Comprendre les différences entre les types de réfrigérants pour réfrigérateurs

Les équipements frigorifiques modernes sont indispensables à la conservation des aliments. Or, les fluides frigorigènes tels que le R134a, le R290, le R404a, le R600a et le R507 ont des applications très différentes. Le R290 est couramment utilisé dans les vitrines réfrigérées pour boissons, tandis que le R143a est fréquemment employé dans les petites caves à bière. Le R600a est généralement réservé aux équipements de congélation spécialisés.

Les fluides frigorigènes sont essentiels au fonctionnement des systèmes de réfrigération, permettant aux réfrigérateurs d'absorber la chaleur et de maintenir une température interne basse. Cependant, tous les fluides frigorigènes ne se valent pas : leur composition chimique, leur impact environnemental, leur profil de sécurité et leurs performances varient considérablement. Pour les consommateurs, les techniciens et les professionnels du secteur en Europe et en Amérique du Nord, il est crucial de comprendre ces différences, notamment face aux réglementations strictes visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à protéger la couche d'ozone.

Critères d'évaluation de base pour les fluides frigorigènes

Avant d'aborder les différents types, il est essentiel de définir les indicateurs les plus pertinents pour les applications frigorifiques. Ces critères sont universellement reconnus dans le secteur du CVC/R (chauffage, ventilation, climatisation, réfrigération) et influencent les décisions réglementaires à l'échelle mondiale :

• Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone (PAO) : mesure l'impact d'une substance sur la couche d'ozone. La référence est le R11 (un fluide frigorigène désormais interdit), dont le PAO est de 1. Un PAO de 0 signifie que le fluide frigorigène n'a aucun effet destructeur sur la couche d'ozone.
• Potentiel de réchauffement global (PRG) : Mesure de la contribution d’une substance au changement climatique sur une période de 100 ans, par rapport au dioxyde de carbone (CO₂, PRG = 1). Les valeurs de PRG les plus faibles sont privilégiées par des réglementations telles que le règlement européen sur les gaz fluorés et la politique américaine SNAP (Significant New Alternatives Policy).
• Classification de sécurité ASHRAE : Norme (ASHRAE 34-2022) classant les fluides frigorigènes selon leur inflammabilité (Classe 1 : non inflammable ; Classe 2L : légèrement inflammable ; Classe 2 : inflammable ; Classe 3 : hautement inflammable) et leur toxicité (Classe A : faible toxicité ; Classe B : forte toxicité). La plupart des fluides frigorigènes utilisés dans les réfrigérateurs appartiennent à la classe A.
• Performances thermodynamiques : Inclut l’efficacité de refroidissement (COP, ou coefficient de performance, où plus élevé = plus efficace), la pression de fonctionnement (doit correspondre à la conception du compresseur du réfrigérateur) et la plage de température (convient aux réfrigérateurs à température moyenne ou aux congélateurs à basse température).
• Compatibilité : Fonctionne avec les lubrifiants (par exemple, huile minérale, huile POE) et les matériaux (par exemple, joints, tuyaux) du compresseur du réfrigérateur afin d'éviter d'endommager le système.

Analyse individuelle du réfrigérant

Chaque fluide frigorigène possède des avantages et des inconvénients spécifiques, le rendant adapté à des usages particuliers, des réfrigérateurs domestiques aux congélateurs commerciaux. Vous trouverez ci-dessous une description détaillée de chaque type.

1. R134a (Tétrafluoroéthane)

Type chimique : Hydrofluorocarbone pur (HFC)

Caractéristiques principales :

• ODP : 0 (sans danger pour la couche d’ozone)
• GWP : 1 430 (selon le sixième rapport d’évaluation du GIEC, horizon de 100 ans)
• Classe de sécurité ASHRAE : A1 (ininflammable, faible toxicité)
• Pression de service : Moyenne (comparée à d'autres fluides frigorigènes)
• Compatibilité : Fonctionne avec les lubrifiants POE (ester de polyol) ou PAG (polyalkylène glycol).

