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Refrigeranti alternativi: normative, proprietà e prospettive

Refrigeranti alternativi: normative, proprietà e prospettive

Ni.Ma Cold informa che, la refrigerazione è in espansione continua in tutti i settori: dall’industria ai servizi fino al residenziale.

Un amigliore gestione della refrigerazione, può essere di grande impatto per la diminuzione del riscaldamento globale, anche se le crescenti esigenze di refrigerazione possano aumentare l’impatto ambientale.

E’ quindi importante analizzare il processo di refrigerazione ottimizzando le prestazioni dei sistemi tecnologici esistenti, proponendo lo sviluppo e l’innovazione nel settore dei fluidi refrigeranti.

Nell’Unione Europea, questa trasformazione è già in stato avanzato e il ritmo è destinato ad accellerare.

Le proprietà dei fluidi refrigeranti

Questa tipologia di fluidi è composta da specifiche caratteristiche termodinamiche e fisiche utilizzate come fluido primario nella refrigerazione.

I refrigeranti, suddivisi in varie categorie, devono possedere delle caratteristiche principali, tra cui:

  • Un basso impatto ambientale;
  • Bassa temperatura di ebollizione alla pressione atmosferica;
  • Buon effetto frigorifero;
  • Alta temperatura critica, per ottenere un buon rendimento di funzionamento per la condensazione;
  • Basso valore di surriscaldamento alla compressione, in modo da evitare alterazioni o eventuali danni alle componenti impiantistiche;
  • Valori accettabilit di infiammabilità;
  • inoffensività alle persone e alle merci;
  • Nessun tipo di alterazione alle proprietà lubrificanti;
  • Nessuna corrosività sui metalli;

Dal punto di vista ambientale, le principali proprietà correlate ai fluidi refrigeranti sono:

  • Il potenziale di riscaldamento globale (Global Warming Potential, GWP), che si definisce come il rapporto fra il riscaldamento globale causato in un determinato periodo di tempo (di solito 100 anni) da una particolare sostanza ed il riscaldamento provocato dal biossido di carbonio nella stessa quantità;
  • Il potenziale di eliminazione dell’ozono (Ozone Depletion Potential o ODP), ossia il valore relativo di degrado della fascia di ozono che esso può causare. I valori di ODP sono pari a 1 circa per i clorofluorocarburi, compresi fra 5 e 15 per i bromofluorocarburi, compresi fra circa 0,005 e 0,2 per gli idroclorofluorocarburi (che si decompongono nella troposfera) e nulli per gli idrofluorocarburi, gli idrofluoroeteri e i perfluoropolieteri;
  • Il TEWI, ossia l’impatto totale equivalente sul surriscaldamento (diretto, dovuto alle perdite di refrigerante, e indiretto dovuto al consumo di energia dell’impianto).

Refrigeranti tradizionali e alternativi: il confronto

Fra i requisiti fondamentali dei fluidi refrigeranti vi sono gli aspetti legati alla sicurezza (infiammabilità) e alla tossicità del fluido. I refrigeranti alternativi, che possiedono un GWP basso, sono spesso “pericolosi” a causa della loro natura compositiva.

Il gruppo di studio ASHRAE ha fornito informazioni sulla tossicità e infiammabilità dei fluidi refrigeranti, mediante l’attribuzione di una classe.
Riguardo la tossicità dei refrigeranti si individuano due classi (la classe A, bassa tossicità, e la classe B, elevata tossicità), mentre per quanto riguarda l’infiammabilità l’ASHRAE individua tre classi di refrigeranti (la classe 1 non infiammabile, la classe 2 infiammabile e la classe 3 altamente infiammabile).

Fra i refrigeranti alternativi principali presenti attualmente sul mercato si annoverano: R32, R290, R452b, R454b, R450a, R600a, R717, R744, R1233zd, R1234yf, R1234ze, R1270.
Alcuni refrigeranti promettenti introdotti (o re-introdotti) recentemente nel mercato, risultano a bassa tossicità ma sono classificati come mediamente infiammabili o infiammabili: è il caso degli idrocarburi, come il propano (R290) e l’isobutano (R600a), nonché dell’ammoniaca (R717), del R32 e di altri HFO a basso GWP. La Figura 2 mostra un confronto fra le varie tipologie di refrigeranti, illustrando i valori di GWP e le caratteristiche di infiammabilità.

In piccoli impianti (frigoriferi domestici, condizionatori residenziali) trovano ormai ampia commercializzazione circuiti frigoriferi caricati con idrocarburi, mentre sono già in normale servizio nella refrigerazione commerciale macchine frigorifere ad anidride carbonica e, in campo industriale, ad ammoniaca.
Attualmente vengono proposte nuove miscele di HFC e idrocarburi, che permettono il retrofit degli impianti. Ma questo processo di sostituzione evolverà ulteriormente: infatti, anche gli HFC (R134a, R407c, R404a, R410a, R507) verranno gradualmente eliminati nei prossimi decenni, e dovranno essere in qualche modo soppiantati.
Al giorno d’oggi da un lato vi è la necessità di eliminare il cloro dalla composizione dei fluidi frigoriferi per motivi di compatibilità ambientale, da un altro l’esigenza di evitare sostanze che contengano troppo idrogeno perché potrebbero risultare infiammabili, da un altro ancora di limitare la presenza di fluoro che è un elemento che conferisce stabilità alla molecola di refrigerante anche quando liberata in atmosfera e quindi contribuisce all’effetto di surriscaldamento della Terra (effetto serra).
Le proposte avanzate riguardano la sostituzione con una nuova famiglia di gas, gli HFO, e con il ritorno ad un più massiccio uso dei refrigeranti naturali, specie gli idrocarburi, già utilizzati in passato e poi scomparsi a causa della loro infiammabilità e del contemporaneo sviluppo di tecnologie più performanti dal punto di vista termodinamico, ma più impattanti sull’ambiente.

Tratto da www.ingenio-web.it

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