Il propano è un refrigerante naturale idrocarburico ecologico, noto anche come R-290. Sebbene possa essere utilizzato come refrigerante in una serie di applicazioni, il propano è particolarmente interessante per i mercati delle pompe di calore e dei refrigeratori. Infatti, con le normative sui gas fluorurati che limitano i refrigeranti a base di idrofluorocarburi (HFC) per l'uso delle pompe di calore e con i produttori di refrigeratori attenti a non subire cambiamenti normativi, l'R-290 è considerato un'opzione refrigerante a prova di futuro, soprattutto per le applicazioni di piccole e medie dimensioni.
Perché stiamo tornando ai refrigeranti naturali?
I refrigeranti naturali sono stati utilizzati nei primi sistemi di refrigerazione. Con l'evolversi della tecnologia, sono stati sostituiti da refrigeranti sintetici prodotti dall'uomo, studiati per superare problemi quali l'infiammabilità, la tossicità e la corrosione. Tuttavia, si è scoperto che i refrigeranti sintetici clorofluorocarburi (CFC) e idroclorofluorocarburi (HCFC) avevano un impatto disastroso sullo strato di ozono. Si è poi scoperto che gli HFC (i refrigeranti progettati per sostituire i CFC e gli HCFC) contribuiscono al riscaldamento globale. Nell'ambito del Protocollo di Montreal, alcuni Paesi hanno deciso di eliminare gradualmente i CFC e gli HCFC. Successivamente, con l'emendamento di Kigali, i Paesi si sono impegnati a ridurre gradualmente gli HFC, con l'obiettivo di una riduzione dell'80-85% entro la fine del 2040.
In tutto il mondo sono state emanate leggi per garantire l'eliminazione e la riduzione graduale dei refrigeranti nocivi. I CFC e gli HCFC sono vietati nell'Unione Europea (UE), mentre gli HFC sono controllati dalle normative F-Gas. Questi regolamenti mirano a ridurre le emissioni di gas fluorurati di due terzi entro il 2030 rispetto ai livelli del 2014, con un approccio graduale, a partire dai più dannosi per l'ambiente in base al potenziale di riscaldamento globale (GWP). L'obiettivo è quello di eliminare i refrigeranti HFC ad alto GWP e sostituirli con refrigeranti naturali a basso GWP, idrofluoroolefine (HFO) e miscele di refrigeranti.
L'UE sta valutando la possibilità di modificare ulteriormente i regolamenti sui gas fluorurati per imporre un divieto più rapido e completo sugli HFC. Ciò potrebbe rivelarsi disastroso per l'introduzione di pompe di calore che utilizzano refrigeranti con GWP superiori a quelli presi in considerazione dalle modifiche. L'industria deve trovare il modo di adattarsi e il propano potrebbe essere la risposta.
I vantaggi dell'uso del propano
I produttori certificati sono all'avanguardia nell'utilizzo del propano come refrigerante sia nei refrigeratori che nelle pompe di calore. L'R-290 non solo possiede notevoli credenziali ecologiche, ma ha anche eccellenti proprietà termodinamiche:
- Ha un basso impatto ambientale, con un GWP pari a 3 e un ODP pari a 0.
- L'R-290 non è tossico
- Rispetto agli HCFC e agli HFC, il propano presenta una minore perdita di carico del sistema e prestazioni di trasferimento del calore più elevate.
- L'R-290 ha anche una densità inferiore, che si traduce in una minore carica di refrigerante
- Ha eccellenti prestazioni termodinamiche, in quanto può passare da una temperatura di evaporazione molto bassa a un'alta temperatura di condensazione
- Ha una buona compatibilità con i materiali
- A differenza degli HFO, non si decompone nell'ambiente in acido trifluoroacetico (TFA) o altre sostanze nocive.
- Il propano è facile da reperire e ha un prezzo relativamente basso.
- È collaudato, essendo uno dei refrigeranti originali.
Swegon è un produttore certificato che ha assunto un ruolo guida nello sviluppo del propano. Desideroso di ascoltare le prime linee dell'innovazione, Eurovent Certita Certification (ECC) ha parlato con Fabio Polo, Product Management Manager di Swegon nel reparto Cooling & Heating Business Development, degli usi e dei vantaggi dell'R-290. Fabio ha sollevato diversi punti: "Il propano, rispetto ai refrigeranti sintetici, ha il vantaggio di essere in linea con i prossimi requisiti della revisione dei gas fluorurati, grazie al suo GWP trascurabile (0,02 GWP (AR6), secondo l'IPCC VI, valutato su un arco di 100 anni). Inoltre, non sarà limitato dall'imminente proposta di restrizione REACH sui PFAS. Ciò significa che, qualunque sia l'esito di questi processi legislativi, il propano offre una soluzione a prova di futuro".
