Fréon R600a (isobutane) : caractéristiques (propriétés), tableaux, schémas

L’utilisation de l’isobutane comme réfrigérant R600a a commencé au début du 20e siècle. Plus tard, il a été remplacé par le fréon R12 (difluorodichlorométhane). Suite à l’adoption du Protocole de Montréal et de ses annexes, le R600a est revenu dans l’industrie de la réfrigération dans les années 1990.

Il a ensuite été introduit en remplacement des réfrigérants CFC (chlorofluorocarbone) et HCFC (hydrochlorofluorocarbone), nocifs pour l’environnement. Ce fréon a gagné en popularité dans l’industrie de la réfrigération en raison de son respect de l’environnement.

Le principal avantage du R600a est son faible impact environnemental. Il a un très faible potentiel de réchauffement climatique (GWP) et n’appauvrit pas la couche d’ozone (ODP=0). Son potentiel de réchauffement climatique (GWP) n’est que de trois, ce qui est nettement inférieur à celui d’autres réfrigérants couramment utilisés tels que le R134a et le R404a. Il est également économe en énergie à températures moyennes. Cela le rend plus rentable à long terme.

Le principal inconvénient du R600a est son inflammabilité. Son utilisation nécessite des mesures de sécurité supplémentaires tant lors du développement de l’équipement que lors de son fonctionnement. De plus, le R600a a une conductivité thermique inférieure à celle des autres réfrigérants. Par conséquent, il peut ne pas convenir à une utilisation dans les systèmes de réfrigération à haute température.

Propriétés et caractéristiques du fréon R600a

Le tableau ci-dessous présente les propriétés et caractéristiques physicochimiques du fréon R600a.

Paramètre	Valeur caractéristique
Formule chimique	C4H10
Masse moléculaire (molaire), g/mol	58.12
Densité à 25 °C (77 °F), g/ml	2 064
Densité de vapeur (air=1)	2.06
Point de fusion à 100 kPa	-159 °C / -255 °F
Point d’ébullition à 100 kPa	-12°C / 10°F
Point d’éclair	-83 °C / -117 °F
Température critique	135 °C
Pression critique, MPa	3,66
Densité critique, g/ml	0,221
Solubilité dans l’eau à 25 °C (77 °F), mg/kg	48,9
Pression de vapeur à 21 °C (70 °F)	310 kPa / 45 psia
Chaleur latente de vaporisation, kJ/kg	366,5
Température minimale d’inflammation	460°C / 860°F
Limite inférieure d’inflammabilité en volume	1,8%
Limite supérieure d’inflammabilité en volume	8,5%
Limite inférieure d’inflammabilité en poids, g/m3	28
Limite supérieure d’inflammabilité en poids, g/m3	203
Potentiel de réchauffement climatique (PRG)	3
Potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone	0
Classe de danger	2.1
Classe de sécurité ASHRAE	A3

Avantages et inconvénients du R600a

Comme tout fréon, l’isobutane a ses avantages et ses inconvénients. Regardons-les.

Avantages du fréon R600a

1. Ne détruit pas la couche d’ozone de la Terre. A un faible potentiel de réchauffement climatique. C’est seulement trois fois plus que le dioxyde de carbone et près de 500 fois moins que le R134a.
2. Les équipements utilisant le R600a fonctionnent à une pression inférieure à celle des autres réfrigérants. Il est donc moins cher, plus durable et produit moins de bruit.
3. L’isobutane est l’un des réfrigérants les moins chers.
4. Pour recharger un équipement, vous avez besoin de beaucoup moins de R600a que des réfrigérants similaires.
5. Si l’isobutane s’échappe du système, il peut être complété plutôt que remplacé complètement.

Inconvénients du fréon R600a

1. En raison de la haute inflammabilité du réfrigérant, des précautions de sécurité particulières doivent être respectées lors du stockage du réfrigérant.
2. Le R600a ne convient pas aux équipements dotés de charges de réfrigérant importantes et aux systèmes de climatisation.
3. La production d’isobutane comporte des risques élevés d’incendie et d’explosion.

