Weishaupt - POMPE DI CALORE

1.8 I fluidi refrigeranti

I fluidi refrigeranti sono il mezzo attraverso il quale si compie

il trasferimento di calore nelle diverse parti del circuito frigori-

fero. Lo sviluppo dei fluidi refrigeranti

è sempre stato dettato

oltre che dalla maggior efficienza, dall’impatto ambientale, in

termini di distruzione dell’ozono e del riscaldamento climatico

per effetto serra.

Dal 1° gennaio 2010, il Regolamento Europeo 2037/2000, in-

tegrato dal Regolamento Europeo 1005/2009, vieta la vendita

e l’uso in manutenzione dei refrigeranti HCFC, i quali hanno un

impatto non trascurabile sull’ozono stratosferico. Tra gli HCFC,

il più diffuso è il gas R-22, ancora presente nella gran parte

degli impianti di condizionamento e refrigerazione installati fino

a qualche anno fa. Gli impianti più recenti sono già stati proget-

tati per l’utilizzo di HFC (idrofluorocarburi, come ad esempio R-

134A, R-404A, R-410A, ecc.), gas ad impatto zero sullo strato

d’ozono. Queste sostanze che appartengono alla classe degli

idrofluorocarburi HFC, sono state valutate sia da un punto di

vista ambientale,come si riportava sopra, ma anche da un

punto di vista della sicurezza, tossicità e infiammabilità.

I refrigeranti puri quali erano e sono R-12 e R-22 non variano

la propria composizione durante i cambiamenti di fase nel cir-

cuito (il passaggio da liquido a vapore o viceversa).

Molti dei nuovi refrigeranti costituiscono invece miscele di vari

composti e, secondo le caratteristiche ed il comportamento,

vengono definiti come: Azeotropi, Quasi-Azeotropi e Zeotropi.

Gli Azeotropi non cambiano la loro composizione volumetrica

né la temperatura di saturazione in modo apprezzabile durante

l’evaporazione o la condensazione a pressione costante.

I Quasi-Azeotropi presentano solo un leggero "scorrimento"

(detto glide) della temperatura durante le fasi di cambiamento

di stato. Tale scorrimento comunque non provoca effetti ap-

prezzabili sulle prestazioni, sul funzionamento e sulla sicurezza

dell’impianto.

Gli Zeotropi hanno caratteristiche diverse dalle miscele prece-

denti poiché le loro temperature di evaporazione e condensa-

zione subiscono dei marcati scorrimenti (glide) durante i

cambiamenti di stato e la composizione volumetrica varia in

modo apprezzabile.

Tra i refrigeranti pi

ù usati si segnalano:

R-134a

L’HFC 134a è un refrigerante puro, costituito da un singolo

componente, e perciò non è soggetto a "scorrimenti" di tempe-

ratura (glide) durante i cambiamenti di stato. Un’ulteriore carat-

teristica positiva è rappresentata dal basso potenziale di

riscaldamento globale (GWP) rispetto agli altri refrigeranti. Pur-

troppo esso presenta una capacità termodinamica sensibil-

mente ridotta rispetto all’ R-22, è visto più come sostituto del

R-12. La conseguenza di ciò è che, a parità di potenza frigori-

fera, una macchina caricata con R-134a deve essere tra il 30%

e il 40% più grande di una con R-22 (compressore di maggior

potenza, tubi di maggior sezione e scambiatori di maggior su-

perficie). A ciò si aggiunge il fatto che il coefficiente di scambio

termico dell’ R-134a è minore di quello dell’ R-22.

È un ottimo fluido per la refrigerazione commerciale ed il recu-

pero di calore ad alta temperatura. Il suo uso non è invece rac-

comandato per applicazioni di bassa temperatura.

R- 407C

L’HFC 407C è una miscela ternaria di R-32, R-125 e R-134a

(23/25/52% in peso), e presenta caratteristiche operative si-

mili a quelle dell’ R-22. Si tratta però di un fluido zeotropo, con

uno scorrimento di temperatura (glide) non trascurabile pari a

5,4 °C; a ciò si aggiunge anche lo svantaggio di una minor effi-

cienza rispetto all’ R-22. Esso offre tuttavia la maggior sempli-

cità di conversione degli impianti rispetto alle altre alternative.

Infatti, il gas refrigerante R-407C ha avuto una forte diffusione

in Europa proprio come sostituto dell’R-22 nei nuovi impianti di

condizionamento, avendo R-407C, caratteristiche e proprietà

fisiche molto simili all’R-22, è stato richiesto solo un minimo la-

voro di sviluppo, per adattare gli impianti esistenti ad R-22 al-

l’uso del nuovo refrigerante.

R- 449-A

L’HFC-449A è una miscela composta da R-32, R-125, R-134a

e R-1234yf le loro caratteristiche termodinamiche lo costitui-

scono come ideale sostituto del R-404A.

L’R-449A è caratterizzato da un valore GWP del 65% inferiore

al R-404A

R-410A

L’HFC 410A costituisce una miscela di R-32 e R-125

(50/50% in peso) ed ha comportamento quasi-azeotropico,

perciò il suo scorrimento di temperatura o glide è trascurabile.

È inoltre chimicamente stabile, non infiammabile e con basso

livello di tossicità.

L’R-410A presenta caratteristiche operative (temperature e

pressioni) molto diverse rispetto a quelle dell’R-22, pertanto

trova impiego nei nuovi impianti, ma non può essere utilizzato

come fluido adatto a convertire gli impianti esistenti ad R-22.

L’ R410A presenta un coefficiente di scambio termico sensibil-

mente più elevato rispetto all’ R-22 e all’ R-407C, sia nella fase

di evaporazione, sia nella fase di condensazione, garantendo

quindi migliori prestazioni grazie soltanto alle sue proprietà ter-

mofisiche, questo ha fatto sì che diventasse uno dei gas più

utilizzati.