment implementing a method according to the invention.
Plusieurs modes d’exécution de l’invention seront décrits ci-après, à titre d’exemples non limitatifs.Several modes of execution of the invention will be described below, by way of non-limiting examples.
Le gaz nommé HFO-1234ze (ci-après R-1234ZE) est une hydrofluoroléfine de formule chimique :The gas named HFO-1234ze (hereinafter R-1234ZE) is a hydrofluoroolefin with the chemical formula:
trans-1,3,3,3-Tetrafluoroprop-1-enetrans-1,3,3,3-Tetrafluoroprop-1-ene
Ce gaz est classé A2L et a un PRG de 7/1, suivant les données fournies par l’organisme de classement. Il est utilisé pour la propulsion et l’injection, notamment pour l’injection de polyuréthane en phase liquide. Il n’est pas utilisé en réfrigération commerciale.This gas is classified A2L and has a GWP of 7/1, according to the data provided by the classification body. It is used for propulsion and injection, particularly for the injection of polyurethane in the liquid phase. It is not used in commercial refrigeration.
Après étude des capacités thermodynamiques du gaz R1234ZE, il nous est apparu qu’il peut remplir la fonction de gaz réfrigérant, non issu de produits fossiles, avec un PRG inférieur à 5 tout en évitant le classement A3 (explosif et très inflammable). Bien que classé A2L (légèrement inflammable) ce gaz a la particularité de ne pas être inflammable (soit classé en catégorie A1) jusqu’à une température ambiante de 30.0 °C. Ce gaz est donc plus avantageux que les R290, R600A et R600, précédemment cité, sur tous les critères.After studying the thermodynamic capacities of R1234ZE gas, it appeared to us that it can fulfill the function of a refrigerant gas, not derived from fossil products, with a GWP less than 5 while avoiding the A3 classification (explosive and very flammable). Although classified A2L (slightly flammable), this gas has the particularity of not being flammable (classified in category A1) up to an ambient temperature of 30.0 °C. This gas is therefore more advantageous than R290, R600A and R600, previously mentioned, on all criteria.
Le R1234ZE est un gaz pur. Des essais dans une armoire froide de 700 litres et dans une armoire froide de 1400 litres (armoires HIBER M70TNN et M140 TNN) ont démontré que le R1234ZE a de bons résultats, tant en stabilité qu’en réfrigération. Ces résultats sont similaires à ceux du Gaz R134A, lui aussi un gaz pur, mais désormais interdit pour tous les matériels neufs mis sur le marché depuis le 1erjanvier 2022.R1234ZE is a pure gas. Tests in a 700 liter cold cabinet and in a 1400 liter cold cabinet (HIBER M70TNN and M140 TNN cabinets) have demonstrated that R1234ZE has good results, both in stability and in refrigeration. These results are similar to those of R134A gas, also a pure gas, but now banned for all new equipment placed on the market since January 1 , 2022.
On va maintenant décrire plus précisément les étapes d’essais réalisés. Chaque essai est pratiqué en atelier. Dans l’exemple décrit ci-dessous, il s’agit de l’armoire de 700 litres nominaux (armoire HIBER M70TNN). Les résultats des tests avec le gaz R1234ZE sont comparés avec des tests identiques effectués sur la même armoire dans sa configuration d’origine, préalablement à sa modification et son adaptation à l’usage du gaz R1234ZE. Le fluide réfrigérant utilisé à l’origine dans l’armoire est le R134A.We will now describe the test stages carried out in more detail. Each test is carried out in the workshop. In the example described below, this is the cabinet with a nominal 700 liters (HIBER M70TNN cabinet). The results of the tests with R1234ZE gas are compared with identical tests carried out on the same cabinet in its original configuration, prior to its modification and adaptation to the use of R1234ZE gas. The refrigerant originally used in the cabinet is R134A.
Etape 1 :Step 1 :
- Récupération du gaz réfrigérant d’origine (ici le R134A), et dépose du compresseur d’origine.- Recovery of the original refrigerant gas (here R134A), and removal of the original compressor.
Etape 2 :2nd step :
Mise en place d’un compresseur de même puissance, adapté à l’usage du gaz R1234ZE. Ce compresseur est en configuration A2L, c’est à dire qu’il est configuré pour fonctionner avec un gaz réfrigérant légèrement inflammable. Ainsi, l’armoire reste conforme aux exigences d’un usage avec le gaz R1234ZE dans un établissement recevant du public.Installation of a compressor of the same power, adapted to the use of R1234ZE gas. This compressor is in A2L configuration, meaning it is configured to operate with a slightly flammable refrigerant gas. Thus, the cabinet remains compliant with the requirements for use with R1234ZE gas in an establishment open to the public.
