TIS - Il Corriere Termo Idro Sanitario Nov 2022 | Page 21

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Il problema ambientale è prioritario . Così l ’ Unione Europea , attraverso i suoi Regolamenti , ha stabilito la progressiva dismissione dei refrigeranti fluorurati . Attualmente è concessa la produzione e la commercializzazione del 45 % della quantità di HFC che venivano commercializzati nel 2015 . In loro sostituzione è possibile utilizzare refrigeranti alternativi che si caratterizzano per la loro maggiore eco-compatibilità . Vediamo quali sono

rispetto ai refrigeranti HFC , per ottenere fluidi più performanti e di caratteristiche simili a R404A , R507A o R410A occorre creare miscele contenenti anche R32 , R125 , R152a o idrocarburi . Così facendo , però , si giunge ad avere miscele con più alto valore di GWP oppure infiammabili oppure , ancora , con valori di glide piuttosto elevati . A solo titolo di esempio , come miscele sostitutive dell ’ R404 e dell ’ R507A citiamo l ’ R454C e l ’ R455A aventi entrambi un valore di GWP ridotto ( 148 ) ed entrambi leggermente infiammabili ( classificazione A2L ). Come sostitutivi dell ’ R410A troviamo , invece , l ’ R452B e l ’ R454B , entrambi leggermente infiammabili e con valori di GWP non bassissimi ( 698 e 466 rispettivamente ). Tutte e quattro queste ultime miscele citate vedono tra i componenti l ’ R32 e l ’ R1234yf . Esistono altri potenziali sostituti dell ’ R410A come , ad esempio , il promettente R466A .
R717 – AMMONIACA ( NH3 ) Il refrigerante NH3 è utilizzato da oltre un secolo negli impianti di refrigerazione industriale , e quindi non rappresenta una vera e propria novità . Non presenta alcun potenziale di impoverimento dell ’ ozono e nessun potenziale di riscaldamento globale diretto ( ODP e GWP nulli ). Dal punto di vista ecologico , quindi , è un refrigerante alternativo ideale nei confronti degli HFC . L ’ ammoniaca presenta buone proprietà termodinamiche , in particolare l ’ effetto frigorifero , che la rendono idonea all ’ impiego nei grandi impianti di refrigerazione e nelle pompe di calore . Presenta alte temperature di scarico e quindi la compressione monostadio richiede delle attenzioni per temperature di evaporazione inferiori a -10 ° C . Inoltre è difficilmente solubile con gli oli minerali e gli oli PAO più comunemente usati , per cui possono insorgere problemi di scambio negli evaporatori ad espansione diretta . A causa delle elevate temperature di scarico , gli oli devono possedere particolari caratteristiche di stabilità termica . La classificazione di sicurezza è B2L , in quanto risulta essere tossica e leggermente infiammabile . Chi lavora con questo refrigerante deve essere in possesso di un opportuno patentino che viene rilasciato dalle ULSS . Appartiene al gruppo dei fluidi 1 secondo la PED . L ’ ammoniaca è corrosiva del rame per cui tubazioni e componenti devono essere in acciaio e i compressori devono essere di tipo aperto . Causa l ’ insolubilità dell ’ olio è necessario impiegare separatori dell ’ olio ad alta efficienza ed evaporatori di tipo allagato . La tendenza è quella di estendere l ’ uso dell ’ ammoniaca anche in impianti di dimensioni medio-piccole a bassa carica , ricorrendo all ’ uso di un fluido secondario , anche nel settore del condizionamento dell ’ aria oltre che in quello della refrigerazione . Per migliorare la solubilità con gli oli e ridurre le temperature di scarico con basse temperature di evaporazione è stata creata una miscela composta da ammoniaca e un alcol , il dimetiletere , che ha nomenclatura ASHRAE R723 .
REFRIGERANTI IDROCARBURI Appartengono a questa famiglia di fluidi frigoriferi il propano , l ’ isobutano e il propilene . Mentre i primi due sono ampiamente utilizzati già da tempo in alcuni settori della refrigerazione e del condizionamento , il terzo ha un impiego meno diffuso . La loro classificazione di sicurezza secondo lo standard ASHRAE è A3 , altamente infiammabili , per cui richiedono particolari attenzioni nella progettazione dei circuiti ma anche durante le fasi di riparazione , manutenzione e smantellamento dei circuiti frigoriferi . Presentando una densità molto bassa , richiedono cariche di refrigerante ridotte rispetto a quelle necessarie per i tradizionali HFC , a parità di capacità frigorifera richiesta . Gli idrocarburi richiedono l ’ impiego di attrezzature opportune per poter intervenire sui circuiti frigoriferi e la messa in atto di opportune misure di sicurezza e prassi particolareggiate per la loro gestione durante le attività lavorative . Allo stato attuale non è richiesta alcuna certificazione ( patentino ) per poter lavorare con questa famiglia di refrigeranti .
