Em um futuro em que os valores do potencial de aquecimento global estão diminuindo devido a reduções graduais e as demandas de eficiência energética (MEPS) estão aumentando, os profissionais de HVAC-R se concentrarão no uso de componentes que permitam a menor carga possível e em tecnologias com a melhor relação custo/desempenho para um determinado tipo de refrigerante.
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De modo geral, quando se fala de refrigerantes, os chillers são divididos em duas categorias: baixa/média pressão e média/alta pressão. Os chillers de baixa/média pressão podem se beneficiar do uso de HFOs puros (R1233zd e R1234ze), resultando em um potencial de aquecimento global próximo de zero. A penalidade de inflamabilidade é muito baixa e gerenciável, especialmente para sistemas instalados ao ar livre ou em salas de máquinas. Esperamos que, para o curto e médio prazos, esse tipo de sistema adote refrigerantes com potencial de aquecimento global ultrabaixo. O limite superior do potencial de aquecimento global para grandes chillers de baixa e média pressão pode chegar a 630, o que corresponde ao potencial de aquecimento global da mistura HFO R513A, listada no regulamento EPA-SNAP de julho de 2015, ao passo que o R134a será excluído a partir de 2024.
Para chillers de média/alta pressão, as alternativas de potencial de aquecimento global estão na faixa de potencial de aquecimento global 125-750, mas os usuários precisam estar dispostos a aceitar uma classificação de inflamabilidade A2L. Isso, novamente, deve ser aceitável para sistemas instalados ao ar livre ou em salas de máquinas. É provável que o mercado vá migrar para alternativas de potencial de aquecimento global que ofereçam a melhor compensação entre custos e desempenho do sistema. Prevemos que a escolha recairá em refrigerantes de alta densidade/alta pressão com um potencial de aquecimento global entre 500 e 750.
Os sistemas VRF usam uma quantidade de refrigerante por unidade relativamente grande em comparação com sistemas canalizados, devido a seus evaporadores descentralizados e tubulações subsequentes. Minimizar o tamanho da tubulação exige refrigerantes de média a alta densidade, e as únicas alternativas ao R410A são os refrigerantes A2L, como R32 ou DR55.
O uso de refrigerantes A2L está intimamente conectado a normas de segurança como EN378 e ISO5149, nas quais a quantidade permitida de refrigerante A2L foi aumentada consideravelmente nas últimas edições. O grupo de trabalho ASHRAE15 também está analisando a necessidade futura de refrigerantes com baixo potencial de aquecimento global. Entretanto, embora essas normas de segurança sejam imprescindíveis, elas não são suficientes por conta própria. Muitas regulamentações locais contra incêndios têm sido sérios obstáculos ao uso de refrigerantes A2L. Inovadores fluidos alternativos para circulação estão em constante desenvolvimento; a água é uma escolha óbvia para a circulação, e até mesmo o CO2 já foi proposto. A redução gradual dos HFCs de acordo com o Protocolo de Montreal gerou uma pressão pela revelação de oportunidades e riscos associados ao uso de refrigerantes A2L. Provavelmente, os próximos anos mostrarão uma direção mais clara na escolha dos refrigerantes para sistemas VRF.
Numa análise superficial, a Refrigeração Industrial parece ser um setor fácil em relação aos refrigerantes com baixo potencial de aquecimento global, mas ainda vemos armadilhas potenciais e espaço para inovação. O NH3 (amônia) tem sido o refrigerante preferido nessa área devido à sua excelente eficiência e continua sendo usado com o crescimento da demanda por refrigerantes sustentáveis. No entanto, preocupações com segurança podem limitar o sucesso do NH3 pelo fato de ele ser tóxico. Aconteceram alguns acidentes graves na última década, que ensinaram a todo o setor algumas lições importantes, como evitar cargas elevadas e planejar cuidadosamente a localização de plantas maiores. Isso levou a refrigeração industrial a encontrar maneiras novas e inovadoras de reduzir os tamanhos das cargas. Uma maneira de diminuir o tamanho da carga ao mesmo tempo em que se aumenta a eficiência é combinar NH3 com CO2: O CO2 assume o papel de transportador térmico e é circulado no interior das instalações maiores.
As aplicações de Refrigeração Comercial e Varejo de Alimentos são muito diversas no que diz respeito a tipos de sistemas e refrigerantes utilizados. Elas incluem câmaras frigoríficas, expositores com portas de vidro, vitrines expositoras e ilhas, tanto centralizados como plug-in - circuitos de refrigeração herméticos ou autônomos com unidades condensadoras.
As aplicações de Refrigeração Comercial e de Varejo de Alimentos são agrupadas em três categorias principais.
As aplicações com fechamento hermético são adequadas ao uso de refrigerantes com baixo potencial de aquecimento global, que são seguros devido às suas baixas cargas. Muitos desses sistemas já usam hidrocarbonetos como R600a e R290, e o sistema de redução gradual da UE exigiu valores de potencial de aquecimento global abaixo de 150 desde 2016.
Unidades condensadoras têm uma carga de refrigerante que fica tipicamente entre 5 e 20 kg, e a segurança de inflamabilidade é crucial, pois muitos desses sistemas podem ser acessados pelo público.
Os refrigerantes de alto potencial de aquecimento global como o R404A são usados há muitos anos, mas os novos HFCs alternativos classificados como A1 têm um potencial de aquecimento global inferior a 60% do R404A. Ainda assim, o impacto de temperaturas mais altas de descarga do compressor no envelope de aplicação e o impacto do glide do refrigerante sobre o desempenho de refrigeração apresenta novos desafios. Acreditamos que o mercado passará rapidamente para um nível médio de potencial de aquecimento global em torno de 150 antes de buscar lentamente mais soluções como misturas de CO2, R290 (hidrocarbonetos) ou HFO.
Os sistemas DX centralizados são, de longe, a aplicação que mais consome refrigerante devido a seus grandes tamanhos de carga e altas taxas de vazamento. Na redução gradual da UE, estima-se que usem mais de 40% da quantidade-base recomendada de refrigerante para a redução gradual. Durante os últimos dez anos, o CO2 tornou-se um refrigerante viável e pode ser usado em diferentes configurações de sistema:
A localização geográfica afeta a eficiência energética de qualquer sistema devido à temperatura ambiente externa. Os sistemas de CO2 transcríticos são conhecidos por serem extraordinariamente sensíveis às temperaturas externas. No entanto, os desenvolvimentos mais recentes com tecnologias de injeção aumentaram fortemente a eficiência do sistema de CO2 mesmo em climas muito quentes, e esperamos que haja um salto de mercado nesse aspecto nos próximos anos.
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