Systèmes transcritiques au CO2 (R744) : un guide pratique de maintenance | CO2piping.com

Ce qui change avec le CO2

Le R744 se comporte différemment des HFC aux deux extrémités de sa plage. Le point critique est situé à 31 °C et 73,8 bar. Les jours de chaleur, le rejet de chaleur dans le gaz cooler se produit au-dessus de cette pression, de sorte que le frigorigène ne se condense pas mais se refroidit en tant que fluide supercritique. C'est ce qu'on appelle le fonctionnement transcritique ^[1]. Le point triple est à -56,6 °C et 5,2 bar (absolus). En dessous de cette pression, il n'y a pas de liquide, seulement du solide et du gaz, de sorte que le CO2 détendu ou purgé de manière excessive se transforme en neige carbonique à environ -78 °C ^[1][4].

Un supermarché ou un système industriel typique comprend un gaz cooler du côté haute pression, un receiver (réservoir de liquide) à pression intermédiaire et des compresseurs pour la basse et la moyenne température. Le gaz de flash formé lors de la détente est géré par une vanne de dérivation ou par un compresseur parallèle, ce qui est plus efficace dans les climats chauds ^[8]. Les calculateurs de tuyauterie en cuivre et en acier pour le CO2 dimensionnent la tuyauterie pour ces pressions.

Sécurité avant de commencer

• Asphyxie. Le CO2 est inodore et plus lourd que l'air, il s'accumule donc dans les points bas des salles des machines, des fosses et des chambres froides. La limite d'exposition sur 8 heures est de 5 000 ppm ^[2]. À environ 10 % dans l'air, une personne peut perdre connaissance en moins d'une minute ^[4].
• Limite pratique. Le CO2 est de classe A1 et la limite pratique selon la norme EN 378 est de 0,1 kg/m3 ^[4][7]. Si une fuite peut la dépasser dans un espace occupé, une détection permanente avec alarme est requise ^[2]. Montez le détecteur en position basse, et non à hauteur de respiration ^[3].
• Détente de pression. Les soupapes de sûreté du receiver et d'autres récipients peuvent se déclencher en cas de défaut, par exemple après une coupure de courant. La sortie doit aller à l'extérieur, et de la neige carbonique peut s'y former ^[2]. Voir l'article sur les dispositifs de décharge selon la norme EN 13136.
• Pression à l'arrêt. Un système à l'arrêt se réchauffe et monte en pression. Sur certains systèmes, la pression à l'arrêt est supérieure à la pression d'aspiration nominale maximale. Un refroidissement auxiliaire ou une soupape de sûreté la limite alors ^[2][3]. Lisez la pression avant d'ouvrir quoi que ce soit.
• EPI. Portez des gants et des lunettes de protection. Le contact avec du CO2 solide ou liquide provoque des brûlures par le froid ^[2][4]. Utilisez un détecteur de CO2 personnel lorsque vous travaillez dans des espaces exigus ^[4].