Performances et applications :

Le R134a est apparu dans les années 1990 pour remplacer le R12 (un CFC à fort potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone, désormais interdit par le Protocole de Montréal). Grâce à son caractère ininflammable et à sa facilité d'intégration aux systèmes existants, il est rapidement devenu un fluide frigorigène courant dans les réfrigérateurs domestiques, les petites caves à boissons et les réfrigérateurs portables. Son efficacité frigorifique (COP) est modérée : suffisante pour les températures standard d'un réfrigérateur (2 à 8 °C pour le compartiment réfrigérateur, -18 °C pour le congélateur), mais inférieure à celle des fluides frigorigènes naturels comme le R600a.

Situation réglementaire et environnementale :

Bien que le R134a soit sans danger pour la couche d'ozone, son potentiel de réchauffement global (PRG) élevé a entraîné des restrictions en Europe et en Amérique du Nord. Conformément au règlement européen sur les gaz fluorés (CE n° 517/2014), l'utilisation du R134a dans les nouveaux équipements frigorifiques est progressivement réduite depuis 2020, et d'autres réductions sont prévues. Il reste courant dans les réfrigérateurs plus anciens, mais est remplacé par des alternatives à faible PRG dans les nouveaux modèles.

Défis : Un PRG élevé limite la viabilité à long terme ; une efficacité inférieure à celle des réfrigérants naturels.

2. R600a (Isobutane)

Type chimique : Hydrocarbure pur (HC, un « réfrigérant naturel » dérivé du pétrole/gaz)

Caractéristiques principales :

• ODP : 0 (sans danger pour la couche d’ozone)
• GWP : 3 (impact climatique négligeable – l’un des plus faibles disponibles)
• Classe de sécurité ASHRAE : A3 (hautement inflammable, faible toxicité)
• Pression de service : Basse (nécessite des compresseurs conçus pour les systèmes basse pression)
• Compatibilité : Fonctionne avec les lubrifiants à base d'huile minérale ou d'alkylbenzène (AB) (pas de POE/PAG).

Performances et applications :

Le R600a est aujourd'hui le fluide frigorigène dominant dans les réfrigérateurs domestiques modernes en Europe et en Amérique du Nord. Son rendement frigorifique élevé (COP 5 à 10 % supérieur à celui du R134a) réduit la consommation d'énergie, conformément aux normes européennes (étiquette énergétique) et américaines (ENERGY STAR®). Son faible potentiel de réchauffement global (PRG) le rend également parfaitement conforme aux réglementations strictes en matière d'émissions.

Considérations relatives à la sécurité et à l'installation :

L'inflammabilité est le principal problème du R600a. Pour limiter les risques, les fabricants restreignent la quantité de réfrigérant dans les réfrigérateurs (généralement ≤ 150 grammes) et utilisent des composants antidéflagrants (par exemple, des compresseurs étanches et des pièces électriques non étincelantes). Les techniciens doivent suivre une formation spécialisée pour intervenir en cas de fuite, car les vapeurs concentrées de R600a sont inflammables.

Défis : La forte inflammabilité exige une conception et une manipulation axées sur la sécurité ; incompatible avec les huiles POE/PAG.

3. R290 (Propane)

Type chimique : Hydrocarbure pur (HC, réfrigérant naturel)

Caractéristiques principales :

• ODP : 0 (sans danger pour la couche d’ozone)
• PRG : 3 (identique au R600a, impact climatique ultra-faible)
• Classe de sécurité ASHRAE : A3 (très inflammable, faible toxicité – légèrement plus inflammable que le R600a, avec une énergie d’inflammation plus faible)
• Pression de service : Moyenne à basse (supérieure à R600a, inférieure à R134a)
• Compatibilité : Fonctionne avec les huiles minérales ou les lubrifiants AB.