"Il propano ha anche eccellenti proprietà termodinamiche e può essere utilizzato in un'ampia gamma di apparecchi HVAC. È particolarmente adatto alle pompe di calore ad alta temperatura grazie al suo diagramma pressione/temperatura". In effetti, il propano potrebbe offrire una soluzione concreta per accelerare il passaggio dalle caldaie a gas alle pompe di calore. Le pompe di calore tradizionali funzionano a 50oC-55oC al massimo. Le pompe di calore ad alta temperatura possono erogare acqua calda fino a 70°C, rendendole più compatibili con gli impianti di riscaldamento centralizzati a radiatori preesistenti e offrendo temperature dell'acqua calda sanitaria più elevate.
Gli svantaggi dell'uso del propano
Se da un lato possiamo ammirare i vantaggi del propano e le sue capacità di refrigerante da lungo tempo dimostrate, dall'altro non possiamo ignorare il suo principale svantaggio: l'infiammabilità. Il propano è più denso dell'aria, il che significa che cadrà nel punto più basso. Ciò comporta un rischio di esplosione (soprattutto nelle aree chiuse) se il propano fuoriuscito entra in contatto con una fiamma, una scintilla o un'altra fonte di accensione. È anche un problema che rende impossibile il retrofit, poiché i sistemi devono essere costruiti tenendo conto dell'infiammabilità. Chi già utilizza sostanze infiammabili come il GPL o il gas naturale per riscaldare gli edifici può non essere preoccupato dalla combustibilità del propano, ma per altri è un punto dolente.
Fabio continua: "Da un punto di vista teorico, con le sue proprietà termodinamiche, il propano può essere utilizzato in molte applicazioni. Tuttavia, al momento ci sono limitazioni dovute alla sua infiammabilità. Ciò significa che è più semplice utilizzarlo come refrigerante in sistemi monoblocco esterni di piccole e medie dimensioni, dove non c'è il rischio di perdite di propano in un'area confinata. Attualmente, le unità di grandi dimensioni soffrono di alcune limitazioni dovute alla disponibilità dei componenti, oltre che di un certo nervosismo da parte degli utenti finali per la presenza di cariche più elevate".
"Le unità interne (come i refrigeratori/le pompe di calore acqua-acqua) possono utilizzare il propano in capacità minori rispetto alle unità esterne, almeno se si mantengono i requisiti di installazione a un livello minimo. Al momento, le limitazioni maggiori si applicano alle unità aria-aria che trattano l'aria per gli spazi occupati. Il propano non sarà sempre adatto a questo tipo di applicazioni".
L'ECC vuole sfatare alcuni miti su questo versatile refrigerante, analizzando i modi in cui i produttori hanno agito per ridurre al minimo i rischi nella produzione, installazione, assistenza e manutenzione dei sistemi a propano.
Fabio ha continuato: "Swegon ha già aggiornato le nostre linee di produzione per gestire l'infiammabilità del propano nel modo giusto. Abbiamo investito molto per assicurarci di poter produrre e testare le unità in modo sicuro. Abbiamo anche investito nella formazione adeguata del personale che produce le unità, in modo che sia pronto a gestire i circuiti del refrigerante A3".
"L'installazione è sicuramente uno dei punti chiave. Abbiamo scelto di non evitare o ignorare il tema dell'infiammabilità. Lo scopo non è quello di riscrivere il libro delle regole, ma di fornire una guida fin dall'inizio del processo, per consentire a chi disegna il progetto di entrare nella giusta mentalità e assicurarsi che i potenziali rischi siano valutati immediatamente. Prima lo si fa, in questo caso, meglio è".
"È anche importante sottolineare che i requisiti del sito variano in base alla progettazione del sistema e alle scelte fatte dal produttore dell'unità. Uno degli obiettivi principali che seguiamo nella progettazione dei nostri prodotti è quello di ridurre al minimo (quando possibile) i vincoli imposti ai sistemi a propano, e di garantire il rispetto dei requisiti normativi insieme a quelli del cliente finale e dell'installazione locale".
Per quanto riguarda l'assistenza e la manutenzione, Swegon sottolinea che lavorare su un'unità che utilizza il refrigerante A3 è diverso da un'unità con refrigeranti A1 o A2L. "Per questo motivo non solo abbiamo sviluppato prodotti che utilizzano il propano, ma abbiamo anche lanciato la ZERO Academy. Una piattaforma di formazione e condivisione delle conoscenze legate all'uso di refrigeranti infiammabili nelle applicazioni di climatizzazione, con l'obiettivo di aiutare in questa transizione fondamentale. Abbiamo creato una documentazione specifica, tra cui una guida sui refrigeranti A3, in cui spieghiamo il nostro punto di vista e ci colleghiamo anche all'installazione e all'assistenza. Inoltre, formiamo tutti i nostri tecnici di assistenza e i nostri tecnici partner al momento delle prime vendite in ogni paese".
