La soupape de sécurité intervient quand toutes les autres protections n’ont pas pu remplir leur rôle. Normalement, le pressostat haute pression arrête le compresseur. Mais si un incendie, un récipient entièrement plein de liquide et resté fermé aux deux bouts ou un pressostat défectueux continuent de faire monter la pression, le clapet retenu par le ressort s’ouvre et rejette le fluide. Quand la pression baisse, le clapet se referme. On la trouve sur le réservoir de liquide, le séparateur d’huile, les grandes bouteilles anti-coups de liquide et chaque tronçon isolable des systèmes au CO₂.
La pression d’ouverture de la soupape ne peut pas dépasser la pression maximale admissible (PS) inscrite sur la plaque du récipient qu’elle protège. Les valeurs types sont de 25–33 bar côté haute pression pour les groupes frigorifiques aux HFC, de 40–45 bar pour le R410A et de 120–140 bar pour les systèmes CO₂ transcritiques. Le pressostat haute pression se règle en dessous, généralement de façon à ne pas dépasser 90 % de la pression d’ouverture, afin que la soupape ne s’ouvre que dans une véritable urgence. Sa plaque indique la pression d’ouverture, la capacité de décharge et la date de fabrication ; une soupape sans plaque ne s’utilise pas.
La capacité de décharge de la soupape se calcule d’après la taille du récipient ; pour les systèmes frigorifiques, ce calcul est défini dans la norme EN 13136, les règles générales dans la norme EN 378. La sortie est dirigée vers l’air libre, là où personne ne se trouve ; le tube de sortie n’est pas rétréci et est réalisé de façon que l’eau de pluie ne le remplisse pas. Sur les grands récipients, on utilise une double soupape de sécurité sur une vanne d’inversion à trois voies ; pendant que l’une est démontée, l’autre continue de protéger le récipient. Un fluide qui se décharge dans une salle des machines fermée crée un danger d’asphyxie ; pour les fluides inflammables et toxiques, cette règle est encore plus importante.
Une soupape de sécurité qui s’est ouverte une fois ne se referme le plus souvent pas complètement et fuit légèrement ; en règle générale, on la remplace. On ne touche pas au réglage de la soupape, on n’enlève pas son plomb et l’on ne place pas de vanne d’arrêt entre la soupape et le récipient. Une trace d’huile à l’orifice de sortie est le signe d’une fuite. Les soupapes sont contrôlées ou renouvelées aux intervalles prévus par le fabricant et par la réglementation en vigueur sur les équipements sous pression ; en pratique, ce délai est le plus souvent d’environ cinq ans. La soupape de remplacement doit avoir la même pression d’ouverture que l’ancienne et au moins la même capacité.