Una rassegna di Mark O. McLinden dello U.S. National Institute of Standards and Technology (NIST), pubblicata sull’International Journal of Refrigeration, esamina le caratteristiche termodinamiche e di sicurezza che hanno determinato l’ampio utilizzo dei refrigeranti fluorurati. L’articolo analizza come le restrizioni ambientali stiano riducendo le possibilità di scelta dei refrigeranti e quali siano le conseguenze per la progettazione dei sistemi di refrigerazione e climatizzazione.
Secondo la rassegna, i refrigeranti fluorurati sono diventati predominanti perché offrivano una minore infiammabilità, una bassa tossicità e proprietà termodinamiche adatte ai cicli a compressione di vapore. La regolazione del contenuto di fluoro nelle molecole dei refrigeranti consente inoltre di adattarne le proprietà a diverse applicazioni. Tuttavia, alcuni F-gas presentano un elevato potenziale di riscaldamento globale (GWP), mentre la degradazione atmosferica di determinati HFC e HFO può produrre acido trifluoroacetico (TFA) persistente.
La rassegna esamina le implicazioni del Regolamento F-gas 2024 dell’UE, che introduce restrizioni sui refrigeranti fluorurati in varie categorie di apparecchiature e prevede la completa eliminazione graduale degli HFC entro il 2050. Alcuni sistemi di piccole dimensioni con capacità di refrigerazione inferiori a 12 kW (circa 40.900 BTU/h) sono soggetti a divieti relativi ai refrigeranti fluorurati, compresi gli HFO, con date di applicazione comprese tra gennaio 2026 e gennaio 2035. La maggior parte degli altri sistemi è soggetta a un GWP massimo di 150, con alcune esenzioni legate alla sicurezza.
I refrigeranti naturali, tra cui ammoniaca (R-717), CO2 (R-744), propano (R-290) e isobutano (R-600a), offrono alternative, ma presentano sfide tecniche differenti. L’ammoniaca e il propano mostrano proprietà favorevoli in termini di efficienza e trasporto, mentre la loro tossicità o infiammabilità richiede misure di sicurezza. La CO2 non è infiammabile e presenta una bassa tossicità, ma la sua ridotta temperatura critica e le elevate pressioni operative possono richiedere configurazioni di sistema più complesse.
McLinden conclude che la limitazione della scelta dei refrigeranti sposterà l’approccio progettuale dalla selezione dei fluidi in funzione dei requisiti delle apparecchiature all’adattamento delle apparecchiature ai refrigeranti disponibili. Ciò potrebbe comportare modifiche ai cicli a compressione di vapore, scambiatori di calore più complessi per ridurre la carica di refrigerante e configurazioni alternative dei compressori.
