I sistemi di climatizzazione in ambito industriale non hanno il compito di garantire esclusivamente il benessere termico negli ambienti di lavoro e le condizioni operative migliori a seconda del contesto produttivo. Infatti, oggi più che mai, nella loro progettazione va preso in considerazione anche l’impatto ambientale. Per ridurre le emissioni vengono utilizzati sempre più frequentemente gas refrigeranti a basso GWP.
Quali sono le loro caratteristiche? Nelle prossime righe andremo a scoprire il significato di questo acronimo e ci soffermeremo sulle caratteristiche delle principali tipologie di gas refrigerante che strizzano l’occhio alla sostenibilità ambientale.
Cosa significa GWP?
Prima di addentrarci nel mondo dei gas refrigeranti a basso impatto, scopriamo cosa significa l’acronimo GWP: sta per Global Warming Potential, traducibile in italiano con “potenziale di riscaldamento globale”.
Nella pratica, è un indice standardizzato a livello internazionale che quantifica l’impatto climatico ed ecologico di un gas refrigerante liberato nell’atmosfera terrestre. Per calcolarlo viene preso in considerazione il rapporto tra l’effetto climalterante generato dal gas e quello causato dalla medesima quantità di anidride carbonica. Il calcolo viene effettuato su un orizzonte temporale di 100 anni.
In sostanza, l’anidride carbonica rappresenta l’unità di base dell’indice GWP. Per definizione, il GWP della CO2 è pari a 1.
Facciamo un esempio per rendere tutto più chiaro. Prendiamo un gas refrigerante con un GWP pari a 2000. Cosa significa?
Un chilogrammo del gas in questione rilascia nell’atmosfera una quantità di calore pari a quella prodotta da ben due tonnellate di anidride carbonica. I gas refrigeranti a basso GWP sono progettati per ridurre vicino allo zero tale valore e di conseguenza, abbattere l’impronta di carbonio dei sistemi di condizionamento industriali.
Quali sono i principali gas refrigeranti a basso GWP?
Il gas refrigerante più utilizzato nel mercato dei chiller, dei condizionatori monoblocco e dei sistemi rooftoop industriali è sempre stato l’R410A. Stiamo parlando ovviamente di un gas sintetico contraddistinto da eccellenti capacità di scambio termico e stabilità. Tuttavia, le sue emissioni sono insostenibili nel lungo periodo.
Così, il settore della climatizzazione si è orientato per sostituirlo con:
- gas sintetici di nuova generazione con basso GWP;
- refrigeranti naturali.
Le soluzioni sintetiche di nuova generazione
Tra i gas refrigeranti di origine sintetica a bassao GWP troviamo due macro-famiglie: le soluzioni a medio termine e quelle a lungo termine.
Nella prima categoria rientrano sostanze come:
- R32;
- R452B;
- R454B;
- R513A;
- R454C.
I gas refrigeranti appena elencati riducono l’impronta ambientale in una misura che varia dal 60% all’80%. A livello chimico, sono miscele idrofluorocarbiche (HFC), ovvero presentano la stessa struttura dei vecchi gas sintetici più inquinanti.
Questo però non deve trarre in inganno: negli ultimi anni sono state isolate dagli idrocarburi utili alla loro produzione delle molecole con un impatto decisamente inferiore rispetto al passato. È il caso, ad esempio dell’R32, il quale presenta un indice GWP di 675, rispetto al GWP di 2088 del vecchio R410A.
Per ridurre ulteriormente il loro impatto ambientale vengono anche miscelati con gli HFO, che rientrano invece nella categoria delle soluzioni a lungo termine. Dal punto di vista chimico, sono miscele idrofluoroolefine. Il loro punto di forza è la capacità di decomporsi rapidamente a contatto con l’aria, addirittura in pochi giorni o settimane. Di conseguenza, il loro GWP è quasi pari allo zero.
Tra questi gas refrigeranti a basso GWP spiccano l’R1234ze e l’R1233zd, oltre a miscele evolute quali l’R515B, l’R516A, l’R1336mzz(Z) e l’R514A, concepite specificamente per operare in applicazioni industriali ad alta o bassa pressione.
Refrigeranti naturali
Quando parliamo di refrigeranti naturali facciamo riferimento a:
- idrocarburi;
- anidride carbonica;
- ammoniaca.
Gli idrocarburi, nonostante siano ricavati da processi petrolchimici, vengono inseriti nella categoria dei refrigeranti naturali, in quanto sono sostanze pure presenti in natura. Gas come l’R290 propano, R600a Isobutano e l’R1270 Propilene degradano molto facilmente nello strato di ozono dell’atmosfera e hanno indici GWP trascurabili.
