L’approccio multidisciplinare che caratterizza MECOBAT implica l’analisi trasversale degli impatti dei principi tecnologici e delle scelte costruttive in generale applicate ai nostri diversi progetti.

Così è anche per le apparecchiature tecniche e per i vettori energetici per i quali effettuiamo studi sul loro impatto energetico ed ambientale nonché su aspetti legati alla sicurezza antincendio e alle interfacce con altre opere tecniche. Questi studi si rivelano sempre più precisi grazie ad esperienze, analisi, prove e collaudi.

Da qui l’idea di redigere questa descrizione, necessariamente non esaustiva, della presentazione della materia e dell’evoluzione degli standard che regolano il relativo quadro normativo.

Che cos’è un fluido refrigerante?

Un fluido refrigerante è un fluido o una miscela di fluidi con proprietà fisiche che consentono di utilizzare un ciclo di compressione/espansione per trasferire calore. I fluidi refrigeranti sono utilizzati negli impianti di refrigerazione (frigoriferi, congelatori, condizionatori, ecc.) e di riscaldamento (pompe di calore).
I refrigeranti possono essere classificati in 3 famiglie principali:

  • fluidi organici puri: acqua, ammoniaca, CO2, ecc.
  • idrocarburi: butano, isobutano, propano, propilene, ecc.
  • idrocarburi alogenati: clorofluorocarburi (CFC), idrofluorocarburi (HFC) e idroclorofluorocarburi (HCFC) e perfluorocarburi (PFC)

Criteri per la selezione di un fluido refrigerante

La scelta del refrigerante avviene secondo diversi criteri:

  • Normativa in vigore (F-Gas)
  • Utilizzo: Aria condizionata, raffreddamento, refrigerazione industriale…
  • Criteri termodinamici: alto COP, alta temperatura critica, pressione adattata alle condizioni di utilizzo.
  • Criteri ambientali: GWP (potenziale di riscaldamento globale)
  • Criteri di sicurezza: tossicità, infiammabilità
  • Criteri economici: fattibile nel tempo, rapporto efficienza/prezzo

La normativa

Il regolamento europeo, F-Gas, sui fluidi refrigeranti comporta cambiamenti sostanziali nell’uso dei refrigeranti.

L’industria della refrigerazione e del condizionamento, e di conseguenza anche la filiera delle costruzioni, devono necessariamente adeguare le proprie abitudini per ridurre il proprio impatto ambientale.

Figura 1- Evoluzione delle norme dal Protocollo di Montréal

F-gas ha formulato regolamenti riguardanti il ​​recupero, l’uso e la distruzione dei gas fluorurati. Impone un programma per la riduzione graduale delle emissioni di gas serra entro il 2030. Questo programma è stato impostato in base al potenziale di riscaldamento globale dei fluidi (PRG o GWP in inglese).

Il GWP è un indicatore della nocività dei gas in relazione all’effetto serra e per un dato tempo, il fluido di riferimento è la CO2 il cui GWP è 1.

Ad esempio, 1 kg di R404A, miscela di HFC, ha un potenziale di riscaldamento globale equivalente a 3.922 kg di CO2. Un confronto semplificando il più possibile equivale a fare 58 volte Milano-Roma con una macchina di media taglia.
Secondo questo criterio un impatto decisamente inferiore è quello rappresentato dal GWP del propano, R290, equivalente a 3kgCO2 equivalente che, invece, prevede una classificazione di sicurezza A3 (Altamente infiammabile), ovvero 3 classi più “pericolose” di R404A, classificato A1 (non infiammabile).

Tossicità e infiammabilità

Un’ulteriore classificazione dei fluidi refrigeranti viene effettuata in base alla loro tossicità e infiammabilità.

Tossicità – Infiammabilità. Classificazione standard ASHRAE 34 34

Figure 3- Classificazione tossicità – Infiammabilità dei fluidi
ClasseCaratteristica
Classe
A
Bassa tossicità <400 ppm. (l’esposizione di più di 30 min o più può comportare un grave pericolo per la salute)
Classe
B
Tossicità forte > 400 ppm. (mortale nel tempo)
Classe
1
Il fluido refrigerante non consente la propagazione della fiamma in aria a 21°C e 101 kPa
Classe
2
Il fluido refrigerante ha un limite inferiore di infiammabilità maggiore di 0,10 kg/m3 a 21°C e 101 kPa e un calore di combustione inferiore a 19 kJ/kg
Classe
2L
Stesse caratteristiche della classe 2 ma il fluido refrigerante ha una velocità di propagazione maggiore (<0.1 m/s)
Classe
3
Il fluido refrigerante è altamente infiammabile con un limite di infiammabilità inferiore o uguale a 0,10 kg/m3 a 21°C e 101 kPa o un calore di combustione maggiore o uguale a 19 kJ/kg

Evoluzione normativa e selezione dei fluidi refrigeranti

Seguono tabelle che mostrano l’evoluzione del divieto di utilizzo di alcuni fluidi secondo il GWP, nonché la classificazione di quelli che potremo continuare ad utilizzare dal 2030, secondo composizione, GWP e tipologia di utilizzo.

Oggi sono vietati fluidi con GWP > 2500, nel 2025 saranno vietati fluidi con GWP > 1500 e nel 2030 il GWP dei fluidi utilizzati non dovrà superare un GWP di 150.

Programma dei divieti all’uso di determinati fluidi

1 Gennaio 2020
GWP > 2500
1 Gennaio 2025
GWP > 1500
1 Gennaio 2030
GWP > 150
R 404AR 407R 32
R 422R 407CR 134A
R 422AR 407FR 448A
R 507R 410AR 449A
R 422DR 452AR 450A
R 513
Figura 2- Programma di divieto all’uso dei fluidi per periodo di tempo
Fluido RefrigeranteComposizioneGWPClassificazioneUtilizzo
R 454CIdrofluoroolefina 150A2LFreddo (+ e -)…
R 455ADifluorometano146A2LFreddo (- et +), Pompe di calore…
R 152ADifluoroetano124A2Aria condizionata per autoveicoli, aerosol, …
1234ZEHFO 1234ZE7A2LClimatizzazione, Pompe di calore…
1234YFHFO-1234yf4A2LClimatizzazione, Pompe di calore…
R 290Propano3A3Freddo (+ et -), Pompe di calore, sistema split, …
R 744Diossido di Carbonio1A1Agroalimentare, freddo (-), Pompe di calore…
R 717Ammoniaca0B2Produzione acqua refrigerata, camera climatica, Pompe di calore …
R 718Acqua0Freddo (+)

Possibili vie di sviluppo

Tra le possibili strade di sviluppo tecnico sui fluidi refrigeranti si segnalano le prime applicazioni su chiller e pompe di calore, anche ad alta temperatura, fluidi 1234 ZE e YF, gas fluorurati della famiglia delle idrofluoroolefine (HFO) a GWP tendente a 0.

Bibliografia

https://www.hvac-intelligence.fr/reglementation-fluides-frigorigenes/
Fluides frigorigènes dans le bâtiment. Vers un remplacement de l’ensemble des installations ?
(clever-energies.com)

Autori

Marco NICO & Maxime VIANA
(MECOBAT)

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