Perché l’ammoniaca nella refrigerazione industriale?

L'ammoniaca offre numerosi vantaggi per la refrigerazione industriale

L’ammoniaca venne utilizzata per la prima volta nella refrigerazione nel 1876, da Carl Von Linde, in una macchina a compressione di vapore. Altri refrigeranti come CO2.SO2. sono stati comunemente utilizzati fino al 1920.

Lo sviluppo dei CFC (clorofluorocarburi) negli Stati Uniti, negli anni 1920, determinò una svolta a favore di questi refrigeranti, rispetto a tutti gli altri refrigeranti utilizzati all'epoca, in quanto i CFC erano considerati sostanze chimiche innocue ed estremamente stabili. All'epoca non si potevano prevedere le conseguenze per l'ambiente delle massicce emissioni di refrigerante. I refrigeranti “CFC” furono promossi come un prodotto sicuro, con una conseguente accelerazione nella domanda e diffusione. Questi refrigeranti chimici artificiali erano considerati una vera e propria manna dal cielo.

Alla luce del successo dei CFC, l’ammoniaca risentì di forti pressioni, ma mantenne la sua posizione sul mercato, in particolare in settori quali la conservazione degli alimenti e i grandi impianti industriali.

Negli anni '80 gli effetti nocivi dei refrigeranti CFC divennero evidenti e venne generalmente accettato il fatto che essi contribuivano all'assottigliamento dello strato di ozono e al riscaldamento globale; alla fine si giunse al Protocollo di Montreal (1989), in cui quasi tutti i Paesi accettarono di eliminare gradualmente i CFC in un programma a scadenza.

In considerazione della gravità dei danni all'atmosfera e dei pericoli che ne derivano a causa delle emissioni di CFC/HCFC e anche degli effetti del riscaldamento globale, le revisioni del Protocollo di Montreal (1990), del 1992 (Copenaghen) e del 1998 a Kyoto, Giappone, richiesero un'accelerazione del programma di eliminazione. Anche gli HCFC saranno ritirati dal mercato e l’Europa ha preso l’iniziativa da questo punto di vista.

Molti paesi in Europa hanno proibito l’uso dei refrigeranti HCFC e ora vengono presi in esame nuovi refrigeranti, così come prodotti già testati e affidabili, come ammoniaca e anidride carbonica, per l’uso con diverse nuove applicazioni.

L'ammoniaca offre una serie di vantaggi, comprovati da decenni di impiego della sostanza negli impianti di refrigerazione.

1. Efficienza energetica

L'ammoniaca è uno dei refrigeranti più efficienti dal punto di vista energetico in applicazioni ad alta e bassa temperatura. Alla luce della crescente attenzione ai consumi energetici, gli impianti ad ammoniaca sono una scelta sicura e sostenibile per il futuro. Un impianto ad ammoniaca allagato è tipicamente il 15-20% più efficiente di un impianto a espansione diretta (DX) con R404A equiparabile. I recenti sviluppi nella combinazione di NH3 e CO2 hanno contribuito ad aumentare ulteriormente l'efficienza. Le soluzioni NH3/CO2 a cascata sono estremamente efficienti per le applicazioni a bassa e bassissima temperatura (al di sotto dei -40 °C), mentre i sistemi a fluido termovettore NH3/CO2 sono più efficienti del 20% circa rispetto ai fluidi termovettori tradizionali

2. Ambiente

L'ammoniaca è il refrigerante più rispettoso dell’ambiente. Appartiene al gruppo dei cosiddetti refrigeranti “naturali” e ha un indice GWP (Global Warming Potential) e un ODP (Ozone Depletion Potential) pari a zero.

3. Sicurezza

A determinate concentrazioni, l'ammoniaca è un refrigerante tossico e infiammabile. Deve essere quindi maneggiato con cura e tutti gli impianti ad ammoniaca devono essere progettati avendo come priorità assoluta la sicurezza. Al tempo stesso, a differenza di molti altri refrigeranti, ha un odore caratteristico rilevabile dall'uomo anche in concentrazioni molto basse. Questo consente di rilevare anche le più piccole perdite di ammoniaca. Nel caso sia necessario ridurre la carica di ammoniaca, una combinazione di ammoniaca e CO2 (a cascata o in salamoia) può essere un’opzione idonea ed efficiente.

4. Tubi di dimensioni più piccole

Allo stato liquido e gassoso, l’ammoniaca richiede tubazioni di diametro inferiore rispetto alla maggior parte dei refrigeranti chimici.

5. Trasferimento del calore ottimizzato

L’ammoniaca offre migliori proprietà di trasferimento del calore rispetto alla maggior parte dei refrigeranti chimici, consentendo di utilizzare apparecchiature con una superficie di scambio di calore inferiore. I costi di costruzione di un impianto saranno inferiori. Queste proprietà ottimizzano inoltre il rendimento termodinamico dell'impianto, in quanto ne riduce i costi d'esercizio.

6. Prezzo del refrigerante

In molti paesi, il costo dell'ammoniaca (per kg) è notevolmente inferiore a quello degli HFC. Questo vantaggio è moltiplicato dal fatto che l'ammoniaca ha una densità inferiore allo stato liquido. Inoltre, qualsiasi perdita di ammoniaca sarà rilevata molto rapidamente grazie al suo odore, riducendo così ogni potenziale perdita di refrigerante.

L’ammoniaca non è un refrigerante universale, ma è idonea in particolare per le applicazioni commerciali e industriali pesanti. Vanno prese in considerazione la tossicità, l’infiammabilità e la compatibilità con i materiali dell’ammoniaca. Allo stesso tempo, tantissimi impianti ad ammoniaca, in cui queste sfide sono affrontate e risolte con successo, sono in esercizio in tutto il mondo.