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02.01.2013 Refrigeranti

Gli HFO “entrano in scena” nei sistemi di refrigerazione e di climatizzazione

Intervista al Dr Nacer Achaichia, Refrigerants Technical Leader EMEAI, presso Honeywell, produttore mondiale di prodotti fluorurati.

Sig. Achaichia, i nostri clienti si interrogano sul futuro dei fluidi frigorigeni e del loro utilizzo. Attualmente, vengono presentati nuovi prodotti sul mercato della climatizzazione e della refrigerazione e, molti dibattiti, spesso contraddittori, non consentono loro di avere una visione chiara del futuro. Tra gli idrocarburi, i fluidi detti naturali, gli HFO e gli altri sostituti, potrebbe farci un’analisi generale e presentarci le soluzioni di domani?

N. A. : Lo sviluppo dei refrigeranti cosiddetti sintetici è stato possibile perché i fluidi frigorigeni cosiddetti naturali erano pericolosi, inefficaci e costosi nell’utilizzo. La rinascita di questi fluidi cosiddetti naturali è basata sul loro basso GWP. Oggi, la nuova generazione di HFO possiede non solo delle caratteristiche di efficienza e di sicurezza simili agli HFC, ma soprattutto buone proprietà ambientali caratterizzate da un basso GWP. Per scegliere il refrigerante giusto devono essere soddisfatte diverse condizioni. Non esiste un’unica soluzione per tutte le applicazioni, ecco perché vi è un’ampia gamma di fluidi frigorigeni per rispondere alle diverse esigenze. Esiste un utilizzo anche per i fluidi naturali, ad esempio l’uso degli idrocarburi nella refrigerazione domestica, laddove la carica di refrigerante è bassa e autorizzata dalle norme di sicurezza. Il CO2 ad esempio ha buone qualità per le applicazione a basse temperature e viene usato nella refrigerazione commerciale negativa, soprattutto nei paesi nordici. Per andare oltre i limiti tecnici del CO2 ad alte temperature ambiente, sono stati sviluppati dei sistemi ibridi CO2/HFC. Questa soluzione esisterà anche in futuro con sistemi CO2/HFO per ridurre l’impronta di carbonio. Per la stragrande maggioranza delle applicazioni, i fluidi HFO saranno la scelta di domani. Attualmente, abbiamo già delle miscele HFO per sostituire la maggior parte dei fluidi esistenti.



Nello specifico, quali sono le principali caratteristiche delle Idro-Fluoro-Oleofine (HFO)? Perché raccomandare quest’alternativa?

N. A. : Gli HFO (Idro-Fluoro-Oleofine) corrispondono ad una classe di molecole insature, contenenti almeno un doppio legame Carbonio-Carbonio. Queste molecole sono molto reattive nell’atmosfera e, di conseguenza, hanno una durata relativamente breve. Questa breve durata contribuisce, in parte, al basso GWP di questi nuovi fluidi. Gli HFO presentano ottime proprietà ambientali, che potrebbero avere, a lungo termine, un impatto favorevole sul cambiamento climatico e rispondere alle legislazioni vigenti e future grazie ai loro bassi GWP e alla loro efficienza energetica. La maggior parte degli HFO ha condizioni operative simili a quelle degli HFC. Le buone prassi sviluppate nel corso degli anni dagli ingegneri non vengono quindi perse e le apparecchiature esistenti possono essere ancora utilizzate con qualche o nessuna modifica.

Honeywell’s Solstice™ Low GWP Refrigerants

Solstice™ HFO’s for Low and Medium Pressure Applications



Queste nuove molecole sono tossiche?

N.A. : Per Honeywell la sicurezza è un criterio essenziale. Queste nuove molecole vengono sottoposte ad approfonditi test di tossicità. L’obiettivo dei test di tossicità è di valutare i potenziali pericoli di un composto e determinare i livelli di esplosione accettabili che non avranno incidenze sfavorevoli, durature o irreversibili sull’essere umano e l’ambiente. Esistono norme dell’industria che trattano la sicurezza come la norma ISO 5149 e la norma EN 378. I fluidi frigorigeni sono divisi in due classi di tossicità. Classe A per i refrigeranti a bassa tossicità e classe B per una tossicità più elevata. Le due principali molecole HFO 1234yf e HFO 1234ze sono entrambe di classe A, e le miscele contenenti queste molecole saranno anch’esse di classe A.