Infine, Swegon ha sottolineato che le regole sul trasporto del propano sono piuttosto chiare (a seconda della carica e del tipo di trasporto), poiché le sostanze infiammabili vengono trasportate in tutto il mondo da molti anni. Le società di spedizione possono fornire informazioni sul trasporto. Inoltre, Swegon è a disposizione per aiutare a trovare la soluzione giusta in progetti specifici in cui ci sono ostacoli da superare.
Altre considerazioni sull'R-290
Dopo aver affrontato il tema dell'infiammabilità, passiamo alle altre considerazioni sul propano. Come già detto, il propano non può essere installato in un secondo momento, poiché i sistemi devono essere progettati appositamente per utilizzare il refrigerante. Sebbene la maggior parte dei componenti rimanga invariata rispetto a quelli utilizzati nei sistemi con refrigeranti HFC, uno dei principali cambiamenti di progettazione riguarda il compressore, dove i limiti di pressione e temperatura devono essere in linea con il propano, e anche i componenti elettrici realizzati per ridurre il rischio di accensione. Anche componenti come gli scambiatori di calore e i dispositivi di espansione possono essere progettati in modo diverso per i sistemi a propano. Dovrebbero essere installate apparecchiature di controllo per il rilevamento delle perdite.
Fabio ha anche sottolineato che, da un punto di vista teorico, si aspetta che la maggior parte delle unità a propano sia più grande dell'R-32 per una capacità simile e un livello di efficienza simile. E aggiunge: "Al momento la norma EN 378 indica chiaramente alcuni requisiti specifici di installazione e restrizioni di accessibilità che differenziano i refrigeranti A3 da quelli A2L. Quindi questa transizione andrà oltre il prodotto puro e semplice, ma avrà un impatto sull'intero settore. Ecco perché abbiamo lanciato l'idea di ZERO Academy. L'idea è quella di generare documentazione, fornire seminari e condividere la nostra esperienza per raggiungere il maggior numero possibile di persone con il messaggio che questa transizione è possibile e fattibile, ma dobbiamo farla accadere".
Cambiando discorso sull'efficienza energetica, Fabio ha detto: "Associare l'efficienza di un prodotto solo al refrigerante non è corretto, è una scorciatoia che può portare a degli errori. L'efficienza dell'unità deriva da molti fattori, tra cui il design del prodotto e le tecnologie disponibili. Infatti, spesso si tratta di un compromesso tra diversi obiettivi di progetto, come la compattezza, la silenziosità, il costo, ecc. Pertanto, non è possibile confrontare i prodotti solo in base ai dati complessivi dell'unità e ai refrigeranti, poiché ciò porta a una grossolana semplificazione".
Fortunatamente ECC ne sa qualcosa quando si tratta di dati sui prodotti. Dall'efficienza energetica all'acustica, la certificazione verifica le prestazioni dei prodotti in modo affidabile, indipendente e imparziale. Per questo motivo, ECC dà libero accesso a specificatori HVAC, progettisti, professionisti, acquirenti e responsabili del funzionamento dei sistemi, alla sua directory di prodotti certificati online. Gli utenti del web possono visualizzare e confrontare migliaia di prodotti certificati per pompe di calore e chiller semplicemente premendo un tasto su www.eurovent-certification.com.
Propano: Una soluzione naturale per refrigeratori e pompe di calore
L'uso del propano è destinato a crescere in molti settori dell'industria HVAC e della refrigerazione, con i mercati dei refrigeratori e delle pompe di calore in testa. Le ragioni sono molteplici, dalle eccellenti caratteristiche termodinamiche alle credenziali ecologiche. I produttori più lungimiranti ne hanno abbracciato l'uso e hanno sviluppato prodotti che rispetteranno le normative per gli anni a venire. Produttori come Swegon hanno iniziato lo sviluppo di prodotti a propano molto prima che i processi legislativi per la messa al bando degli HFC iniziassero seriamente e l'azienda è fermamente convinta che il propano sarà uno dei principali refrigeranti del futuro.
Mentre gli HFO a basso GWP e le miscele di refrigeranti dovranno coprire le applicazioni in cui l'infiammabilità è un problema, non è una scappatoia continuare a usare refrigeranti sintetici. Fabio conclude: "È proprio il contrario. Vediamo un futuro in cui il rapporto tra refrigeranti sintetici e naturali sarà opposto a quello attuale. Quindi prepariamoci, perché non è una questione di "se" ma solo di "quando". Utilizziamo il propano come refrigerante e assicuriamoci che nessun grammo di combustibile fossile venga utilizzato in un sistema di caldaie. Questo è uno degli obiettivi più importanti che il nostro settore avrà nei prossimi anni".
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