Utilizzo e conoscenza del gas refrigerante R290

Per rispondere alle esigenze nel campo della climatizzazione si sta sempre di più diffondendo l’uso dell’R290. L’evoluzione climatica impone infatti maggiore attenzione nell’utilizzo delle risorse esistenti. Ogni nuovo prodotto immesso su un qualsiasi mercato ha l’obbligo di rispondere a determinati criteri che ne certifichino il ridotto impatto ambientale.

Le aziende produttrici in vari settori hanno orientato tutto il loro know-how per cercare di sviluppare e, immettere sul mercato, prodotti e soluzioni che non vadano ad aumentare la già grave situazione ambientale e climatica del nostro pianeta. Protagonista di questa fase è la transizione ecologica, attraverso la quale tutto ciò che necessita di utilizzare energia dovrà farlo alimentandosi sempre più solo da fonti rinnovabili. Vediamo un maggior utilizzo di auto elettriche o ibride, tutti gli elettrodomestici sono sempre più forniti di funzioni che ne limitino i consumi e che ne ottimizzino le prestazioni, le abitazioni e gli edifici in generale devono garantire un minor consumo di energia per mantenere il loro comfort abitativo interno ai massimi livelli. Il primo problema da affrontare è quello di riuscire a garantire un’adeguata produzione di energia “pulita” da destinare all’utilizzo di quanto sopra descritto. Vediamo un sempre più crescente numero di pannelli fotovoltaici e di pale eoliche installate, segno che la transizione ha avuto inizio e coinvolgerà in modo crescente tutti quanti. La scelta del propano (R290) va in questa direzione.

Le premesse per la diffusione dell’R290

L’approvvigionamento energetico rimane uno dei principali problemi legati alla transizione energetica nel nostro paese, il passaggio alle apparecchiature che utilizzano le energie rinnovabili deve passare obbligatoriamente per l’evoluzione della produzione di energia che deve utilizzare sempre di meno i combustibili fossili. Un esempio calzante viene dato dalla lenta affermazione delle auto full electric nel nostro paese, il lento incremento della diffusione di questa tipologia di veicoli è legato alla scarsa presenza di colonnine di ricarica e quindi alla poca disponibilità di poter ricaricare il veicolo in modo semplice ed efficace. L’efficientamento energetico delle abitazioni e degli edifici in generale si fonda sulla coibentazione degli involucri, la tenuta dei serramenti, l’approvvigionamento energetico da fonti rinnovabili e l’utilizzo di generatori di calo

re sempre più efficienti e performanti e che utilizzano appunto l’energia rinnovabili. I generatori di calore citati una volta erano identificati solamente con le varie tipologie di caldaie, sempre più evolute, sempre più sofisticate ma con evidenti limiti dal punto di vista dell’efficienza energetica. Se pensiamo che una caldaia a condensazione ha un’efficienza che sfiora l’unità, cioè 1 watt in ingresso genera 1 watt in uscita sotto forma di energia riscaldante, si intuisce facilmente perché le pompe di calore invece stiano prendendo sempre più piede, avendo come minimo un coefficiente di prestazione, COP pari a 3 o spesso superiore. In pratica 1 watt in ingresso di energia elettrica, genera almeno 3 watt di energia termica da utilizzare per il riscaldamento. Si capisce quindi come mai il settore del riscaldamento e del condizionamento siano direttamente coinvolti in questo nuovo scenario e, di fatto, tutti i produttori principali si stanno muovendo nell’adeguare le loro gamme e le loro soluzioni ai nuovi standard. L’Unione Europea ha emanato diverse direttive in merito alla transizione ecologica e ha indicato obbiettivi ben precisi in termini temporali per il raggiungimento degli stessi.Ovviamente sappiamo che, specialmente nel nostro paese, questo cambiamento epocale, necessita di un adeguato supporto in termini di incentivi all’acquisto rivolti all’utilizzatore. Quest’ultima questione non è ancora stata chiarita a livello legislativo poiché ci sono da risolvere problemi legati agli ultimi incentivi concessi, soprattutto quelli legati al Superbonus e alla relativa cessione del credito. Sia per le nuove costruzioni che per le ristrutturazioni, le nuove normative prevedono l’utilizzo di generatori di calore che utilizzino esclusivamente fonti energetiche rinnovabili. Oltre all’energia assorbita, le nuove prescrizioni prevedono la sostituzione dei gas refrigeranti in modo da eliminare definitivamente l’utilizzo di gas HFC, che contengano quindi sostanze dannose per l’ambiente e per l’atmosfera. Queste indicazioni hanno generato una continua ricerca per la sostituzione dei gas refrigeranti in modo da utilizzarli sempre più allineati alla riduzione dell’impatto ambientale.

Verso un GWP sempre più basso

La ricerca ha portato all’utilizzo di gas con GWP sempre più basso e con prestazioni sempre migliori in termini di rendimento ed efficienza. Partendo dal gas refrigerante R22, si è passati alle miscele come l’R407C, poi si è arrivati al R410a che sembrava essere una soluzione a lungo termine che però è stata anch’essa sostituita da nuove tipologie di gas, tra cui ovviamente l’R32 che tutt’ora rimane il più utilizzato a livello residenziale. Nel recente passato la transizione energetica ha subito un’accelerazione dovuta al rincaro del prezzo del metano, di conseguenza gli apparecchi per climatizzare che utilizzano fonti rinnovabili sono diventati essenziali nella progettazione di abitazioni nuove o nelle ristrutturazioni edilizie. In conseguenza a tutto ciò le pompe di calore sono diventate le protagoniste del futuro energetico a livello di riscaldamento domestico, con l’obbiettivo più che ambizioso di sostituire le caldaie a gas.