Etape 3 :Step 3:
Mise au vide absolu pendant 24 heures du circuit frigorifique afin de détecter d’éventuelles fuites.Absolute vacuum for 24 hours of the refrigeration circuit in order to detect possible leaks.
Etape 4 :Step 4:
Après vérification qu’aucune fuite n’est présente, injection dans le circuit du gaz R1234ZE avec la même valeur, c’est à dire un même poids de gaz que pour le R134A, soit une charge de 285g.After checking that no leak is present, injection of R1234ZE gas into the circuit with the same value, i.e. the same weight of gas as for R134A, i.e. a load of 285g.
Etape 5 :Step 5:
Un premier essai est effectué avec une détente capillaire ; deux tours ont été ajoutés au système de détente par capillaire de façon à valider le temps de descente en température de l’armoire.A first test is carried out with a capillary relaxation; two turns were added to the capillary expansion system in order to validate the cabinet temperature drop time.
Un deuxième essai a été effectuée en remplaçant le système de détente capillaire par un détendeur.A second test was carried out by replacing the capillary expansion system with a regulator.
Etape 6 – test de la durée de descente initiale :Step 6 – initial descent time test:
La température ambiante à l’extérieur de l’armoire étant de 35 degrés Celsius, la descente initiale depuis cette température de +35°C à + 2°C, la durée constatée a été de 24 minutes. Cette durée est inférieure de 5 minutes de moins qu’avec le gaz d’origine R134A.The ambient temperature outside the cabinet being 35 degrees Celsius, the initial drop from this temperature from +35°C to + 2°C, the duration observed was 24 minutes. This duration is 5 minutes less than with the original R134A gas.
Etape 7 – test d’ouverture de portes :Step 7 – door opening test:
Lors d’un test simulant des ouvertures de porte pour le remplissage en denrées alimentaires on a constaté des remontés de température normales, comprises entre +2°C à + 8°C en instantané. Les produits entrés dans l’armoire étaient à 3°C. Le temps de redescente au niveau du point de consigne a été de 8 minutes soit 1 minutes de moins qu’avec le R134A. Les températures ambiantes sont restées en dessous de 30°C, soit des températures pour lesquelles pour le R1234ZE est classé. Dans le cadre de cet essai, l’usage d’un compresseur en configuration A2L est donc surabondant.During a test simulating door openings for filling with foodstuffs, normal temperature rises were observed, between +2°C to +8°C instantly. The products entered into the cabinet were at 3°C. The time to return to the set point was 8 minutes, or 1 minute less than with R134A. Ambient temperatures remained below 30°C, temperatures for which R1234ZE is classified. As part of this test, the use of a compressor in A2L configuration is therefore excessive.
Etape 8 : Analyse des résultats de l’essai.Step 8: Analysis of the test results.
Cet essai démontre que le gaz R1234ZE possède les qualités thermodynamiques nécessaires à la production de froid. Ces capacités thermodynamiques sont très proches de celle d’un gaz d’origine fossile, sans en avoir les inconvénients. En particulier, le gaz R1234ZE, compte tenu de sa faible dangerosité, et même de son absence totale de dangerosité pour des températures ambiantes, ne nécessite pas les procédures complexes longues et couteuses d’intervention et de maintenance sur le système de réfrigération, notamment pour remplacer le compresseur.This test demonstrates that R1234ZE gas has the thermodynamic qualities necessary for the production of cold. These thermodynamic capacities are very close to those of a gas of fossil origin, without having the disadvantages. In particular, R1234ZE gas, given its low danger, and even its total absence of danger for ambient temperatures, does not require complex, long and costly intervention and maintenance procedures on the refrigeration system, particularly for replace the compressor.
Les mêmes résultats sont obtenus dans le premier essai, avec le système de détente capillaire et dans le deuxième essai, avec le détendeurThe same results are obtained in the first test, with the capillary expansion system and in the second test, with the regulator
Tous les tests effectués sur des équipements procédant un groupe embarqué, nous ont montré tant sur le plan écologique que sur le plan de la sécurité, un résultat au moins équivalent au R290 (Propane), sans en avoir les inconvénients. En particulier, les gaz d’origine fossile sont limités en volumes de charge par circuit à 150g maximum et à 1,250kg toutes charges additionnées dans un établissement recevant du public, quelles que soient les dimensions de cet établissement. Compte tenu de son très faible PRG, le gaz R1234ZE n’est pas tenu à ces limitations.All the tests carried out on equipment using an on-board unit have shown us, both ecologically and in terms of safety, a result at least equivalent to R290 (Propane), without having the disadvantages. In particular, gases of fossil origin are limited in charge volumes per circuit to a maximum of 150g and to 1,250kg all charges added in an establishment open to the public, whatever the dimensions of this establishment. Given its very low GWP, R1234ZE gas is not subject to these limitations.