Il propano si sta imponendo come lo standard d’eccellenza per i chiller e le pompe di calore industriali ad alta efficienza. Dal punto di vista termodinamico, l’R290 determina un sensibile incremento del Coefficiente di Prestazione (COP) dei macchinari e al tempo stesso riduce i consumi elettrici. Inoltre, garantisce una straordinaria costanza nei rendimenti termici anche con temperature esterne severe, sia nei caldi torridi estivi che nei mesi invernali.
Nei paragrafi precedenti abbiamo visto come l’anidride carbonica sia l’unita di base dell’indice GWP (GWP CO2 = 1). Si tratta di una sostanza stabile, non infiammabile e non tossica. Tuttavia, la sua gestione industriale richiede circuiti dedicati capaci di sopportare pressioni operative elevate, che possono sfiorare i 90 bar.
L’ammoniaca presenta un’efficienza termica straordinaria ed ha un impatto zero. Infatti, la sostanza, non essendo un gas serra, non trattiene il calore del sole e non contribuisce al riscaldamento globale. Anche qui però c’è un risvolto della medaglia: è un elemento sia tossico, sia infiammabile. Per sfruttarla al meglio gli impianti di climatizzazione devono rispettare rigorosi standard costruttivi.
Garantire la sicurezza dei gas refrigeranti a basso GWP
I gas refrigeranti a basso GWP rappresentano indubbiamente una svolta in termini di sostenibilità ambientale. Ciò nonostante, è doveroso aprire una parentesi sull’aspetto della sicurezza.
La loro adozione ed applicazione nei sistemi di condizionamento industriale comporta l’adeguamento degli impianti stessi. Infatti, questi dovranno rispettare degli standard molto più rigorosi rispetto alle vecchie infrastrutture che utilizzavano i gas sintetici di prima generazione, come l’R410A.
Lo standard internazionale ISO 817 mappa i gas refrigeranti incrociando il loro livello di tossicità con il loro grado di infiammabilità. A livello pratico, li classifica così:
- la lettera A indica le sostanze a bassa tossicità per l’uomo, mentre la B quelle ad alta tossicità;
- alle lettere si aggiunge una classificazione numerica che va da 1 a 3 per indicare il livello di infiammabilità del gas (nella graduatoria c’è anche il livello 2L che indica una bassa infiammabilità e velocità di combustione ridotta).
Torniamo alla ammoniaca citata nel paragrafo precedente: indicata come gas refrigerante R717 ha un impatto ambientale pari a zero, ma al tempo stesso viene classificata secondo lo standard ISO B2L, ovvero una sostanza molto tossica e moderatamente infiammabile.
Le molecole dei gas refrigeranti a basso GWP sono progettate per decomporsi rapidamente nell’aria. Affinché ciò accada, queste sostanze devono essere chimicamente reattive: la loro instabilità si traduce purtroppo in livelli di infiammabilità più alti.
Il compromesso ecologico, quindi, è fattibile solo attraverso la riprogettazione dei sistemi di condizionamento. Nella pratica, i nuovi impianti devono eliminare le possibili fonti di innesco. Al loro interno ogni singolo elemento elettrico deve essere sigillato ermeticamente o certificato per ambienti a rischio esplosione.
Inoltre, i nuovi fluidi ecologici richiedono lubrificanti specifici per evitare che i compressori si “grippino”. Al tempo stesso, le tubazioni degli impianti vanno realizzate con leghe metalliche in grado di resistere ai fenomeni di corrosione innescati dai nuovi gas refrigeranti a basso GWP.
Quali sono i vantaggi per le aziende che scelgono gas a basso GWP?
La scelta di adottare gas refrigeranti a basso GWP comporta tutta una serie di vantaggi per le aziende. C’è innanzitutto un aspetto al legale. Attualmente, la legge non obbliga a rottamare i vecchi chiller industriali finché funzionano. Tuttavia, il Regolamento Europeo F-Gas (UE 2024/573) ha imposto una serie di importanti restrizioni sulle nuove installazioni e sulle ricariche.
Infatti, la normativa europa ha decretato il divieto totale di utilizzare gas con un GWP superiore a 2500 per la ricarica degli impianti. Di conseguenza, le aziende devono affidarsi a gas rigenerato (miscelato con altri gas per ridurre l’indice GWP), il quale, anche per le tensioni geopolitiche in corso, è venduto sul mercato a prezzi altissimi. Inoltre, dal 2032 il limite verrà ulteriormente abbassato ad un indice GWP inferiore a 750.
Per quanto riguarda l’installazione di nuovi impianti, entro il 2030 tutti i sistemi dovranno rispettare il tetto massimo GWP fissato a 150.
Al di là della sfera legale, la scelta dei gas refrigeranti a basso GWP può determinare anche importanti vantaggi economici per l’azienda. Le miscele avanzate, come il propano R290, assicurano anche un’ottima efficienza energetica che si traduce in costi in bolletta più bassi per le imprese.
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