Idrocarburi

Proprietà generali

I seguenti tipi di idrocarburi sono comunemente utilizzati come refrigeranti:

  • R290 Propano
  • R600a Isobutano
  • R1270 Propilene

Diversi altri idrocarburi, quali le miscele contenenti etano, propano o butano, vengono utilizzati anche come refrigeranti.

Dalla fine degli anni '80, il propano è stato considerato un sostituto dei CFC e soprattutto dell'R22 (HCFC). A parte la sua infiammabilità elevata, l'R290 ha proprietà molto simili a quelle dell'R22. Ha una lunga storia nel settore della refrigerazione ed è quindi un candidato interessante. Tuttavia, a causa della sua infiammabilità, il suo utilizzo è limitato. Mentre in alcune parti del mondo l'isobutano (R600a) è stato introdotto negli elettrodomestici all'inizio del phase-out dei CFC, l'R290 è stato adottato in seguito e ha sostituito l'R134a, l'R22 e l'R404A in un gran numero di elettrodomestici.

Efficienza

Gli idrocarburi hanno eccellenti proprietà termodinamiche e in questo senso sono equiparabili e perfino migliori dei refrigeranti HCF o HCFC nella maggior parte delle applicazioni.

Sicurezza

Gli idrocarburi sono altamente infiammabili e devono essere maneggiati con cura. Se utilizzati in modo responsabile, possono essere utilizzati in una varietà di applicazioni di refrigerazione e condizionamento dell'aria. Per garantire la sicurezza, le applicazioni a idrocarburi sono disciplinate da vari regolamenti e normative a livello internazionale, nazionale e regionale. Gli idrocarburi presentano un rischio di esplosione solo se la concentrazione è compresa tra i limiti di infiammabilità inferiore e superiore. In questi anni le norme di sicurezza si evolvono con rapidità e ciò è fondamentale per poter sfruttare al meglio il potenziale di questi refrigeranti. Le normative di riferimento sono le norme IEC 60335-2-40, IEC 60335-2-89, ISO 5149 e EN378.

Se ci si attiene alle norme di sicurezza, anche in situazioni estreme la concentrazione di refrigerante in caso di perdita non supererà i limiti di infiammabilità inferiori (LFL) nelle aree in cui fonti di innesco possono incendiarlo. Le precauzioni di sicurezza e la progettazione del sistema dipendono dalla carica di refrigerante. In generale devono essere evitate le fonti di innesco all'interno dell'applicazione. La quasi totalità degli idrocarburi non è tossica e il rischio maggiore per la sicurezza è rappresentato dalla loro infiammabilità, anche se gli idrocarburi gassosi sono più pesanti dell'aria e ne prendono il posto nei polmoni.

    R600a   R290
Limite di infiammabilità inferiore (LFL) 1,8% circa 38 g/m3 2,1% circa 38 g/m3
Limite di infiammabilità superiore (UFL) 8,5% circa 203 g/m3 9,5% circa 171 g/m3
Temperatura di autoaccensione 494 °C      
Limiti di infiammabilità inferiore e superiore        

Solo il personale autorizzato e certificato per l'installazione e la manutenzione dei sistemi di refrigerazione contenenti refrigeranti infiammabili deve effettuare l'installazione e la manutenzione degli stessi.

Impatto ambientale

Gli idrocarburi appartengono al gruppo dei refrigeranti naturali e hanno un ODP pari a zero e un GWP trascurabile. In genere gli idrocarburi sono un sottoprodotto dell'industria petrolchimica.

Pressione e temperatura

Sotto molto aspetti, le proprietà di refrigerazione degli idrocarburi, quali la pressione, il rapporto di pressione e la temperature di mandata, sono molto simili a quelle degli HCFC o HFC.

Proprietà chimiche

Gli idrocarburi utilizzati più comunemente (propano e isobutano) sono compatibili con gli oli e i materiali standard usati con gli HFC. Un'eccezione è il propene (propilene), che non è compatibile con il neoprene. Di conseguenza, con questo refrigerante devono essere utilizzati speciali o-ring.

Aspetti economici

Il costo relativo di un sistema a idrocarburi dipende in gran parte dall'applicazione. Nelle applicazioni domestiche e commerciali leggere, il costo del sistema è simile a quello di un sistema a HFC. Nelle applicazioni di refrigerazione commerciale e industriale, i sistemi con HC sono in genere relativamente costosi a causa della necessità di protezioni a prova di esplosione per apparecchiature elettriche, anche se per i chiller collocati all'esterno il costo aggiuntivo per la sicurezza è più contenuto.

Applicazioni tipiche

Le applicazioni tipiche per gli idrocarburi sono:

  • Frigoriferi e congelatori domestici
  • Raffreddatori di bottiglie
  • Banchi gelateria e congelatori commerciali
  • Refrigeratori commerciali
  • Raffreddatori di birra
  • Distributori di bevande
  • Deumidificatori
  • Pompe di calore
  • Refrigerazione nei supermercati (in combinazione con un raffreddamento secondario o come stadio ad alta temperatura in un impianto a CO2 in cascata)
  • Piccoli condizionatori d’aria
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