Il gas R290

La maggior parte delle pompe di calore di ultima generazione utilizza come gas refrigerante l’R290 che sta prendendo piede come alternativa principale alle normali caldaie a gas per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Vediamo i principali vantaggi e caratteristiche che rendono questo gas attualmente identificato come la soluzione migliore e più performante. Innanzitutto, il gas R290 è un refrigerante naturale, conosciuto come propano. Può essere utilizzato in numerose applicazioni di refrigerazione e condizionamento in sistemi commerciali, industriali e domestici. Favorito, come detto, dalle ultime normative in materia di gas refrigeranti, tra cui l’estensione del divieto di immissione in commercio di alcune apparecchiature di refrigerazione e condizionamento dell’aria che contengono refrigeranti con GWP superiore a 150 e 750 in un prossimo futuro. Ne consegue (come è logico) che i produttori stiano ricercando in maniera abbastanza rapida soluzioni alternative che pongano i prodotti in condizione di non incorrere in nuove restrizioni andando verso l’adozione di refrigeranti a bassissimo GWP (Global Warning Potential), meglio ancora se naturali in quanto non soggetti alla disciplina del Regolamento.

Gli idrocarburi sono gas che in passato hanno avuto un uso abbastanza ampio nel mondo della refrigerazione: sono oggi di nuovo “di moda” per la ragione che abbiamo appena esposto, cioè la loro sostanziale “neutralità” a livello di impatto sul clima. Il GWP del propano infatti è decisamente bassissimo, un valore, 3, che lo pone appena al di sopra di un altro gas naturale – l’anidride carbonica – tornato anch’esso sugli scudi, ma più complesso in termini di utilizzo. Al basso GWP si unisce anche un ODP (Ozone Depleting Point) pari a zero, fattore anch’esso molto apprezzato in un’epoca in cui la scelta dei refrigeranti è orientata verso quelli che non producono danni ad atmosfera, ambiente e quant’altro. La disponibilità in natura dell’ R290 è un’altra consistente leva significativa che spinge a considerarlo utile, perché esso non è un prodotto di sintesi soggetto alle regole di mercato che governano la proprietà di una formula chimica e quindi condizioni per cui i produttori sono pochi e capaci di governare con grande attenzione il prezzo del refrigerante, ma è disponibile in quantità determinate dalla capacità di molti operatori di estrarre e portare a condizioni di utilizzo una risorsa naturale. Va infine detto che oltre ad un rendimento molto interessante il propano ha fra le proprie caratteristiche una pressione d’esercizio analoga a quella dell’R32 e quindi decisamente non complessa da gestire in termini di canalizzazioni e impianto di veicolazione del fluido.

Regole di utilizzo dell’R290

È molto importante conoscere le regole di utilizzo dell’R290. L’aspetto delicato della questione è costituito dal fatto che essendo l’R290 un idrocarburo HC puro rientra nella categoria di sicurezza ASHRAE A3. Questo comporta un sostanziale divieto all’utilizzo in ambienti chiusi, divieto che fino a poco tempo fa era “violabile” fino a un limite massimo di carica di 150 g. Tubazioni, coibentazioni, scelta della percentuale di glicole e altre variabili devono essere adeguatamente studiate e progettate per ottenere quei rendimenti termici che danno un senso alla scelta di un sistema a cascata, la cui progettazione e installazione è forse l’elemento più complesso della scelta di adottare l’R290 come refrigerante. Una cosa molto importante nell’utilizzo di unità con gas R290 è il posizionamento della stessa in modo da evitare possibili situazioni di pericolo. Viene così definita una zona di pericolo che si intende identificata in un’area circoscritta attorno alla macchina in cui si ha, in caso di perdita di gas refrigerante, la formazione per un breve periodo di un’atmosfera infiammabile.

Le zone di pericolo non devono contenere alcuna sorgente di innesco, tra cui:

• gas e spray infiammabili, polveri auto-innescanti;

• apparecchi elettrici che non siano idonei all’utilizzo in aree potenzialmente esplosive (zona 2 secondo direttiva 89/391);

• fiamme libere, superfici riscaldate (temperatura superficiale massima di 360°C) e lavorazioni a caldo; deve essere imposto il divieto di fumare, anche per le sigarette elettroniche;

• scintille, cariche elettrostatiche, effetti di fulminazione diretti e indiretti, correnti parassite e protezioni catodiche;

• fonti di innesco dovute a processi a distanza (radiazioni ionizzanti e non ionizzanti);

• sorgenti elettriche permanenti (interruttori, lampade, ecc.) o altre possibili cause di innesco;

In aggiunta, le zone di pericolo NON devono:

• contenere luoghi o elementi potenzialmente pericolosi come pozzi, botole, tombini, aperture verso la rete fognaria e altre aperture verso luoghi e locali interrati (ad esempio garage), scarichi fluviali, elettrodotti, depositi infiammabili, impianti elettrici, ecc.;

• includere porte, finestre o vetrate, per impedire il possibile rientro del gas all’interno dell’edificio;

• estendersi verso proprietà residenziali limitrofe, zone adibite a parcheggio, luoghi ad accesso pubblico, strade o ferrovie.

Queste normali avvertenze sono necessarie per poter utilizzare nel modo corretto queste pompe di calore che attualmente sono le più performanti sul mercato e che permettono di avere le detrazioni più alte disponibili.