Gas refrigeranti a basso impatto ambientale, un ambito in evoluzione

Cosa e quanti sono i gas refrigeranti

I gas refrigeranti sono fluidi chimici dall’elevata capacità termica, utilizzati in circuiti frigoriferi, capaci di trasferire il calore da una sorgente calda a una fredda, mediante scambio (latente, per evaporazione e condensazione, o sensibile, per riscaldamento o raffrescamento). Naturali (ammoniaca, anidride carbonica, propano) o sintetici, possono essere anche miscelati, per migliorarne le prestazioni.

Sono individuati generalmente da una sigla numerica, preceduta dalla lettera R maiuscola, oppure più genericamente da una serie di lettere, indicanti i componenti: così gli HFC sono gli idro-fluoro-carburi, i CFC i cloro-fluoro-carburi, gli HFO e gli HCFO rispettivamente idro-fluoro-olefine e idro-cloro-fluoro-olefine.

Perché i gas refrigeranti sono dannosi per l’ambiente

Secondo il Parlamento europeo, i gas fluorurati sono il tipo “più potente e persistente tra i gas a effetto serra emessi dalle attività umane”. Migliaia di volte più dannosi della CO₂, includono gli idro-fluoro-carburi (HFC), la cui dispersione in atmosfera deriva soprattutto dal loro utilizzo in impianti di refrigerazione e di condizionamento dell’aria. Una presenza incombente (pari a circa il 90% delle emissioni di tutti i gas fluorurati, sempre secondo la Comunità europea), che è in fase di graduale limitazione da tempo, e non solo in Europa.

Al termine degli anni ’80 infatti, con l’individuazione del pericoloso assottigliamento dello strato di ozono atmosferico (che protegge la Terra dalle radiazioni solari), i paesi membri delle Nazioni Unite firmano il Protocollo di Montreal, entrato in vigore nel 1989, al fine di disciplinare le sostanze chimiche di sintesi dannose.

Il cloro presente nei cloro-fluoro-carburi (CFC) e negli idro-cloro-fluoro-carburi (HCFC) entra nel mirino, nonostante le ottime proprietà termodinamiche: la ricerca si indirizza allora verso gli idro-fluoro-carburi (HFC), che si rivelano però appunto gas a effetto serra, contribuendo sensibilmente al riscaldamento globale. La Conferenza mondiale di Kyoto prima (nel 1998) e l’Accordo di Parigi poi (2015) chiedono dunque alle nazioni sottoscrittrici una riduzione dei livelli delle emissioni in atmosfera di gas nocivi per il pianeta e un piano d’azione per abbassare la temperatura globale. E a Kigali, nel 2016, 197 paesi si sono impegnati a tagliare almeno dell’80% gli HFC entro il 2050.

GWP, indice dell’impatto ambientale

Il GWP, acronimo di global warming potential (ovvero potenziale di riscaldamento globale), esprime il contributo all’effetto serra di un gas in confronto alla CO₂, dal potenziale per convenzione pari a 1. Calcolato normalmente su un lungo periodo temporale, è indicato con un numero, che ovviamente è meglio sia basso.

Moltiplicando il GWP per i chilogrammi di gas refrigerante perso in atmosfera durante la vita di un apparecchio o in fase di smantellamento si ottiene il DGW (direct global warming), che sommato all’IGW (indirect global warming, legato ai consumi energetici per il funzionamento) determina un altro indice importante, il TEWI (total equivalent warming index), rappresentativo dell’impatto ambientale totale di un macchinario durante l’intero ciclo di vita.

I primi gas refrigeranti avevano indici GWP elevatissimi (nell’ordine delle quattro cifre), oggi però grazie alla ricerca i numeri sono decisamente inferiori: ad esempio il difluoro-metano R32 ha un GWP pari a 675, inferiore al limite di 750 imposto dal regolamento UE 517/2014 per il 2025 (indice che scenderà drasticamente a 150 a partire dal 2027). E il GWP del propano R290, tra le recenti opzioni delle aziende, è addirittura pari a 3.