Performances et applications :

Le R290 offre une efficacité frigorifique exceptionnelle : son COP est de 10 à 15 % supérieur à celui du R134a, ce qui le rend idéal pour les applications de réfrigération à haute efficacité énergétique. Il est utilisé dans les réfrigérateurs domestiques de petite et moyenne taille, les mini-réfrigérateurs et certaines vitrines réfrigérées commerciales (lorsque la capacité de charge est limitée). Dans des régions comme l’Union européenne, il est de plus en plus souvent adopté comme substitut direct du R134a dans les nouveaux modèles.

État de la sécurité et de la réglementation :

Tout comme le R600a, le R290, de par son inflammabilité, exige des mesures de sécurité strictes : limitation de la charge (≤ 150 grammes pour les réfrigérateurs domestiques), systèmes de détection des fuites et utilisation de matériaux incombustibles à l’intérieur du réfrigérateur. Il est entièrement conforme à la réglementation européenne sur les gaz fluorés et au programme SNAP de l’EPA américaine, et son utilisation ne fait l’objet d’aucun plan de réduction progressive en raison de son faible potentiel de réchauffement global (PRG).

Défis : Inflammabilité supérieure à celle du R600a ; nécessite des tests de sécurité plus rigoureux lors de la fabrication.

4. R404a (Mélange de R125, R134a, R143a)

Type chimique : Mélange HFC quasi-azéotropique (plusieurs HFC mélangés pour imiter les propriétés d'un seul réfrigérant)

Caractéristiques principales :

• ODP : 0 (sans danger pour la couche d’ozone)
• PRG : 3 922 (extrêmement élevé – l’un des fluides frigorigènes ayant le plus d’impact sur le climat)
• Classe de sécurité ASHRAE : A1 (ininflammable, faible toxicité)
• Pression de service : Élevée (optimisée pour les systèmes à basse température)
• Compatibilité : Fonctionne avec les lubrifiants POE.

Performances et applications :

Le R404a était autrefois la référence en matière de réfrigération commerciale, notamment pour les chambres froides, les vitrines réfrigérées des supermarchés et les réfrigérateurs industriels fonctionnant entre -20 °C et -40 °C. Sa capacité de refroidissement élevée et sa stabilité à basses températures en faisaient le fluide frigorigène idéal pour ces applications.

Situation réglementaire et environnementale :

Le potentiel de réchauffement global (PRG) extrêmement élevé du R404a a conduit à son élimination quasi totale en Europe et en Amérique du Nord. Conformément à la réglementation européenne sur les gaz fluorés, son utilisation dans les nouveaux équipements est interdite depuis 2020 et son importation/exportation est fortement restreinte. Aux États-Unis, l'Agence de protection de l'environnement (EPA) classe le R404a comme « substance à PRG élevé » et exige son remplacement par des alternatives à faible PRG (par exemple, le R452A et le R513A) dans les nouveaux systèmes. Il est encore présent dans les anciens réfrigérateurs commerciaux, mais son remplacement est progressivement abandonné par le biais de rénovations.

Défis : Potentiel de réchauffement global prohibitif ; faible efficacité énergétique par rapport aux solutions alternatives modernes ; contribue de manière significative au changement climatique.

5. R507 (Mélange de R125 et R143a)

Type chimique : Mélange azéotropique de HFC (mélanges qui bout/se condensent à une seule température, comme un réfrigérant pur)

Caractéristiques principales :

• ODP : 0 (sans danger pour la couche d’ozone)
• GWP : 3 985 (quasi identique au R404a, ultra-élevé)
• Classe de sécurité ASHRAE : A1 (ininflammable, faible toxicité)
• Pression de service : Élevée (légèrement supérieure à celle du R404a)
• Compatibilité : Fonctionne avec les lubrifiants POE.

Performances et applications :

Le R507 est un fluide frigorigène très proche du R404a, conçu pour la réfrigération commerciale à basse température (par exemple, les congélateurs et les vitrines réfrigérées) nécessitant un refroidissement constant entre -30 °C et -50 °C. Sa nature azéotropique lui permet de ne pas se séparer en ses composants en cas de fuite, simplifiant ainsi la maintenance – un avantage par rapport aux mélanges quasi-azéotropiques comme le R404a.