Compatibilité de l’huile de compresseur

• Minéral (M) : Compatible avec le réfrigérant R600a.
• Alkylbenzène (AB) : Compatible avec le Fréon R600a.
• Semi-synthétique (M+AB) : Compatible R600a.
• Polyester (POE) : Compatibilité limitée. Ces huiles ont une haute solubilité dans les hydrocarbures. Il peut être nécessaire d’utiliser du POE de viscosité plus élevée.
• Polyalkylène glycol (PAG) : Non compatible.
• Polyalphaoléfines (PAO) : Non compatible.

Tableau pression-température pour fréon R600a

Vous trouverez ci-dessous un tableau de la relation entre la température et la pression au point d’ébullition. Les abréviations suivantes sont utilisées :

• t,° C – température en degrés Celsius.
• t,° F – température en degrés Fahrenheit.
• P, barA – pression absolue en bar.
• P, barG – surpression en bar.
• P, psia – pression absolue en livres par mètre carré. pouce.
• P, psig – excès de pression en livres par mètre carré. pouce.

Tableau de pression et de température pour le réfrigérant R600a (isobutane)

t,°C	t,°F	P, barA	P, barG	P, psia	P, psig
-70	-94	0,05	-0,97	0,70	-14,00
-68	-90	0,05	-0,96	0,81	-13,89
-66	-87	0,06	-0,95	0,92	-13,78
-64	-83	0,07	-0,94	1,05	-13,65
-62	-80	0,08	-0,93	1,20	-13,50
-60	-76	0,09	-0,92	1,36	-13,34
-58	-72	0,10	-0,91	1,53	-13,17
-56	-69	0,12	-0,89	1,73	-12,97
-54	-65	0,13	-0,88	1,95	-12,75
-52	-62	0,15	-0,86	2,18	-12,52
-50	-58	0,17	-0,85	2,45	-12,25
-48	-54	0,19	-0,83	2,73	-11,97
-46	-51	0,21	-0,80	3,05	-11,65
-44	-47	0,23	-0,78	3,39	-11,31
-42	-44	0,26	-0,75	3,77	-10,93
-40	-40	0,29	-0,73	4,17	-10,53
-38	-36	0,32	-0,70	4,61	-10,09
-36	-33	0,35	-0,66	5,09	-9,61
-34	-29	0,39	-0,63	5,61	-9,09
-32	-26	0,42	-0,59	6,17	-8,53
-30	-22	0,47	-0,55	6,77	-7,93
-28	-18	0,51	-0,50	7,42	-7,28
-26	-15	0,56	-0,45	8,12	-6,58
-24	-11	0,61	-0,40	8,86	-5,84
-22	-8	0,67	-0,35	9,66	-5,04
-20	-4	0,72	-0,29	10,52	-4,18
-18	0	0,79	-0,23	11,44	-3,26
-16	3	0,86	-0,16	12,41	-2,29
-14	7	0,93	-0,09	13,45	-1,25
-12	10	1,00	-0,01	14,56	-0,14
-10	14	1,08	0,07	15,74	1,04
-8	18	1,17	0,16	16,99	2,29
-6	21	1,26	0,25	18,31	3,61
-4	25	1,36	0,35	19,72	5,02
-2	28	1,46	0,45	21,20	6,50
0	32	1,57	0,56	22,77	8,07
2	36	1,68	0,67	24,43	9,73
4	39	1,80	0,79	26,18	11,48
6	43	1,93	0,92	28,02	13,32
8	46	2,07	1,05	29,96	15,26
10	50	2,21	1,19	32,00	17,30
12	54	2,35	1,34	34,15	19,45
14	57	2,51	1,50	36,40	21,70
16	61	2,67	1,66	38,76	24,06
18	64	2,84	1,83	41,24	26,54
20	68	3,02	2,01	43,83	29,13
22	72	3,21	2,20	46,55	31,85
24	75	3,41	2,39	49,39	34,69
26	79	3,61	2,60	52,36	37,66
28	82	3,82	2,81	55,46	40,76
30	86	4,05	3,03	58,70	44,00
32	90	4,28	3,27	62,07	47,37
34	93	4,52	3,51	65,59	50,89
36	97	4,78	3,76	69,25	54,55
38	100	5,04	4,03	73,07	58,37
40	104	5,31	4,30	77,04	62,34
42	108	5,60	4,58	81,16	66,46
44	111	5,89	4,88	85,45	70,75
46	115	6,20	5,19	89,90	75,20
48	118	6,52	5,51	94,53	79,83
50	122	6,85	5,84	99,32	84,62
52	126	7,19	6,18	104,29	89,59
54	129	7,55	6,53	109,45	94,75
56	133	7,92	6,90	114,79	100,09
58	136	8,30	7,28	120,32	105,62
60	140	8,69	7,68	126,04	111,34
62	144	9,10	8,09	131,96	117,26
64	147	9,52	8,51	138,08	123,38
66	151	9,96	8,95	144,41	129,71
68	154	10,41	9,40	150,96	136,26
70	158	10,88	9,86	157,70	143,00