Le norme europee per i fluidi refrigeranti

La Comunità Europea dal 2014 promuove, con il cosiddetto Regolamento F-gas (UE 517/2014), una netta riduzione dell’utilizzo di gas fluorurati entro il 2030.

E a febbraio 2024 con il nuovo Regolamento UE 573/2024 ha approvato una serie di ulteriori norme per la riduzione delle emissioni dei gas a effetto serra maggiormente inquinanti. Si prevede la totale eliminazione di idro-fluoro-carburi entro il 2050, riducendone gradualmente il consumo sul territorio comunitario dal 2024 alla data finale.

Vengono pertanto introdotti divieti di immissione di prodotti contenenti tali fluidi sul mercato europeo e indirizzi limitativi dell’utilizzo, soprattutto per quei settori in cui sia già tecnicamente ed economicamente possibile sfruttare altre soluzioni maggiormente sostenibili.

Come appunto è il caso delle unità di climatizzazione e delle pompe di calore.

I principali divieti temporali introdotti dal nuovo regolamento comunitario per l’utilizzo di gas refrigeranti fluorurati a effetto serra:

• 1 gennaio 2025, apparecchi di refrigerazione autonomi (esclusi chillers) con gas fluorurati con GWP pari o superiore a 150; sistemi monosplit con meno di 3 kg di gas fluorurati a effetto serra;
• 1 gennaio 2026, frigoriferi e congelatori domestici con gas fluorurati a effetto serra;
• 1 gennaio 2027, refrigeratori (chillers) di capacità nominale pari a 12 kW con gas fluorurati con GWP pari o superiore a 150 (pari o superiore a 750 se di capacità nominale superiore a 12 kW); apparecchi per il condizionamento dell’aria e pompe di calore con gas fluorurati con GWP pari o superiore a 150; apparecchi per il condizionamento dell’aria e pompe di calore con capacità nominale superiore a 12 kW e inferiore a 50 kW con gas fluorurati con GWP pari o superiore a 150; sistemi aria-acqua a split con capacità nominale fino a 12 kW con gas fluorurati con GWP pari o superiore a 150;
• 1 gennaio 2029, sistemi aria-aria a split con capacità nominale fino a 12 kW con gas fluorurati con GWP pari o superiore a 150; sistemi a split con capacità nominale superiore a 12 kW con gas fluorurati con GWP pari o superiore a 150;
• 1 gennaio 2030, apparecchi autonomi per il condizionamento dell’aria e pompe di calore con gas fluorurati con GWP pari o superiore a 150;
• 1 gennaio 2032, refrigeratori (chillers) di capacità nominale fino a 12 kW inclusi con gas fluorurati a effetto serra; apparecchi per il condizionamento dell’aria e pompe di calore con gas fluorurati;
• 1 gennaio 2035, sistemi a split con gas fluorurati.

R32 e R290, gas refrigeranti a basso impatto ambientale  

Fluidi puri, il difluoro-metano R32 e il propano R290 sono attualmente i gas refrigeranti più utilizzati sul mercato. A ridotto impatto sull’ambiente (con valori di ODP, ozone depletion potential, potenziale di degrado dell’ozono pari a 0), ma dalla maggiore efficienza rispetto ai fluidi più datati e dalla minore quantità necessaria per far funzionare un ciclo, oltre che entrambi con simile pressione d’esercizio in circuito, hanno un GWP molto differente (675 quello dell’R32, 3 dell’R290), che tuttavia li fa rientrare nella lista dei prodotti consentiti dalla CEE a partire dal 2025.