Étapes de maintenance

1. Évaluer la situation. Lisez les pressions, vérifiez que le détecteur fonctionne et que la pièce est ventilée. Réalisez une analyse des risques du travail avant de commencer ; cela fait partie de ce qu'un technicien certifié doit être capable de faire ^[6].
2. Utiliser des équipements homologués. Les flexibles, manomètres, blocs de manomètres et équipements de récupération doivent être adaptés à la pression de la partie à laquelle vous vous connectez. Utilisez des flexibles haute pression équipés d'un câble anti-fouet ^[2][4].
3. Isoler et récupérer. Isolez la section, avec un chemin de décharge pour tout liquide susceptible d'être piégé. Récupérez le CO2 dans une bouteille appropriée. Si la purge ne peut être évitée, purgez à l'extérieur, loin des personnes, et surveillez la pression. Copeland conseille de purger sous forme liquide pour éviter la neige carbonique ^[2].
4. Tester. Effectuez un test de pression avec de l'azote sec, d'abord en résistance puis en étanchéité. Le guide Danfoss indique 1,43 × PS comme pression d'essai ^[1] ; les détails se trouvent dans le guide des essais de pression. Faites ensuite un contrôle des fuites avec un détecteur de CO2, puisque le CO2 est déjà présent dans l'air ^[3]. Voir le guide de recherche de fuites.
5. Tirer au vide. Le CO2 tolère très peu d'eau : environ 10 ppm constituent un maximum approprié, et l'eau libre génère des cristaux de glace et des acides. Tirez au vide minutieusement ; un filtre déshydrateur à tamis moléculaire aide ^[1]. Voir le guide du tirage au vide.
6. Rompre le vide avec de la vapeur. Après le tirage au vide, le système est en dessous du point triple. Charger du liquide crée alors de la neige carbonique. Chargez de la vapeur jusqu'à ce que la pression soit supérieure au point triple et conformément aux instructions du fabricant, puis seulement passez au liquide ^[2][3].
7. Charger lentement. La pression maximale de certains systèmes, tels que les systèmes en cascade et certaines parties des systèmes booster, est inférieure à la pression de la bouteille. Chargez lentement pour que les soupapes de sûreté ne s'ouvrent pas ^[2].
8. Vérifier et documenter. Démarrez le système et vérifiez les pressions, la consigne du gaz cooler et la pression du receiver par rapport au manuel. Rédigez le rapport de maintenance.

Règles dans l'UE

• Le R744 n'est pas un F-gas. Le règlement sur les F-gases couvre les substances énumérées dans ses annexes I et II, et le CO2 n'en fait pas partie ^[5]. L'obligation de contrôle des fuites de l'article 5 s'applique aux équipements contenant ces gaz ^[5], elle ne s'applique donc pas à un système fonctionnant exclusivement au CO2.
• La compétence reste requise. L'article 10 du règlement (UE) 2024/573 exige une certification pour l'installation, la maintenance, la réparation et le démantèlement, et couvre les solutions de remplacement pertinentes aux F-gases, y compris les frigorigènes naturels ^[5]. Le règlement d'exécution (UE) 2024/2215 définit les types : A1 et A2 pour les F-gases et les hydrocarbures, B pour le CO2, C pour l'ammoniac (article 3, paragraphe 2). Sauf dérogation, le détenteur doit posséder le certificat correspondant à l'activité ^[6].
• Ce que couvre l'examen B. L'examen comprend les tests de pression et de vide, la récupération et la charge en toute sécurité du R744, l'analyse des risques, la détection de gaz et les EPI, ainsi que la neige carbonique formée au point triple (annexe I, point 13) ^[6]. Le brasage peut être effectué par une personne disposant de la qualification nationale sous supervision (article 3, paragraphe 3, point a) ^[6].
• Équipements sous pression et sécurité. La directive 2014/68/UE relative aux équipements sous pression et la norme EN 378 s'appliquent au système quel que soit le frigorigène, et les règles d'inspection nationales peuvent ajouter des exigences. Voir les articles sur la DESP et sur la norme EN 378. La nécessité et les modalités d'obtention du certificat B sont décidées par chaque État membre, veuillez donc consulter l'article national.

Pannes typiques et où chercher ensuite

Les pannes se détectent mieux en comparant les relevés de pression et de température avec les consignes du régulateur de centrale, par exemple les régulateurs Danfoss AK-PC 782 ou Carel. Les noms des paramètres et les codes d'alarme diffèrent selon les fabricants. Consultez l'application de dépannage et le manuel du régulateur au lieu de deviner.

Liste de contrôle

• Certificat valide pour le CO2 (type B dans l'UE) et analyse des risques réalisée.
• Détecteur opérationnel, local ventilé, gants, lunettes et détecteur personnel utilisés.
• Pressions lues avant l'ouverture ; pression à l'arrêt prise en compte.
• Flexibles, bloc manométrique et équipement de récupération adaptés à la pression.
• Aucun liquide piégé entre des vannes fermées.
• Vapeur en premier lors de la charge d'un système vidé, puis liquide.
• Test de pression, recherche de fuites et tirage au vide effectués et enregistrés.
• Sorties des soupapes de sûreté dégagées et conduites à l'extérieur.