Si pongono numerosi quesiti sull’infiammabilità di questi prodotti? A che punto siamo?

N.A. : Per informazione, l’ammoniaca si infiamma tra 100 e 300 mJ, e l’energia minima di ignizione degli idrocarburi è inferiore a 1mJ, di conseguenza questi prodotti vengono classificati come prodotti infiammabili.

Per le prime due molecole HFO disponibili, sono state misurate le caratteristiche d’infiammabilità. Si constata che l’HFO-1234ze (E) è totalmente ininfiammabile a temperature ambiente inferiori a 30oC. L’energia minima di ignizione dell’HFO-1234yf è compresa tra 5000 e 10000mJ, tale valore è nettamente più elevato rispetto all’R-32, che si infiamma tra 30 e100 mJ. Di conseguenza, la classificazione di sicurezza dei fluidi frigorigeni secondo la norma ASHRAE 34 e la norma ISO 817, è stata modificata per prendere in considerazione la leggera infiammabilità dei nuovi fluidi. È stata creata perciò una nuova classe 2L, per i fluidi che hanno una bassa infiammabilità e una velocità di combustione inferiore a 10cm/s. È il caso dell’HFO 1234yf che con una fiamma molto instabile di una velocità di 1,5 cm/s è stato scelto dall’industria automobilistica per sostituire l’R-134a.

 
I frigoristi saranno obbligati a modificare i sistemi esistenti per usare queste nuove molecole?

N.A. : Contrariamente al CO2, gli HFO vengono messi a punto per corrispondere alle caratteristiche attuali dei fluidi frigorigeni. Abbiamo identificato delle alternative per ogni fluido HFC. Questi ultimi possono essere usati nelle apparecchiature esistenti con qualche o nessuna modifica.

Per convertire gli impianti che funzionavano con gli HFC ai fluidi HFO, si deve prevedere un significativo investimento?

N.A. : Come dicevo, questi nuovi fluidi sono stati progettati per essere usati negli impianti esistenti con qualche o nessuna modifica. Ciò implica un costo d’investimento minimo.

Concretamente, oggi, quali sono le molecole disponibili e per quali applicazioni di refrigerazione e di climatizzazione?

N.A. : Attualmente, sono disponibili 3 nuovi fluidi puri e diverse miscele a partire da queste molecole. Solstice™ yf con le sue caratteristiche simili a quelle dell’R-134a, può essere usato nelle applicazioni R-134a attuali, tenendo conto, naturalmente, della sua classificazione A2L. Quest’ultimo viene usato oggi, nella climatizzazione automobilistica. Anche il Solstice™ ze è un HFO che è stato creato per sostituire l’R-134a, con una produzione frigorifera istantanea inferiore ma una migliore efficienza. Diversi chiller hanno adottato questo nuovo HFO Solstice™ ze. E addirittura il compressore Turbocor è stato convalidato per funzionare con questo fluido.

E per le altre applicazioni, gli HFO quando saranno disponibili sul mercato?

N. A. : Solstice™ yf e Solstice™ ze sono già disponibili. Il Solstice™ yf è disponibile in quantità limitate per l’industria automobilistica, all’inverso del Solstice™ ze disponibile senza restrizioni. Le diverse miscele a base di HFO sono in fase di sviluppo ma sono già disponibili per i partner che desiderano realizzare dei test. Oggi, siamo infatti in fase di valutazione di queste miscele con diversi OEM, sia su applicazioni di refrigerazione che di climatizzazione. Queste miscele saranno disponibili nel 2013.

Per concludere, quali sono i feedback relativi all’uso di queste nuove molecole?

N.A. : I feedback di Solstice™ ze nell’applicazione chiller sono molto positivi. Le misure hanno dimostrato infatti un migliore COP rispetto all’R-134a. Diverse tecnologie di compressori sono state convalidate con questo fluido. Anche il compressore centrifugo Turbocor di Danfoss è disponile per queste applicazioni. La tendenza è chiara: i futuri chiller saranno caricati ad 1234ze.

Honeywell’s Solstice™ Low GWP Refrigerant Blends

Solstice™ HFO Blends for Medium & High Pressure Applications