CO2 – Il refrigerante a prova di futuro
Le crescenti preoccupazioni ambientali per le potenziali emissioni dirette nell'atmosfera da sistemi di refrigerazione basati su HFC hanno portato a una riscoperta del biossido di carbonio (CO2) nel mercato della refrigerazione. Originariamente uno dei primi refrigeranti utilizzati quasi 100 anni fa, i suoi benefici e le sue proprietà ambientali lo qualificano come una buona alternativa per il presente e il futuro.
L'uso del CO₂ come refrigerante naturale solleva molti dubbi: le soluzioni basate su CO₂ non sono grandi, complesse e costose? Sono adatte per l'uso in climi caldi? Il CO₂ comporta rischi per la sicurezza durante il funzionamento? E non è forse un gas serra dannoso per l'ambiente? Facendo leva sulla nostra vasta esperienza nelle tecnologie di refrigerazione, abbiamo liberato il campo da dubbi e miti.
Il CO2 è un'opzione leader per motivi ambientali. Nel corso di molti anni è stata acquisita un'esperienza positiva con diverse configurazioni di sistema, in particolare nell'Europa centrale e settentrionale. La fiducia derivante da questa esperienza garantisce che il CO2 sarà un'opzione a lungo termine nel futuro prevedibile.
Sotto pressione
La differenza principale con i refrigeranti tradizionali è la bassissima temperatura critica, 31 °C per il CO₂ (R-744). Pertanto, il processo di reiezione del calore nell'ambiente di solito non implica la produzione di condensa di biossido di carbonio. Inoltre è un raffreddamento progressivo del gas denso a una pressione costante superiore alla pressione critica (ciclo subcritico). Questo accade naturalmente a meno che non sia disponibile un dissipatore di calore a basse temperature (in genere al di sotto dei 20 °C). In tal caso il ciclo del refrigerante è subcritico e simile a quello del refrigerante tradizionale.
I sistemi di refrigerazione a CO₂ richiedono una pressione di compressione più elevata rispetto ai sistemi con refrigeranti di uso comune. L'intero sistema e i relativi componenti devono essere progettati di conseguenza.
Il punto triplo di CO₂ si verifica a 4,2 bar (g). Al di sotto di questo punto non c'è fase liquida. Alla pressione atmosferica il solido R-744 sublima direttamente in gas. Allo stato solido ha una temperatura superficiale di -79 °C. Se è ad alta pressione e la pressione viene ridotta al di sotto del punto triplo, l'R-744 si depositerà direttamente in un solido. Questo processo è noto come ghiaccio secco.
Cosa contraddistingue l'R-744
I confronti tra l'R-744 e altri refrigeranti possono essere fuorvianti a causa della bassa temperatura critica dell'R-744. L'R-744 è ragionevolmente comparabile agli HFC quando il ciclo è subcritico. Ma a temperatura ambiente elevata, quando il ciclo diventa transcritico, non lo è più. Cosa è anche necessario sapere:
L'R-744 ha un'elevata capacità di refrigerazione dovuta alla sua alta capacità di raffreddamento volumetrico, circa fino a 5 volte quella dell'R-404A.
Questo ha un impatto positivo sulla cilindrata del compressore e sul dimensionamento degli scambiatori di calore e delle tubazioni.
Il rapporto di compressione dell'R-744 è inferiore a quello degli HFC. Questo può portare a una maggiore efficienza isentropica del compressore.
L'R-744 ha eccellenti prestazioni di trasferimento del calore grazie all'alta pressione, alla densità elevata e alle buone proprietà termofisiche. Queste sono l'elevata conduttività termica, l'alto valore di capacità termica specifica del liquido e i valori ridotti di viscosità cinematica.
Il risultato è una differenza di temperatura tra refrigerante e fluido secondario minore, con conseguente miglioramento dell'efficienza del sistema.
Il meglio dei due mondi
Oggi reperire le attrezzature necessarie per i sistemi basati su CO₂ non è più un problema. I costi di investimento elevati erano caratteristici dei progetti basati su CO₂ precedenti, ma tali costi ora sono in calo. Lo stesso refrigerante è disponibile a un costo molto più basso di alcuni HFC dedicati.
La CO₂ si sta imponendo come refrigerante preferito grazie a questi tanti vantaggi. Il successo costante come refrigerante leader è ora ulteriormente promosso da un salto tecnologico. Ricerca e sviluppo intensivi, investimenti e know-how tecnico hanno prodotto l'innovazione più attesa per il settore: siamo riusciti ad applicare la tecnologia scroll al CO₂ come refrigerante in applicazioni a media e bassa temperatura. In tal modo abbiamo reso disponibile il meglio di entrambi i mondi al grande pubblico.
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