L’isobutane et le Protocole de Montréal

Le fréon R600a ayant un potentiel de réchauffement climatique très faible et un potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone de 0, il n’est pas soumis au Protocole de Montréal, au Protocole de Kyoto, etc. Les règles d’utilisation du R600a varient selon les pays.

En Europe et en Asie, le fréon R600a est un réfrigérant largement utilisé pour les équipements de réfrigération de faible puissance. Cependant, il est important de noter que l’isobutane est hautement inflammable, c’est pourquoi des règles de sécurité existent pour garantir une manipulation et un stockage appropriés.

Aux États-Unis, le R600a n’est pas aussi largement utilisé pour des raisons de sécurité. L’Environmental Protection Agency (EPA) le classe comme une substance restreinte. Il est principalement utilisé pour la production de réfrigérants mixtes.

Applications de réfrigérants mixtes

Le R600a est couramment utilisé dans les petits systèmes de réfrigération tels que les réfrigérateurs domestiques, les congélateurs, les refroidisseurs de boissons, les vitrines autoportantes et les distributeurs automatiques. Les caractéristiques du R600a ne permettent pas son utilisation dans les systèmes de climatisation. Cependant, il peut être utilisé dans les petits climatiseurs et déshumidificateurs portables.

Ces dernières années, l’isobutane a commencé à être utilisé dans la composition de réfrigérants mixtes. Il est ajouté pour améliorer les performances des nouveaux gaz. Vous trouverez ci-dessous une liste de fréons approuvés par l’EPA qui contiennent du R600a.

• GES (R406A) – 4%.
• GES-X4 (R414A) – 4 %.
• Shot chaud (R414B) – 1,5%.
• ISCEON 79 (R422A) – 3,4 %.
• ICOR XAC1 (R422B) – 3%.
• ICOR XLT1 (R422C) – 3 %.
• ISCEON MO29 (R422D) – 3,4 %.
• RS-44, nouvelle composition (R424A) – 0,9%.
• RS-24, nouvelle composition (R426A) – 0,6%.
• RS-52 (R428A) – 1,9 %.
• RS-45 (R434A) – 2,8 %.
• HCR-188C (R441A) – 6 %.
• GES-HP – 4%.
• GES-X5 – 4%.
• ICOR AT22 – 1,5%.

Diagrammes thermodynamiques log(p)-h pour le fréon R600a

Précautions de sécurité lorsque vous travaillez avec du R600a

Conditions de stockage

Conserver à l’écart des sources d’ignition dans un endroit bien ventilé à des températures ne dépassant pas 45°C / 115°F. Évitez les matériaux et les conditions incompatibles. Ne laissez pas les contenants contenant de l’isobutane se trouver à proximité de sources de feu ouvert, de surfaces chauffées ou d’appareils électriques.

Précautions de manipulation du R600a

Lorsque vous travaillez avec du R600a, des précautions appropriées doivent être prises pour garantir la sécurité. Il est important de porter un équipement de protection, notamment des gants et des lunettes de sécurité, et de travailler dans un endroit bien ventilé. Il est également extrêmement important d’éviter les flammes nues et les sources d’inflammation car le R600a est hautement inflammable.

Procédures d’urgence pour le R600a

En cas de fuite ou autre urgence impliquant le R600a, il est impératif de quitter immédiatement les lieux et de contacter les secours. Évitez d’utiliser des équipements électriques ou de créer des étincelles dans la zone affectée. Ceux qui ont du mal à respirer doivent consulter un médecin si nécessaire.

