R32 - per sistemi A/C e pompe di calore rispettosi dell'ambiente

R32: refrigerante a basso GWP per sistemi A/C e pompe di calore

Negli ultimi due decenni, il settore della refrigerazione e del condizionamento dell'aria ha compiuto enormi progressi in termini di riduzione dell'utilizzo dei refrigeranti dannosi per l'ozono. Gli obiettivi originari del Protocollo di Montreal, istituito nel 1987 per ridurre le emissioni di sostanze che portano all'impoverimento dell'ozono, sono stati raggiunti e anche superati. Un'ulteriore conseguenza di queste iniziative consiste nel fatto che, durante gli anni '90 e all'inizio di questo secolo, si è generata una notevole incertezza sulle opzioni future in materia di refrigeranti. Ora comincia a delinearsi una strada precisa, dettata dal programma mondiale sui cambiamenti climatici e il riscaldamento globale.

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Il nostro approccio nei confronti dell’ambiente deve cambiare. Per questo motivo i governi di tutto il mondo stanno introducendo nuove normative con l'obiettivo di limitare gli impatti negativi sull'ambiente. 

Da un punto di vista globale, la tendenza mostra che l'industria si sta muovendo sempre più verso refrigeranti naturali, laddove ciò è tecnicamente possibile. È molto probabile che i refrigeranti sintetici svolgeranno ancora un ruolo importante nel settore della refrigerazione e del condizionamento dell'aria, ma solo in sistemi a carica ridotta che utilizzano le nuove sostanze a basso potenziale di riscaldamento globale (GWP). 

I produttori di refrigerante stanno rispondendo con lo sviluppo di nuovi prodotti e i fabbricanti di apparecchiature stanno progettando tecnologie e sistemi più efficienti che riducono al minimo la carica di refrigerante. Stanno inoltre collaudando, selezionando e testando l’idoneità di nuovi refrigeranti. 

Danfoss incoraggia lo sviluppo continuo e l'utilizzo di refrigeranti a basso GWP per rallentare, e in definitiva invertire, il processo di riscaldamento globale, contribuendo al tempo stesso ad assicurare il benessere globale e lo sviluppo economico insieme alla sostenibilità futura del nostro settore. Consentiremo ai nostri clienti di conseguire questi obiettivi con i refrigeranti, continuando a migliorare l'efficienza energetica delle apparecchiature di refrigerazione e condizionamento dell'aria 

L'elenco delle sostanze idonee è breve, ma in continua evoluzione

Una nuova classe di refrigeranti moderatamente infiammabili, detta A2L, è attualmente oggetto di dibattito. I clienti continuano a testare i refrigeranti R32, R1234yf e R1234ze in quanto dotati di un basso Global Warming Potential (GWP), di un Ozone Depleting Potential (ODP) pari a zero e di una infiammabilità relativamente bassa. 

Le prove effettuate finora con l'R32 sono state soddisfacenti ed è possibile che questa sostanza diventi un refrigerante comunemente disponibile sul mercato. Il settore HVAC in Cina ha posto un'attenzione particolare su questo refrigerante. I dati dell’impatto su ODP e GWP sono riportati nella Tabella 1. Il livello di GWP dell'R32 è moderato, ma rispetto all'R410A, il GWP dell'R32 è pari a un terzo.

Refrigerante ODP
(R11 = 1,0)
GWP
IPCC AR4
(CO2 = 1)
R22 0,055 1810
R410A 0 2088
R407C 0 1770
R32 0 675
R1234yf 0 4
R290 0 6,3
CO2 0 1

L’infiammabilità e la tossicità sono i due indici di valutazione della sicurezza. In generale, minore è l'infiammabilità di un refrigerante, maggiore è il suo GWP. La classificazione dell'R32 è 2, vale a dire che è un refrigerante moderatamente infiammabile, mentre l'R290 ha un'infiammabilità superiore e la sua classificazione è 3.