Bien que de façon très surprenante le gaz R1234Ze n’ait jamais été utilisé en tant que fluide réfrigérant pour remplacer le propane (R290), il est tout aussi performant et n’en présente pas les inconvénients relatifs à la sécurité et à l’effet de serre.Although very surprisingly, R1234Ze gas has never been used as a refrigerant to replace propane (R290), it is just as efficient and does not present the disadvantages relating to safety and effect. Greenhouse.
L’utilisation du gaz R1234ZE, notamment dans des matériels ayant un système de réfrigération embarqué, particulièrement pour des matériels domestiques ou utilisables dans des établissements recevant du public.The use of R1234ZE gas, in particular in equipment with an on-board refrigeration system, particularly for domestic equipment or used in establishments open to the public.
Il apparait donc que le champ d’utilisation du gaz R1234ZE comprend notamment un usage en tant que fluide frigorigène pour :It therefore appears that the scope of use of R1234ZE gas includes in particular use as a refrigerant for:
- les armoires froides positives et négatives- positive and negative cold cabinets
- les machines à glaçons ;- ice makers;
- les vitrines réfrigérées ;- refrigerated display cases;
- les meubles réfrigérés ;- refrigerated cabinets;
- les fontaines à eau branchée à un réseau, ou pas ;- water fountains connected to a network, or not;
- les cellules de refroidissements rapides de capacité variable ;- rapid cooling cells of variable capacity;
- les armoires froides mobiles de maintien en température ;- mobile cold temperature maintenance cabinets;
- les pompes à chaleurs de petites et moyennes puissances, y compris les pompes à chaleurs des lave-vaisselles professionnels ; et,- small and medium power heat pumps, including heat pumps for professional dishwashers; And,
- les groupes à distances pour les chambres froides et locaux à températures dirigées.- remote groups for cold rooms and controlled temperature rooms.
Plus généralement, le champ d’utilisation du gaz R1234ZE s’étend à tous les matériels destinés à produire du froid disposant d’un système de réfrigération embarqué.More generally, the scope of use of R1234ZE gas extends to all equipment intended to produce cold with an on-board refrigeration system.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Au contraire, l'invention est définie par les revendications qui suivent.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described. On the contrary, the invention is defined by the claims which follow.
Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.It will indeed appear to those skilled in the art that various modifications can be made to the embodiments described above, in light of the teaching which has just been disclosed to him.
Claims (6)
- les armoires froides
- les machines à glaçons ;
- les vitrines réfrigérées ;
- les meubles réfrigérés ;
- les fontaines à eau branchée à un réseau, ou pas ;
- les cellules de refroidissements rapides de capacité variable ;
- les armoires froides mobiles de maintiens en température ; et,
- les pompes à chaleurs de petites et moyennes puissances, y compris les pompes à chaleurs des lave-vaisselles professionnels.Method according to claim 2, characterized in that the equipment is included in the following list:
- cold cabinets
- ice makers;
- refrigerated display cases;
- refrigerated cabinets;
- water fountains connected to a network, or not;
- rapid cooling cells of variable capacity;
- mobile cold cabinets for maintaining temperature; And,
- small and medium power heat pumps, including heat pumps for professional dishwashers.
- les armoires froides
- les machines à glaçons ;
- les vitrines réfrigérées ;
- les meubles réfrigérés ;
- les fontaines à eau branchée à un réseau, ou pas ;
- les cellules de refroidissements rapides de capacité variable ;
- les armoires froides mobiles de maintiens en température ; et,
- les pompes à chaleurs de petites et moyennes puissances, y compris les pompes à chaleurs des lave-vaisselles professionnels.
.Equipment according to claim 5, characterized in that it is included in the following list:
- cold cabinets
- ice makers;
- refrigerated display cases;
- refrigerated cabinets;
- water fountains connected to a network, or not;
- rapid cooling cells of variable capacity;
- mobile cold cabinets for maintaining temperature; And,
- small and medium power heat pumps, including heat pumps for professional dishwashers.
.
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR2208812A FR3139342A1 (en) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | Heat transfer fluid for on-board refrigeration systems. |
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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Citations (4)
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2022
- 2022-09-02 FR FR2208812A patent/FR3139342A1/en active Pending
-
2023
- 2023-08-28 WO PCT/EP2023/073481 patent/WO2024046945A1/en unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KABEEL A E ET AL: "Comparative experimental study of low GWP alternative for R134a in a walk-in cold room", INTERNATIONAL JOURNAL OF REFRIGERATION, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 69, 15 June 2016 (2016-06-15), pages 303 - 312, XP029667394, ISSN: 0140-7007, DOI: 10.1016/J.IJREFRIG.2016.06.017 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024046945A1 (en) | 2024-03-07 |
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