Comparaison des R600a, R290, R134a, R404A, R22 et R12

Réfrigérant	R600a	R290	R134a	R404A	R22	R12
Formule chimique	CH-(CH3)3	C3H8	CF3-CH2F	44/52/4	CHF2Cl	CF2Cl2
Température critique en °C	135	96,7	101	72,5	96,1	112
Masse moléculaire en kg/kmol	58,1	44,1	102	97,6	86,5	120,9
Point d’ébullition normal en °C	-11,6	-42,1	-26,5	-45,8	-40,8	-29,8
Pression (absolue) à -25 °C en bar	0,58	2,03	1,07	2,50	2,01	1,24
Densité du liquide à -25 °C en kg/l	0,60	0,56	1,37	1,24	1,36	1,47
Densité de la vapeur à des températures allant jusqu’à -25/+32 °C en kg/m3	1,3	3,6	4,4	10,0	7,0	6,0
Capacité volumétrique à -25/45/32 °C en kJ/m3	373	1164	725	1334	1244	727
Enthalpie de vaporisation à -25 °C en kJ/kg	376	406	216	186	223	163
Pression (absolue) à +20 °C en bar	3.0	8.4	5.7	11.0	9.1	5.7

Caractéristiques comparatives des réfrigérants R600a, R290, R134a, R404A, R22 et R12.

Propriétés thermodynamiques du R600a (isobutane), tableau

Ci-dessous un tableau des propriétés thermodynamiques du fréon R600a sur la droite de saturation. Pour plus de commodité, les abréviations suivantes sont utilisées :

• P – pression, bar.
• t,° C – température en degrés Celsius.
• t,° F – température en degrés Fahrenheit.
• Vl – volume spécifique de liquide, dm3/kg ou l/kg.
• Pl – densité du liquide, kg/dm3 ou kg/l.
• Hl est l’enthalpie du liquide kJ/kg.
• Sl – entropie du liquide kJ/kg*K.
• Vv – volume spécifique de vapeur, m3/kg.
• Pv – densité de vapeur, kg/m3.
• Hv – enthalpie de vapeur kJ/kg.
• Sv – entropie de la vapeur kJ/kg*K.
• Lv – chaleur latente.

Tableau des propriétés thermodynamiques du fréon R600a sur la droite de saturation