Situation réglementaire et environnementale :

À l'instar du R404a, le R507, en raison de son potentiel de réchauffement global (PRG) élevé, a fait l'objet d'une réglementation stricte. Le règlement européen sur les gaz fluorés a interdit son utilisation dans les nouveaux équipements en 2020, et l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) l'a classé comme « substance préoccupante » dans le cadre du programme SNAP. Il est progressivement remplacé par des alternatives à faible PRG, telles que le R448a (PRG = 1 387) et le R449a (PRG = 1 397), dans les applications commerciales.

Défis : Potentiel de réchauffement global extrêmement élevé ; absence de viabilité à long terme au regard des normes mondiales en matière d’émissions ; limité aux systèmes existants.

L'évolution des prix des différents fluides frigorigènes est variable. Voici le graphique des tendances en juin 2025 :

Aperçu comparatif des fluides frigorigènes

Le tableau ci-dessous résume les principales différences entre les cinq fluides frigorigènes, en soulignant leur adéquation à des cas d'utilisation spécifiques :

Tendances réglementaires et évolutions du secteur

Le marché mondial des fluides frigorigènes est guidé par deux objectifs principaux : l’élimination des substances appauvrissant la couche d’ozone (objectif atteint pour la plupart des fluides frigorigènes) et la réduction des émissions de gaz à effet de serre (priorité actuelle). En Europe et en Amérique du Nord, la réglementation accélère la transition vers des solutions à faible potentiel de réchauffement global (PRG).

• Règlement européen sur les gaz fluorés : impose une réduction de 79 % de la consommation de HFC d’ici à 2030 (par rapport aux niveaux de 2015) et interdit les fluides frigorigènes à PRG élevé (PRG > 2 500) dans les nouveaux équipements frigorifiques.
• Programme SNAP de l'EPA américaine : Liste les réfrigérants à faible PRG (par exemple, R600a, R290, R452A) comme « acceptables » pour la plupart des applications et interdit les options à PRG élevé (par exemple, R404a, R507) dans les nouveaux systèmes.

Pour les consommateurs, cela signifie :

• Les nouveaux réfrigérateurs domestiques utiliseront presque exclusivement du R600a ou du R290 (en raison de leur faible GWP et de leur haute efficacité).
• La réfrigération commerciale passera à des mélanges à faible PRG (par exemple, R448A, R454C) ou à des réfrigérants naturels comme le CO₂ (R744) pour les grands systèmes.
• Les réfrigérateurs plus anciens utilisant le R134a, le R404a ou le R507 devront être mis au rebut ou modernisés conformément à la réglementation.

Le choix du fluide frigorigène adapté à un réfrigérateur repose sur l'équilibre entre quatre facteurs : l'impact environnemental (ODP/GWP), la sécurité (inflammabilité/toxicité), la performance (efficacité/pression) et la conformité réglementaire. Pour la plupart des applications modernes :

• R600a et R290 sont les meilleurs choix pour les réfrigérateurs domestiques, offrant un GWP ultra-faible et une efficacité élevée (avec des mesures de sécurité pour lutter contre l'inflammabilité).
• Les R404a et R507 sont obsolètes pour les nouveaux systèmes et sont limités aux équipements commerciaux existants jusqu'à leur modernisation ou leur remplacement.
• Le R134a est une solution transitoire, progressivement remplacée par des fluides frigorigènes naturels.

Face au durcissement des réglementations et aux progrès technologiques, l'industrie continuera de privilégier les fluides frigorigènes naturels et les mélanges à faible PRG, garantissant ainsi l'efficacité et la durabilité des systèmes de réfrigération à long terme. Pour les techniciens comme pour les consommateurs, il est essentiel de bien comprendre ces différences afin de prendre des décisions responsables et conformes à la réglementation.

Sources : Manuel ASHRAE — Réfrigération (2021), Sixième rapport d’évaluation du GIEC (2022), Règlement européen sur les gaz fluorés (CE n° 517/2014), Programme SNAP de l’EPA américaine (2023).