Le fluide frigorigène : comment fonctionne-t-il et quelle est sa composition ?

Pompes à chaleur, réfrigérateurs ou encore climatiseurs, sont autant d’appareils modernes pour lesquels le fluide frigorigène est vital. R407C, R410, R290… chaque type de fluide frigorigène est choisi selon l’application recherchée. Si sa capacité à changer d’état en fait un excellent candidat au transport de calories, nous verrons que son utilisation est toujours plus réglementée en Europe en raison de ses potentiels effets dévastateurs sur l’atmosphère terrestre.

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Qu’est-ce qu’un fluide frigorigène ? Définition

Le fluide frigorigène est un fluide capable de passer de l’état liquide à gazeux et inversement, en fonction des conditions de pression et de température. Indispensable au fonctionnement d’une pompe à chaleur, c’est lui qui circule entre les 4 éléments principaux du circuit frigorifique que sont l’évaporateur, le compresseur, le détendeur et le condenseur.

La caractéristique recherchée du fluide frigorigène est sa capacité à s’évaporer à basse température ainsi qu’à basse pression, ce qui lui permet d’absorber de la chaleur grâce au caractère endothermique de l’évaporation. Il est ensuite capable de restituer cette chaleur lorsqu’on augmente la pression et la température, car il subit un phénomène de condensation que l’on sait exothermique. Son utilité réside donc dans la captation, le transport, et la restitution des calories depuis un milieu vers un autre.

Comment fonctionne le fluide frigorigène dans une pompe à chaleur ?

Le fluide frigorigène assure le transfert d’énergie entre l’air extérieur et l’intérieur de votre logement. C’est sa capacité à changer d’état rapidement (liquide vers gaz et inversement) qui lui permet d’exploiter efficacement les calories de l’air, même lorsqu’il fait froid.

Le fluide frigorigène passe par 4 grandes étapes : 

L’évaporation

À basse pression et basse température, le fluide frigorigène capte la chaleur présente dans l’air extérieur au niveau de l’évaporateur se trouvant dans l’unité extérieure. Il se transforme alors en gaz.

La compression

Ce gaz est ensuite aspiré puis comprimé par le compresseur. Cette étape augmente fortement la température et la pression du fluide.

La condensation

Une fois chaud et sous haute pression, le fluide libère son énergie au sein du condenseur. Il se condense et redevient liquide en chauffant l’eau ou l’air de votre logement.

La détente

Le fluide liquide passe par le détendeur, ce qui abaisse sa pression et sa température. Il est alors prêt à recommencer un nouveau cycle.

Ce circuit fermé fonctionne en continu tant que la pompe à chaleur est en service. C’est ce qui permet de produire du chauffage ou de la climatisation.

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Quels sont les différents types de fluides frigorigènes ?

Les fluides frigorigènes sont classés en 4 groupes : 

Les composés inorganiques

Les composés inorganiques sont des fluides naturels sans liaison carbone-hydrogène tels que l’eau (nommé R718), le dioxyde de carbone (R744) ou encore l’ammoniac (R717). Mais pour des raisons de toxicité, ou parce qu’il faudrait des pressions trop élevées pour assurer le fonctionnement, leur utilisation reste très rare en comparaison des autres types de fluides.

Les hydrocarbures

Composés de carbone et d’hydrogène, leur faible impact sur l’environnement et leurs bonnes propriétés thermodynamiques en font une alternative à succès, à l’image du R290 (propane) ou encore du R600a (isobutane).

Les hydrocarbures halogénés

Famille de fluides frigorigènes la plus populaire dans l’industrie, elle a évolué avec les différentes réglementations européennes pour s’adapter aux directives visant à protéger l’environnement. On en distingue 3 variantes, dont seule la dernière est encore autorisée à ce jour.

Les ChloroFluoroCarbures (CFC)

Interdits sur le marché depuis 1996 depuis le Protocole de Montréal de 1987, le R11, le R12 ou encore le R113 ont été classés comme produits chimiques appauvrissant la couche d’ozone.

Les HydroChloroFluoroCarbures (HCFC)

Les HCFC tels que le très connu R22 ou le R123 sont venus remplacer les CFC, avec un pouvoir destructeur de l’ozone (PDO) plus faible. Le R22 présentait par exemple un PDO de 0,05 contre un PDO de 1 pour le R12. Les HCFC n’ont été totalement interdits dans l’Union Européenne que depuis le 1er janvier 2015, pour laisser la place aux HCFC et aux HFO.

Les HydroFluoroCarbures (HFC)

Cette troisième génération de fluides hydrocarbures halogénés présente un PDO nul, grâce à une moindre stabilité chimique et surtout à l’absence de l’atome de chlore dans leur composition.

