Piccole applicazioni industriali: quali refrigeranti? (parte 2)

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copyright: IOR
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In un recente articolo pubblicato per lo IOR (l’istituto di refrigerazione britannico) e firmato da Rob Lamb, direttore sales e marketing presso STAR Refrigeration, si considerano le possibilità disponibili in termini di refrigeranti per il settore della piccola industria, ovvero applicazioni di capacità fino a 300kW per la media e alta temperature e fino a 150kW per le basse temperature.

Il regolamento F-gas impone che le soluzioni di refrigeranti a lungo termine debbano avere basso GWP. Le opzioni disponibili possono essere classificate sia come fluidi componenti singoli o come miscele. Tra i fluidi singoli vi sono R32, HFC a basso GWP, l’HFO R1234ze e R1234yf, l’ammoniaca, l’anidride carbonica e gli idrocarburi. Queste le opzioni ceh Lamb prende in considerazione per il campo di applicazione da lui discusso.

R-32 – Negli ultimi 20 anni questo refrigerante ha svolto un ruolo importante come componente di miscele, tra cui la serie R407 (/ R125 / R134a R32) e R410A (R32 / R125). Più recentemente è stato utilizzato per l’aria condizionata e le pompe di calore in Giappone, dove ha sostituito R410A. La necessità di ridurre il GWP del refrigerante in base al regolamento F-gas in Europa ha portato ad un certo numero di produttori al lancio di impianti di condizionamento d’aria a R32 nel 2016. Nel 2017 questi probabilmente aumenteranno. Cosa dire sul suo utilizzo nella refrigerazione industriale? R32 ha una serie di attributi positivi compresi funzionamento a pressione positiva fino a -50 ° C e un 60% in più di capacità di refrigerazione per la stessa cilindrata. È inoltre compatibile con i materiali utilizzati nei sistemi di HFC esistenti, anche se a maggiori pressioni di esercizio rispetto a molti liquidi. Nonostante queste caratteristiche positive, Lamb conclude che l’infiammabilità, il costo del refrigerante, la mancanza di esperienza operativa e l’incertezza del futuro degli HFC rendono l’ R32 un improbabile sostituto dell’ammoniaca per le applicazioni industriali tradizionali. Potrebbe essere però utilizzato in applicazioni industriali più piccole, dove il prezzo del refrigerante è compensato dal risparmio di tubazioni in rame e attrezzature di costo inferiore.

R1234yf e R1234ze – Si tratta di isomeri di tetrafluoropropene e sono stati sviluppati come refrigeranti per sostituire R134a. R1234yf è utilizzato nell’industria automobilistica per l’aria condizionata. Il prezzo di R1234yf è tale per ora da limitarne l’ uso nella refrigerazione industriale. R1234ze (E) ha prezzi più abbordabili ma il suo uso è probabilmente limitato alle piccole applicazioni industriali che richiedono chiller e pompe di calore di temperatura più elevate.

Miscele di refrigeranti – Sono  costituiti da due o più componenti, in genere HFC e HFO. Se il GWP si abbassa sotto un valore di 500, il refrigerante è in genere in classe A2L, quindi infiammabile. I principali produttori di refrigerante stanno sviluppando le proprie soluzioni di marca per diverse applicazioni e sono in procinto di lanciare prodotti brevettati. La proliferazione delle soluzioni sul mercato è molto problematica per i produttori di componenti. In molti casi i produttori, per tenere il passo con l’apparire sul mercato di tante soluzioni, utilizzano software di simulazione per prevedere le proprietà del refrigerante e le prestazioni, al posto dei dati di test su campo. La storia indica che nel corso del tempo i produttori e appaltatori restringeranno da sé il numero di miscele, ma è troppo presto per dire se questo accadrà anche questa volta e quali saranno le miscele prescelte.

R744 – Anidride carbonica – Le elevate pressioni di esercizio e il funzionamento transcritico in ambiente caldo sono state le due maggiori sfide da affrontare per le nuove applicazioni a CO2, che come fluido con ODS nullo e GWP 1, è nella posizione ideale per rispondere alle sfide dei nuovi regolamenti. Negli ultimi tempi essa si sta affermando nella refrigerazione commerciale, sia in applicazioni subcritiche che transcritiche e sta sempre più conquistando terreno anche in ambienti caldi. Ci sono esempi di applicazioni anche in progetti industriali più piccoli, in alternativa all’R404A e R507A. I componenti, compresi i compressori, gli evaporatori, i raffreddatori di gas, le valvole, le tubazioni, la strumentazione e controlli sono ampiamente disponibili e i prezzi stanno diventando sempre più competitivi con l’aumento dei volumi richiesti. Una sfida per il suo utilizzo in piccole applicazioni industriale è la longevità. Allo stato attuale, i rack a CO2 sono costruiti per il mercato retail e hanno una aspettativa di vita basata soprattutto sulle richieste di un supermercato, che in genere è di 10 anni. Gli utenti finali industriali in genere cercano di investire in attrezzature con 20 anni di vita come aspettativa. L’esperienza con sistemi industriali su scala più grande indica che questo è realizzabile, ma richiederà maggiore robustezza.

Ammoniaca – Nonostante i costi di installazione, l’infiammabilità e tossicità, l’ammoniaca resta il refrigerante per antonomasia per grandi applicazioni industriali. La sua eccellente efficienza operativa su una vasta gamma di condizioni operative di congelatori da -40 ° C a + 90 C ° nelle pompe di calore è un fattore importante nel suo successo, insieme alla longevità degli impianti (tipicamente> 20 anni). Lo sviluppo di soluzioni di refrigerazione di ammoniaca in “pack” ha contribuito a ridurre il prezzo per kW, riducendo i costi associati alla connessione di apparecchiature in loco. Il rack completo è assemblato e pre-caricato in fabbrica, commissionato e spedito al sito. Una volta in posizione, le opere sono ridotte al collegare le tubazioni e l’alimentazione secondaria. Questo approccio ha aiutato anche a ridurre le cariche di refrigerante. Il costo rimane ancora una sfida per l’utilizzo dell’ammoniaca in piccole applicazioni industriali. Certamente il prezzo per kg dei nuovi refrigeranti e i requisiti di sicurezza necessari per i gas A2L ridurrà il divario ed è probabile che si vedranno applicazioni ad ammoniaca in futuro anche nella piccola industria.

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Idrocarburi – Gli idrocarburi sono stati storicamente limitati ad applicazioni petrolchimiche a causa della loro classe 3 di infiammabilità. Lo sviluppo di applicazioni a bassa carica, multi-circuito, che lavorano con un fluido secondario ha consentito a refrigeranti come il propano di venire utilizzato per applicazioni HVAC. I requisiti del regolamento ATEX rischiano di limitarne l’uso alle applicazioni secondarie e in applicazioni esterne ma conquisteranno probabilmente terreno anche nel piccolo mercato industriale in cui i clienti sono contrari all’utilizzo di un fluido sintetico e non vogliono l’ammoniaca a causa della della sua tossicità o del costo.

L’articolo e il webinar con la presentazione sono disponibili QUI

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