R290 ( PROPANO ) L ’ R290 non ha potenziale di impoverimento dell ’ ozono ( ODP = 0 ) e presenta un effetto di riscaldamento globale diretto trascurabile : infatti la sua vita media atmosferica è di circa 13 giorni mentre il suo valore di GWP è di 0,02 , secondo quanto assegnato dall ’ ultimo Report IPCC del 2021 . Il propano ricade nel gruppo 1 della PED . Presenta pressioni di lavoro non elevate , come l ’ R410 o l ’ R32 , e non pone problemi di temperature allo scarico del compressore . Può funzionare con olio minerale , olio POE e PAO purchè ad alta viscosità considerato che esso è altamente solubile nel lubrificante . Da anni viene impiegato nei circuiti di refrigerazione delle piccole apparecchiature commerciali . Da poco tempo , invece , è stato adottato anche in sistemi compatti AC con basse cariche di refrigerante come , ad esempio , nei condizionatori portatili residenziali . Al di fuori dell ’ Unione Europea viene impiegato anche in unità di condizionamento d ’ aria residenziali e nelle pompe di calore già da anni . Il limite di carica di 150 grammi sembrerebbe venga innalzato a 500 grammi in tempi brevi per cui il suo impiego potrà avvenire anche , per esempio , nei condizionatori di tipo split in maniera diffusa . Il suo impiego mostra un andamento in crescita nei sistemi di refrigerazione commerciale e nei refrigeratori d ’ acqua . Il propano viene anche impiegato come componente in alcune miscele assieme all ’ isobutano ( R600a ) o all ’ etano ( R170 ) in modo tale da avere composti che offrono prestazioni simili ad alcuni refrigeranti tradizionali .
R600A ( ISOBUTANO ) L ’ isobutano è il refrigerante che ha sostituito l ’ R12 e l ’ R134a nella refrigerazione domestica . Non comporta problemi per quanto riguarda l ’ impoverimento dell ’ ozono atmosferico ( ODP nullo ), ha una vita media atmosferica inferiore ad una settimana e un valore del GWP pari a 0,02 secondo l ’ ultimo report IPCC . Appartiene al gruppo 1 dei fluidi PED . Non ha diffusa applicazione come fluido puro , ma viene utilizzato come componente
R32 HFO
Refrigerante
Miscele HFO / HFC Idrocarburi Ammoniaca Anidride carbonica
Refrigerante
in alcune miscele assieme al propano o con HFC , come nell ’ R467A , ad esempio .
R1270 ( PROPILENE ) Il propilene è un fluido idoneo ad essere impiegato in alcune tipologie di refrigeratori d ’ acqua in uso nella refrigerazione commerciale e in applicazioni che in passato funzionavano con R404A . Presenta una buona capacità frigorifera volumetrica e bassa temperatura di ebollizione a pressione atmosferica ( -48 ° C ). Comporta pressioni di lavoro maggiori rispetto l ’ R290 così come temperature di scarico del compressore . Come gli altri idrocarburi presenta un valore del GWP molto ridotto ed è classificato nel gruppo 1 dei fluidi PED .
R744 – ANIDRIDE CARBONICA CO 2 L ’ anidride carbonica è uno dei fluidi frigoriferi che già venivano impiegati nel 19 ° secolo . Non ha un potenziale dannoso per l ’ ozono ( ODP = 0 ), un valore trascurabile del potenziale di riscaldamento globale ( GWP = 1 ). La sua classificazione ASHRAE di sicurezza è A1 , essendo non tossica nè infiammabile , mentre appartiene al gruppo 2 dei fluidi PED . La sua provenienza ha origine dal recupero da processi industriali per cui il suo impiego è particolarmente favorevole per l ’ ambiente . Ha una capacità frigorifera volumetrica molto elevata ma presenta proprietà termodinamiche relativamente sfavorevoli per le normali applicazioni nella refrigerazione e nel condizionamento dell ’ aria . Lavora a pressioni molto più elevate di tutti gli altri fluidi
Tipo di olio Minerale Alchilbenzene PAO POE PVE PAG
Figura 3 - Tipi di lubrificanti idonei per i refrigeranti alternativi : verde = idoneo ; giallo = uso con limitazioni
R32 R290 R600a R1270 R717 R744 R1234yf R1234ze ( E )
Costo al chilogrammo ( Euro ) 1-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100
Figura 4 – Fasce di costo medio indicativo di alcuni refrigeranti alternativi : il prezzo può subire oscillazioni in base al quantitativo acquistato
frigoriferi utilizzati per cui richiede specifici requisiti per i compressori e per i materiali impiegati per le tubazioni ed i componenti del circuito . Per ovviare ad alcuni elementi di criticità sono state sviluppate particolari tecnologie che permettono alla CO 2 di essere utilizzata in modo molto economico e con un ’ eco-efficienza favorevole . Parliamo degli impianti a cascata subcritici , ma anche di sistemi transcritici . L ’ uso degli eiettori nei sistemi transcritici , inoltre , permette di avere buone prestazioni anche nel funzionamento in condizioni climatiche non fredde . Attualmente viene largamente impiegata nelle centrali frigorifere per supermercati , laddove un tempo si utilizzava l ’ R404A . L ’ anidride carbonica pò essere impiegata anche come fluido secondario nei sistemi in cascata , con il vantaggio di avere bassi consumi di energia per le pompe di circolazione . A causa delIa sua bassa temperatura critica , in alcune applicazioni si è costretti a ricorrere a processi transcritici , ove il rigetto del calore sul lato alta pressione avviene senza condensazione ma con semplice raffreddamento del gas e contemporaneo controllo della pressione . Da tempo si sta studiando la possibilità di impiegare l ’ anidride carbonica negli impianti di condizionamento degli autoveicoli . Ha un basso costo e non è sempre necessario il recupero e lo smaltimento quando si lavora sui circuiti frigoriferi . Tuttavia va posta attenzione al fatto che può portare a pericoli di asfissia se viene liberata in ambienti chiusi .