Malheureusement ils ont souvent un potentiel de réchauffement global (PRG) assez élevé à l’image du très répandu R410A et de son PRG de 2088. Cela signifie qu’ils favorisent l’augmentation de l’effet de serre. C’est pourquoi, l’amendement de Kigali de 2016, qui vient étendre la portée du Protocole de Montréal, planifie la disparition progressive des HFC.

Aujourd’hui, nous constatons un remplacement progressif des HFC par des fluides tels que le R290 (propane), dont le PRG est seulement de 3, ou par des HFO.

Les HydroFluoro-Oléfines (HFO)

Les HFO sont la dernière génération de fluides frigorigènes. Leur courte durée de vie dans l’atmosphère et leur très faible PRG en font de bons candidats en tant que fluides respectueux de l’environnement. 

Cependant, les HFO, à l’image du fluide R1234yf contiennent des composés PFAS (substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées) accusés de libérer des TFA (acides trifluoroacétiques), très persistants dans l’environnement. L’accumulation des ces TFA dans l’environnement fait débat, et pousse certains industriels comme Viessmann à défendre activement le passage direct au R290 plutôt que de faire un « détour » par les HFO.

Quelles sont les réglementations en vigueur en France ?

L’usage des fluides frigorigènes est encadré par une réglementation européenne de plus en plus stricte. L’entrée en vigueur du Règlement (UE) 2024/573, communément appelé F-Gaz, marque une nouvelle étape dans la stratégie européenne de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

L’objectif est clair : limiter progressivement l’utilisation des HFC, dont le PRG est particulièrement élevé, afin de réduire leur impact sur le climat.

Cette réglementation concerne directement tous les équipements contenant des fluides frigorigènes, qu’il s’agisse de systèmes de réfrigération, de climatiseurs ou de pompes à chaleur.

À partir de 2025, plusieurs mesures importantes entreront en vigueur. Les fluides frigorigènes présentant un PRG supérieur ou égal à 2 500 seront interdits dans les systèmes de réfrigération commerciale neufs, ce qui concerne notamment des fluides comme le R404A ou le R507.

Ces interdictions seront ensuite étendues à d’autres applications, notamment à la climatisation et aux pompes à chaleur dès 2026. À plus long terme, la réglementation prévoit la disparition quasi complète des HFC vierges d’ici 2050.

En parallèle, les exploitants sont soumis à des obligations en matière d’installation, d’entretien et de suivi des équipements : contrôle régulier de l’étanchéité des circuits, tenue d’un registre des fluides utilisés, traçabilité des interventions et certification obligatoire des opérateurs. Ces exigences visent à prévenir les fuites, réduire les émissions et garantir la conformité des installations.

Quelles sont les principes d’entretien et de maintenance en présence d’un fluide frigorigène ?

L’entretien des installations contenant un fluide frigorigène est encadré par une réglementation stricte afin de prévenir les fuites, limiter les émissions et garantir la sécurité des équipements.

Ces opérations doivent être réalisées par un personnel habilité, titulaire d’une attestation de capacité. Cette obligation concerne la mise en service, la maintenance, la récupération et la recharge des circuits frigorifiques.

Contrôle d’étanchéité et registre réglementaire

Dès leur mise en service, les équipements contenant plus de 2 kg de fluide frigorigène doivent faire l’objet d’un contrôle d’étanchéité réalisé par un professionnel certifié. En cas de fuite, la réparation doit être effectuée dans un délai maximum de 4 jours, suivie d’un nouveau contrôle dans le mois qui suit.

Toutes les interventions sont consignées dans un registre réglementaire qui mentionne notamment :

• le type et la quantité de fluide ;
• les résultats des contrôles d’étanchéité ;
• les opérations de maintenance et de recharge ;
• les coordonnées de l’opérateur agréé.

Fréquence des contrôles

La fréquence des contrôles dépend de la quantité équivalente CO₂ (TeqCO₂) contenue dans l’installation, et non plus seulement de la masse de fluide :

• de 5 à 50 TeqCO₂ : contrôle annuel sans détecteur ou tous les deux ans avec détecteur ;
• de 50 à 500 TeqCO₂ : tous les 6 mois sans détecteur, tous les ans avec détecteur ;
• au-delà de 500 TeqCO₂ : tous les 3 mois sans détecteur, tous les 6 mois avec détecteur.

Marquage obligatoire et contrôle de conformité

Chaque équipement contenant un fluide frigorigène doit être clairement étiqueté de manière indélébile, en indiquant la nature du fluide, sa quantité en kilos, son équivalent CO₂ et la mention réglementaire relative aux gaz à effet de serre fluorés.

Une étiquette bleue certifie la conformité après contrôle, tandis qu’une étiquette rouge signale une fuite non réparable et impose la mise hors service de l’installation.

Le non-respect de ces obligations peut entraîner des sanctions importantes, allant jusqu’à 75 000 € d’amende et deux ans d’emprisonnement, ainsi que 1 500 € par infraction en cas d’absence d’attestation ou de déclaration.

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