L’R290 (più infiammabile però dell’R32 e quindi in classe di sicurezza inferiore) avrà probabilmente vita maggiore sul mercato, via via che gli step normativi restringeranno il campo in tema di sostenibilità. A partire dal 2027, infatti, in Europa il GWP dei gas refrigeranti non potrà essere superiore a 150 nei sistemi di piccole dimensioni. Anche se la ricerca tecnica si sta già ponendo nuovi obbiettivi.

Il futuro dei fluidi refrigeranti

Nonostante i passi avanti, infatti, l’innovazione non si ferma e già si parla di gas refrigeranti di quarta generazione, ancora meno impattanti rispetto a quelli attuali.

L’attenzione si sta rivolgendo agli idrofluoro-olefine (HFO), relativamente poco costosi e con valori di ODP e di GWP estremamente bassi (in alcuni casi addirittura pari a 0). Unico neo, per ora, la maggiore infiammabilità – anche se neanche lontanamente paragonabile a quella ad esempio degli idrocarburi – di gran parte di questi fluidi, che richiede un utilizzo non in purezza ma sotto forma di miscele, che ne abbassino il punto di surriscaldamento.

Nel settore dei trasporti i nuovi HFO sono comunque già utilizzati per l’aria condizionata di molti veicoli, opzione che permette di testarne le performance in vista di una futura diffusa applicazione anche in campo residenziale.

Gas refrigeranti a basso impatto ambientale, rassegna prodotti

SCP WH di Baxi

Lo scalda acqua murale in pompa di calore aria-acqua monoblocco SCP WH di Baxi funziona con il nuovo refrigerante R513A a basso impatto ambientale (GWP 631).

Compatto, in versione da 100 e da 150 litri, e in classe A+, scalda elevate quantità d’acqua fino a 60°C assorbendo calore dall’aria esterna, utilizzando minimamente l’energia elettrica (utile solo a garantire il funzionamento del ventilatore che preleva l’aria e del compressore del circuito refrigerante).

Inoltre, ha tempi ridotti di caricamento, è silenzioso e si può abbinare a un impianto fotovoltaico.

Belaria^® fit di Hoval

La pompa di calore aria/acqua Belaria^® fit di Hoval, dalla struttura modulare, adatta le prestazioni alle diverse situazioni.

Come singola unità grazie alla tecnologia a inverter raggiunge una potenza termica di 71 kW con un range adattabile tra il 30% e il 100%, riducendo accensioni e spegnimenti per diminuire la potenza assorbita da compressori e ventilatori.

Abbinabile ad altre unità simili in cascata o a generatori di calore differenti, per soluzioni ibride, funziona con il fluido refrigerante R32 e uno speciale rivestimento idrofilo sulle lamelle dell’evaporatore ne garantisce pulizia, incremento delle prestazioni dello scambiatore di calore e riduzione dei tempi di sbrinamento.

3in1 di Innova

La pompa di calore 3in1 – anche in versione mono e incasso (completamente a scomparsa) – di Innova come per tutti i prodotti del marchio utilizza il gas refrigerante R32 a ridotto effetto climalterante.

Adatta a condizioni ambientali anche impegnative, ha i moduli idronici collegati alle unità esterne con linee frigorifere e lo stoccaggio dell’energia termica per climatizzazione e acqua calda sanitaria è affidato ad accumuli termostatici coordinati, integrabili ai primi in verticale.

Con tecnologia DC inverter e in classe energetica A+++, è gestibile mediante InnovApp attraverso il web server Butler.

 AIRP-E290 di Jodo

La pompa di calore monoblocco idronica aria/acqua AIRP-E290 di Jodo con gas R290, in gamma da 6 a 18 kW, è pensata per riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua sanitaria in abbinamento a un accumulo.

Caratterizzata da elevate silenziosità ed efficienza energetica, non utilizza fonti fossili e può essere collegata in cascata a più apparecchi simili.

