Méthodes de calcul applicables aux installations industrielles
Évaluation des risques liés aux fluides frigorigènes naturels

Froid industriel et alimentaire, réfrigérateurs domestiques, contrôle des ambiances et climatisation... autant d’applications qui font partie de notre quotidien. Produire du froid est devenu indispensable et évident dans notre société moderne, tant du point de vue de la sécurité alimentaire (préservation des stocks et maintien de leurs qualités sanitaire, organoleptique et nutritionnelle) que du bien-être des hommes (climatisation et traitement des ambiances).

Dans la grande majorité des applications, les systèmes de production de froid actuellement employés sont basés sur l’utilisation de cycles à compression de vapeur et changement de phase d’un fluide frigorigène. Jusqu’à présent, les frigorigènes de la famille des hydrocarbures halogénés (CFC, HCFC) étaient largement utilisés, principalement en raison de leur aspect sécuritaire (non toxiques et ininflammables) et de leurs bonnes performances thermodynamiques. Parallèlement, d’autres fluides dits « naturels », plus délicats à manipuler mais plus performants d’un strict point de vue thermodynamique sont également utilisés sur sites industriels : il s’agit de l’ammoniac (très largement utilisé en agroalimentaire) et d’hydrocarbures (applications en chimie et pétrochimie).

Depuis quelques années, en raison de leur impact sur l’environnement (destruction de la couche d’ozone et effet de serre), l’utilisation des frigorigènes halogénés se voit progressivement contingentée. Dans ce contexte, le recours aux frigorigènes « naturels » devient une solution possible.

Mais cette solution reste à envisager avec prudence en raison des risques technologiques qui sont associés à ces fluides : inflammabilité, explosivité et toxicité. De façon à pouvoir juger de l’opportunité de l’utilisation de ces fluides, l’évaluation des risques qui leur sont associés est un préalable indispensable. Les méthodes à employer pour cette évaluation dépendent de la quantité de fluide mise en œuvre.

Ainsi, à l’échelle industrielle pour laquelle des risques majeurs sont à craindre, un certain retour d’expérience et de nombreuses études ont permis de mettre en place une approche rigoureuse. La description de cette approche fait l’objet de la première partie de cet article. Elle s’inscrit dans le cadre de la législation sur les installations classées au titre de la protection de l’environnement.

La deuxième partie de l’article traite des risques associés à l’utilisation de frigorigènes « naturels » à l’échelle typique des installations frigorifiques :

• dans le cas des hydrocarbures où l’on rencontre rarement de grosses charges en fluide (quelques dizaines de grammes dans le cas d’appareils domestiques, à quelques kilogrammes pour des applications commerciales), l’application des méthodes développées pour des installations industrielles n’est pas conseillée (absence de données expérimentales, modèles et scénarios non validés à cette échelle). Dans ce cas, il est proposé des méthodes permettant une évaluation approximative des ordres de grandeur du risque associé à ces petites installations ;

• dans le cas de l’ammoniac où l’on rencontre fréquemment des installations contenant quelques centaines de kilogrammes à quelques tonnes de fluide, une méthode d’évaluation rapide des périmètres de sécurité à afficher dans le cadre de la législation sur les installations classées est proposée.