Ammoniaca (NH₃)

Ammoniaca (NH₃), un refrigerante molto conosciuto, utilizzabile in particolare negli impianti industriali di grandi dimensioni, nei quali è possibile sfruttare appieno i suoi vantaggi senza pregiudicare la sicurezza.

L'ammoniaca è apprezzata per le sue proprietà termodinamiche vantaggiose. Offre prestazioni migliori rispetto ai refrigeranti sintetici in un'ampia gamma di applicazioni. Presenta tuttavia un certo numero di inconvenienti, che finora ne hanno impedito l'utilizzo nelle applicazioni commerciali, ad esempio la compatibilità dei materiali, la tossicità e l'infiammabilità.

Efficienza

L'ammoniaca è un refrigerante altamente performante, con un'efficienza teorica leggermente superiore a quella dell'R134a o del propano. Evidenze concrete nell’applicazione pratica sembrano confermare che le prestazioni degli impianti ad ammoniaca siano addirittura superiori a quelle teoriche.

Sicurezza

A causa della tossicità e dell'infiammabilità dell'ammoniaca, gli impianti che ne fanno uso sono soggetti a normative nazionali. Anche in presenza di una rigorosa regolamentazione volta a garantire la sicurezza del funzionamento, si sta ricercando una soluzione per ridurre i livelli di carica negli impianti ad ammoniaca, soprattutto se situati in zone popolate.

Un modo per risolvere i problemi legati alla sicurezza è utilizzare l'ammoniaca come refrigerante in combinazione con la CO₂, a temperature medie o alte o in applicazioni in cascata a temperature basse.

Per assicurare un funzionamento sicuro dell’impianto, il personale di servizio in loco deve essere appositamente formato alla gestione dell’ammoniaca.

Ambiente

L’ammoniaca è un refrigerante naturale. Ha un ODP e un GWP pari a zero. Grazie alla sua efficienza, è uno dei refrigeranti più ecologici.

Pressione e dimensioni dell’impianto

Le pressioni di esercizio dell'ammoniaca sono paragonabili a quelle di altri refrigeranti comuni (HFC e HC); l'ammoniaca ha inoltre un punto di ebollizione relativamente elevato (-33,3 °C). Ha un'elevata capacità volumetrica, perciò i tubi degli impianti ad ammoniaca possono essere più piccoli rispetto a quelli per gli HFC. Va notato, tuttavia, che quando si utilizza ammoniaca per le linee di aspirazione, queste ultime sono più grandi rispetto a quelle utilizzate per la CO₂.

Proprietà chimiche

L'ammoniaca è compatibile con tutti i materiali più comuni, eccetto il rame e l’ottone. Questo significa che è possibile utilizzare solo tubi in acciaio saldati. È necessario inoltre utilizzare compressori ermetici o semi-ermetici, con rivestimenti speciali o cavi in alluminio per il motore.

L'ammoniaca non è miscelabile con gli oli comuni. È inoltre più leggera dell'olio, e ciò semplifica la progettazione dei sistemi di ritorno dell'olio.

Efficienza dei costi

L'ammoniaca è un refrigerante poco costoso e disponibile in abbondanza. Gli impianti ad ammoniaca, tuttavia, tendono a essere relativamente costosi per via della necessità di utilizzare tubi in acciaio, compressori semi-ermetici e un certo numero di apparati di sicurezza, tra cui i rivelatori di gas.

Applicazioni

Oggi l'ammoniaca è utilizzata principalmente nelle applicazioni di refrigerazione industriale:
• Celle frigorifere per la distribuzione
• Tunnel di congelamento
• Birrifici
• Impianti di trasformazione alimentare (macelli, fabbriche di gelati ecc.)
• Pescherecci

Queste applicazioni richiedono cariche ad alta capacità; tuttavia, si continua a lavorare per sviluppare impianti di ammoniaca a bassa carica, in modo da poter utilizzare le benefiche proprietà termodinamiche e ambientali di questa sostanza. Alcuni studi condotti da Danfoss e dai partner impegnati nella ricerca riguardano lo sviluppo di sistemi a bassa carica con algoritmi di controllo nuovi e sofisticati, l'ulteriore sviluppo di scambiatori di calore ottimizzati per l'ammoniaca, i sistemi DX e i nuovi sistemi in cascata a CO₂.