Tra le nuove funzioni rientrano l’implementazione di un set point modulante riferito alla temperatura dell’acqua in uscita, con sistema di controllo elettronico che ottimizza il lavoro del compressore, un sistema defrost veloce durante il periodo invernale, logiche di sicurezza avanzate, a favore della continuità di funzionamento a scapito di possibili inefficienze, la gestione secondo setpoint sanitario e riscaldamento per l’integrazione smart grid con i sistemi fotovoltaici.

COi-W AQUA-G BLUE di Panasonic

La pompa di calore aria-acqua ECOi-W AQUA-G BLUE di Panasonic, per soluzioni residenziali multi-abitazione, oltre che commerciali o industriali, utilizza il refrigerante R290 (meno di 5 kg per i modelli da 50 e 60 kW, per il design ottimizzato dello scambiatore di calore) e grazie alla temperatura di uscita dell’acqua fino a 70°C è ideale per la produzione di acqua calda sanitaria.

La gamma di potenza va dai 50 agli 80 kW, con possibilità di estendere la capacità fino a 640 kW in un sistema a cascata. L’apparecchio può essere dotato anche di pompa a velocità variabile, che regola automaticamente la sua velocità in funzione della capacità richiesta, riducendo così il consumo energetico annuale fino al 70%.

Pompe di calore con ciclo frigo monoblocco R290 di Viessmann

La tecnologia idraulica brevettata, infine, consente un’installazione rapida e semplice, che riduce notevolmente i costi dell’investimento.

Hi-Therma Monoblocco R290 di Hisense

La pompa di calore Hi-Therma Monoblocco R290 di Hisense, in classe di efficienza A+++, garantisce un risparmio energetico significativo, riducendo i costi e ottimizzando l’uso delle risorse.

La temperatura dell’acqua in uscita fino a 75°C senza necessità di riscaldatore elettrico ne ottimizza l’utilizzo in diverse situazioni funzionali, mentre le funzioni smart – configurazione plug&play USB, visualizzazione in tempo reale di risparmio e emissioni di CO₂, monitoraggio del consumo, aggiornamento delle funzioni anche da remoto, connessione con Alexa Smart Home, grazie al modulo wi-fi integrato – ne rendono semplice la gestione.

Therma V™ R290 di LG Electronics

Premiata agli MCE Excellence Awards 2024, la pompa di calore Therma V™ R290 di LG Electronics per riscaldamento, raffrescamento, produzione di acqua calda sanitaria, si distingue per una sola ventola – anzi che due –, a favore della compattezza.

La scocca antracite dalla texture ondulata cela un sistema affidabile e performante, gestibile mediante la LG Home Energy Platform, compatibile con LG ThinQ Energy, funzione estesa della app LG ThinQ che monitora il consumo dell’accumulo di energia, controlla gli elettrodomestici intelligenti e gli eventuali impianti HVAC dallo smartphone.

MSZ-RZ di Mitsubishi

Il climatizzatore MSZ-RZ di Mitsubishi riassume efficienza nergetica, purificazione dell’aria, silenziosità e prestazioni termiche, con un funzionamento garantito sino a -30°C.

Presentato in anteprima a MCE, con grande anticipo rispetto alle tempistiche previste dalla regolamentazione europea in tema di sostenibilità, sfrutta (unitamente alla nuova linea di pompe di calore aria/acqua “idrosplit” Ecodan R290 del marchio, con parte di refrigerante confinata all’esterno ed elevato range di temperatura dell’acqua, fino a 75°C) il gas refrigerante R290, idrocarburo non impattante sull’ambiente.

EHS Mono R290 di Samsung

Premiata agli MCE Excellence Awards 2024, la soluzione monoblocco Eco Heating System™ EHS R290 di Samsung, con refrigerante R290, per riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria.

E’ ideale anche per le ristrutturazioni poiché facilmente abbinabile a terminali a temperatura sia bassa sia alta (come i radiatori). Disponibile in più taglie – dai 5 ai 16 kW – e in due versioni (con o senza pompa integrata).

 

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