La classe di tossicità dell'R32 è uguale a quella dei refrigeranti correnti come l'R410A e l'R22 e la sua classificazione è di livello "A" (tossicità bassa).

Le proprietà termodinamiche hanno un impatto notevole sulle prestazioni del sistema e del compressore. La Figura 1 mostra un breve riepilogo del confronto tra l'R32 e l'R410A.

Confronto tra l'R32 e l'R410

  • Pressione di saturazione: l'R32 ha una pressione simile a quella dell'R410A. Questa caratteristica può facilitare lo sviluppo di un sistema a R32 basato su una piattaforma a R410A. 
  • Temperatura critica: l'R32 ha una temperatura critica più elevata e conseguentemente un COP più elevato.
  • Calore latente di vaporizzazione: il calore necessario per far evaporare l'R32 è superiore a quello dell'R410A e quindi il flusso di massa necessario per la portata del raffreddamento unitaria è inferiore e il COP è superiore.
  • Coefficiente isoentropico: può influenzare il rapporto di pressione del sistema e anche la temperatura di mandata. Il rapporto di pressione dell'R32 è leggermente superiore a quello dell'R410A.
  • Portata del raffreddamento volumetrica: l'R32 è dotato di una portata del raffreddamento volumetrica significativamente superiore a quella dell'R410A e questo può contribuire a ridurre le dimensioni dei tubi del sistema e ad aumentare l'efficienza. 
  • Densità: la densità dell'R32 è decisamente inferiore a quella dell'R410A e quindi anche la quantità di carica necessaria è inferiore; inoltre, poiché il GWP è misurato in kg, l'impatto climatico complessivo del refrigerante nel sistema è persino inferiore a quanto suggerito dal GWP. 

Rispetto al già citato R410A, l'R32 offre una migliore efficienza di sistema e necessita di una minore carica di refrigerante. Un problema significativo è rappresentato dal fatto che l'R32 ha un'elevata temperatura di mandata. Una conseguenza diretta è rappresentata dalla degradazione dell'olio, che può causare vari guasti al compressore come il grippaggio del cuscinetto e una riduzione dell'efficienza del sistema e del compressore. Quindi, la temperatura di mandata deve essere limitata a un livello accettabile per assicurare il corretto funzionamento del sistema e del compressore. Di solito si deve controllare la temperatura di mandata del refrigerante. L’iniezione di liquido può essere una buona soluzione per controllare una temperatura di mandata eccessiva. Come mostrato nella Figura 2, una parte del fluido condensato viene iniettata nello scroll tramite una valvola di iniezione elettronica, che assorbirà il calore del gas compresso intermedio per la vaporizzazione. In questo modo, la temperatura di mandata può essere ridotta in modo efficace. La portata di flusso di massa iniettata può essere inoltre facilmente modulata dalla valvola di iniezione.

Figura: Compressore per R32 con iniezione di liquido nel circuito di refrigerazione

Sistema di iniezione di liquido

Se prendiamo in considerazione gli aspetti di cui sopra, l'R32 potrebbe essere un refrigerante ecosostenibile per l'utilizzo nei sistemi A/C e nelle pompe di calore.

Danfoss sviluppa in modo proattivo componenti per i refrigeranti a basso GWP, come l'R32.
Danfoss ha esposto la sua nuova gamma di compressori scroll per R32 a Chillventa 2012. Questi compressori sono attualmente in fase di collaudo da parte dei nostri clienti in Cina e presto saranno testati anche in Europa.

I nostri scambiatori di calore MCHE e MPHE sono progettati per una carica di refrigerante ridotta, una soluzione che li rende ideali per l'utilizzo con l'R32. I clienti stanno attualmente testando i nostri prodotti nelle loro applicazioni.

Danfoss ha collaudato con successo i componenti di linea e ha sviluppato apparati di espansione termostatici. Inoltre, possono essere testati dai clienti regolatori e apparati di espansione elettronica.

Per ulteriori informazioni sui test e per ordinare i compressori, contattare l'ufficio vendite Danfoss di zona.