ABR components e la CO2.

Da alcuni anni si parla molto di impatto ambientale “zero” grazie al nuovo fluido refrigerante CO2 o R744 usato nell’industria della refrigerazione industriale.

Cosa è la CO2
La CO2, o anidride carbonica è una sostanza naturale che può essere utilizzata come fluido in differenti applicazioni di riscaldamento o di raffreddamento grazie all’elevate proprietà di scambio termico e le alte capacità di raffreddamento volumetrico. In accordo con gli standard industriali, la CO2 è stata rinominata R744 indicando il nome del refrigerante, con il seguente significato:

R: refrigerante
7: classe di fluido naturale
44: peso del fluido

La CO2 è un importante componente nell’atmosfera terrestre.
E’ presente nell’aria con una concentrazione del 0,03 al 0,06 %. Insieme ad altri gas serra naturali (GHG), essa assorbe le radiazioni all’infrarosso e riscalda la superficie del pianeta garantendo la sopravvivenza del genere umano. Tuttavia, a causa del continuo aumento della concentrazione in atmosfera dovuto all’utilizzo di combustibili fossili la CO2 sta sempre più diventando il gas serra predominante sulla Terra. La cattiva reputazione della CO2 è in parte dovuta al fatto che la misura del riscaldamento globale è misurata mediante il GWP o Global warming Potential, misurata mediante una scala di CO2 suddivisa in 100 anni.

Per esempio:
1kg di gas refrigerante corrente (R134a) ha un GWP pari a 1.410
1kg di gas R744 ha un GWP pari a 1

La CO2 però non è esattamente una novità in questo ambito poiché era già in uso durante la prima metà del diciannovesimo secolo con un picco di utilizzo nel 1920.
In seguito la CO2 è stata soppiantata dai gas “naturali” clorofluorocarburi (CFCS) i quali operano a pressioni molto più basse.
A causa dell’impatto ambientale aggressivo dei suddetti refrigeranti naturali, la CO2 è stata in questo periodo rivalutata e studiata in modo tale da poter lavorare anche con pressioni elevate.

Le caratteristiche generali della CO2 sono le seguenti:

  • Fluido non tossico
  • Fluido non infiammabile
  • Fluido non dannoso per l’ozono
  • Fluido a rischio “zero” per l’ambiente il cui valore GWP (Global Warming potential) è pari a 1.

Perché la CO2
Il refrigerante R744 come precedentemente enunciato, presenta particolari caratteristiche di accettabilità ambientale, come la non infiammabilità e la non dannosità per lo strato d’ozono.
Applicando la CO2 nelle applicazioni di compressione del vapore si riduce in modo significante la quantità delle emissioni dei gas serra nell’atmosfera, che sono l’origine del cambiamento climatico.
Inoltre, gli impianti a CO2 in svariate applicazioni presentano un potenziale molto più efficiente rispetto agli attuali sistemi e quindi di conseguenza le emissioni risultano ridotte grazie alla diminuzione di emissioni di GHG.

Vantaggi
La CO2 negli impianti per la refrigerazione commerciale presenta i seguenti vantaggi:

  • Riduzione delle emissioni dei gas serra
  • Alta efficienza
  • Inoltre poiché la CO2 nei sistemi di raffreddamento diventa in seguito uno scarto industriale, viene prelevata dalle riserve naturali e utilizzata negli impianti. Quest’ultima viene poi riutilizzata e riciclata garantendosi il primato di gas neutrale per l’ambiente.

Dove utilizzare la CO2
R744 può essere utilizzato in svariate applicazioni industriali e non, come il mercato del condizionamento dell’automobile (MAC – Mobile Air Conditioning) e altri autoveicoli, armadi destinati ai supermarket, container, impianti residenziali a clima controllato.
La tecnologia della CO2 trova un interessante sbocco nella acqua per il riscaldamento dove mostra un’ elevata efficienza.
Questo spiega il forte utilizzo della CO2 negli impianti in Giappone.
Un impianto per R744 raggiunge una pressione fino a 133 bar.
Con i sistemi a Freon R134a la pressione non supera normalmente i 30 Bar, anche se le pressioni in svariati impianti tende a raggiungere i 52 bar di pressione per R744 in condizioni si sub criticità.
L’elevata pressione nel sistema ad R744 corrisponde ad una elevato smaltimento di calore effettuato principalmente a livelli di pressione sopra il punto critico.
In un ciclo trans critico la condensazione non avviene e porta come risultato nell’impianto per CO2, al contrario di un impianto per R134a, che il condensatore viene rimpiazzato con il gas cooler ottimizzato per respingere il calore del gas R744 verso l’aria esterna.
Alle basse temperature il ciclo R744 può operare a pressioni più basse cioè in un ciclo subcritico.
In questo caso la CO2 condenserà durante uno scambio termico all’interno del gas cooler come l’R134a in un condensatore.
Un operazione sopra il punto critico come nel caso del sistema trans critico è molto favorevole quando si parla come fluido per il raffreddamento a temperatura alta rispetto allo scambio termico effettuato dalla condensazione in un impianto attuale.
Inoltre la maggiore densità di energia degli impianti R744 ad alta pressione permette di ridurre le dimensioni delle linee e dei componenti.
Segue inoltre che, grazie alla elevata efficienza energetica, alta pressione e volumi interni ridotti, la perdita della pressione che avviene negli impianti R744 è trascurabile rispetto a quella che avviene negli impianti Freon.