P	t,°C	t,°F	Vl	Pl	Hl	Sl	t,°C	t,°F	Vv	Pv	Hv	Sv	Lv
0,004	-100	-148	1,462	0,684	-6,395	0,067	-100	-148	65,234	0,015	428,19	2,577	434,585
0,006	-95	-139	1,473	0,679	3,036	0,121	-95	-139	41,078	0,024	433,861	2,539	430,825
0,01	-90	-130	1,483	0,674	12,549	0,173	-90	-130	26,648	0,038	439,62	2,505	427,072
0,015	-85	-121	1,494	0,669	22,144	0,225	-85	-121	17,764	0,056	445,465	2,475	423,321
0,023	-80	-112	1,505	0,664	31,823	0,276	-80	-112	12,14	0,082	451,392	2,448	419,569
0,033	-75	-103	1,516	0,66	41,587	0,326	-75	-103	8,487	0,118	457,397	2,424	415,81
0,048	-70	-94	1,528	0,655	51,439	0,375	-70	-94	6,059	0,165	463,479	2,403	412,04
0,067	-65	-85	1,539	0,65	61,38	0,423	-65	-85	4,41	0,227	469,633	2,385	408,253
0,093	-60	-76	1,551	0,645	71,413	0,471	-60	-76	3,266	0,306	475,855	2,368	404,442
0,126	-55	-67	1,564	0,64	81,54	0,518	-55	-67	2,459	0,407	482,142	2,354	400,602
0,168	-50	-58	1,576	0,634	91,764	0,564	-50	-58	1,879	0,532	488,489	2,342	396,726
0,221	-45	-49	1,589	0,629	102,086	0,61	-45	-49	1,456	0,687	494,893	2,331	392,807
0,287	-40	-40	1,602	0,624	112,512	0,655	-40	-40	1,143	0,875	501,349	2,323	388,837
0,368	-35	-31	1,616	0,619	123,042	0,7	-35	-31	0,907	1,102	507,853	2,315	384,811
0,466	-30	-22	1,63	0,614	133,682	0,744	-30	-22	0,728	1,373	514,4	2,309	380,719
0,584	-25	-13	1,644	0,608	144,433	0,787	-25	-13	0,591	1,693	520,987	2,305	376,554
0,725	-20	-4	1,659	0,603	155,3	0,831	-20	-4	0,483	2,069	527,607	2,301	372,307
0,891	-15	5	1,674	0,597	166,286	0,874	-15	5	0,399	2,506	534,257	2,299	367,972
1,013	-11,76	10,832	1,684	0,594	173,481	0,901	-11,76	10,832	0,354	2,826	538,587	2,298	365,106
1,085	-10	14	1,69	0,592	177,395	0,916	-10	14	0,332	3,012	540,933	2,297	363,537
1,31	-5	23	1,706	0,586	188,632	0,958	-5	23	0,278	3,593	547,628	2,297	358,996
1,57	0	32	1,722	0,581	200	1	0	32	0,235	4,257	554,337	2,297	354,337
1,867	5	41	1,74	0,575	211,504	1,042	5	41	0,2	5,012	561,056	2,298	349,552
2,206	10	50	1,758	0,569	223,149	1,083	10	50	0,17	5,867	567,778	2,3	344,629
2,59	15	59	1,776	0,563	234,94	1,124	15	59	0,146	6,831	574,497	2,302	339,558
3,022	20	68	1,796	0,557	246,881	1,165	20	68	0,126	7,913	581,207	2,305	334,326
3,507	25	77	1,816	0,551	258,98	1,205	25	77	0,11	9,126	587,901	2,309	328,921
4,047	30	86	1,837	0,544	271,241	1,246	30	86	0,095	10,48	594,57	2,312	323,329
4,648	35	95	1,859	0,538	283,672	1,286	35	95	0,083	11,988	601,207	2,317	317,535
5,312	40	104	1,883	0,531	296,28	1,326	40	104	0,073	13,666	607,802	2,321	311,522
6,044	45	113	1,907	0,524	309,073	1,366	45	113	0,064	15,529	614,344	2,326	305,271
6,849	50	122	1,933	0,517	322,06	1,406	50	122	0,057	17,595	620,823	2,331	298,763
7,73	55	131	1,96	0,51	335,251	1,446	55	131	0,05	19,886	627,223	2,336	291,972
8,692	60	140	1,989	0,503	348,657	1,486	60	140	0,045	22,426	633,528	2,341	284,872
9,739	65	149	2,02	0,495	362,291	1,526	65	149	0,04	25,242	639,718	2,347	277,427
10,875	70	158	2,053	0,487	376,169	1,566	70	158	0,035	28,369	645,766	2,352	269,597
12,107	75	167	2,089	0,479	390,309	1,607	75	167	0,031	31,846	651,643	2,357	261,334
13,438	80	176	2,128	0,47	404,732	1,647	80	176	0,028	35,721	657,313	2,362	252,582
14,874	85	185	2,17	0,461	419,464	1,687	85	185	0,025	40,057	662,735	2,367	243,27
16,42	90	194	2,217	0,451	434,54	1,728	90	194	0,022	44,927	667,857	2,371	233,318
18,081	95	203	2,269	0,441	450,001	1,77	95	203	0,02	50,43	672,618	2,374	222,618
19,865	100	212	2,328	0,43	465,904	1,811	100	212	0,018	56,697	676,937	2,377	211,032
21,778	105	221	2,395	0,418	482,329	1,854	105	221	0,016	63,91	680,699	2,378	198,37
23,826	110	230	2,473	0,404	499,389	1,897	110	230	0,014	72,331	683,741	2,379	184,352
26,019	115	239	2,568	0,389	517,263	1,942	115	239	0,012	82,372	685,808	2,377	168,544
28,366	120	248	2,688	0,372	536,259	1,989	120	248	0,011	94,741	686,459	2,371	150,2
30,88	125	257	2,852	0,351	557,006	2,04	125	257	0,009	110,866	684,814	2,361	127,808
33,578	130	266	3,115	0,321	581,255	2,099	130	266	0,007	134,723	678,439	2,34	97,184

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