Cosa sono i refrigeranti? Questi sono liquidi speciali. Sono utilizzati nei condizionatori d'aria e nei frigoriferi. Il refrigerante subisce cambiamenti di fase da liquido a gassoso quando assorbe calore e torna liquido quando il compressore comprime il gas. La scelta del refrigerante ideale si basa sulle proprietà termodinamiche. Deve essere non corrosivo, sicuro, non tossico e non infiammabile.
Una breve storia dei refrigeranti
Lo scienziato belga Frederic Sworths ha aperto la strada alla sintesi dei CFC alla fine degli anni '90 dell'Ottocento. La sua scoperta avvenne dopo la sostituzione del cloruro nel tetracloruro di carbonio con futuride per la sintesi di CFC-11 e CFC-12. Alla fine degli anni '20, Thomas Midgley Jr. migliorò il processo di sintesi e sfidò l'uso dei CFC come refrigerante per sostituire l'ammoniaca, il clorometano e l'anidride solforosa che erano comunemente usati all'epoca.
Erano nocivi, infiammabili e alcuni anche tossici. Il più comuneil refrigerante era un CFC chiamato Freon, il marchio DuPont per il frigorifero "R-12". Secondo i requisiti degli anni '30 del secolo scorso, questi refrigeranti sembravano essere gas ideali, scientificamente basati e più sicuri, non corrosivi ed economici da produrre.
Fu solo negli anni '70 che si scoprì che le molecole di cloro distruggevano completamente lo strato di ozono e furono bandite. Negli anni '70, gli scienziati hanno scoperto che l'ammoniaca refrigerante interferiva con la penetrazione dei raggi infrarossi al loro interno, poiché si accumulano nell'atmosfera e causano il trasferimento di calore, che porta al cambiamento climatico, quindi questo composto è stato bandito.
Negli anni '90 e 2000, i CFC sono stati sostituiti dagli HCFC (idroclorofluorocarburi) e l'HCFC più comune è "R-22" che ha avuto effetti molto meno devastanti sull'ozono, tuttavia era comunque pericoloso. Per risolvere il problema dell'esaurimento dell'ozono, gli scienziati hanno escogitato HFC che non contenevano cloro. Tuttavia, in seguito si sono resi conto che gli HFC stanno ancora danneggiando l'ambiente a causa dei gas serra.
Tipi moderni di mezzi di refrigerazione
La Commissione Europea ha imposto che il refrigerante R134A non venga utilizzato per le autovetture certificate vendute nell'Unione Europea. Questo mandato era originariamente previsto per il 1 gennaio 2011. Tuttavia, poiché il nuovo refrigerante non era ancora disponibile per il mercato generale, questa scadenza è stata prorogata al 1 gennaio 2013.
A partire da gennaio 2017, tutti di nuova immatricolazionei veicoli dovevano utilizzare un refrigerante alternativo. Nel 2018, solo il 60% delle nuove autovetture di fabbricazione europea utilizza un refrigerante sicuro. I veicoli venduti al di fuori dell'Unione Europea continuano a utilizzare l'R134A o un refrigerante ancora più pericoloso.
Tipi principali di refrigeranti:
- CFC - clorofluorocarburi.
- HCFC – HydroCloroFluoroCarbons.
- HFC – HydroFluoroCarbons.
Tuttavia, sono stati tutti o saranno sostituiti nel prossimo futuro a causa dell'impatto ambientale. Il refrigerante HFO sta ora iniziando a sostituire i CFC poiché hanno potenziali di riscaldamento globale molto più bassi e non riducono l'ozono, sebbene alcuni siano altamente infiammabili. Attualmente sta entrando nel mercato la 4a generazione di refrigeranti, che hanno grandi proprietà termodinamiche e sono rispettosi dell'ambiente.
Scegliere un' alternativa per R12
Il refrigerante
R12 è ancora ampiamente utilizzato nelle applicazioni di refrigerazione. In effetti, è stato molto difficile trovarne uno che potesse sostituire questo refrigerante universale in condizioni operative. R134A è il più adatto per questi scopi.
Confronto tra R134A e R12:
- La capacità a una temperatura dell'evaporatore di -7°C è la stessa per entrambi i refrigeranti e, al di sotto di -7°C, se l'R12 viene sostituito con il refrigerante r134A, si verificherà una significativa perdita di effetto di raffreddamento. In questi casi si consiglia di utilizzare miscele di refrigeranti invece di sostituire l'R134A. Freon 134 può essere utilizzato anche per basse temperaturesituazioni.
- I coefficienti di scambio termico per R134A sono superiori a R12. Se esistono nella stessa fase liquida, il coefficiente di trasferimento del calore del refrigerante R134A è superiore del 27–37% e nella fase gassosa è superiore del 37–45%. Se esistono in due fasi, liquida e gassosa, il coefficiente di scambio termico per l'R134A è dal 28% al 34% più alto nell'evaporatore e dal 35 al 41% più alto nel condensatore.
- L'effetto di raffreddamento dell'R134A è circa il 22% maggiore di quello dell'R12. Pertanto, la portata massica di R134A richiesta per tonnellata di refrigerazione è di circa il 18% inferiore a quella di R12. Ciò significa che per una data capacità del sistema di refrigerazione, la quantità richiesta è inferiore del 18% rispetto all'utilizzo di R12. Cioè, in tutte le apparecchiature in cui R12 è sostituito dal freon 134, la quantità di refrigerante che dovrebbe essere caricata è inferiore a R12. Tuttavia, il volume specifico di R134A è leggermente maggiore di R12, quindi per la stessa quantità di refrigerante, il volume occupato da R134A è maggiore di R12.
- L'aumento dell'effetto di raffreddamento dell'R134A è compensato da un aumento del suo volume specifico. Pertanto, R134a caricato nei sistemi modificati dovrebbe essere del 5–10% inferiore a R12.
Converti da R12 a R134A
Alcune prime installazioni utilizzavano l'ammoniaca come refrigerante. Tuttavia, la maggior parte delle auto moderne costruite prima del 1995 utilizzava la R12. L'R12 era un refrigerante ic2 tecnologicamente avanzato ed efficiente, tuttavia in seguito si scoprì che era un gas dannoso per l'ozono e la sua produzione e l'uso furono limitati.
Dopo il 1995, è stato sostituito dall'R134A, ed è ancorausato in molte auto. Se la famiglia ha una vecchia auto con un sistema di aria condizionata R12, gli automobilisti hanno grossi problemi con il rifornimento di un tale sistema in caso di perdite o manutenzione. L'industria iniziò a produrre adattatori speciali, dopodiché il processo di conversione del sistema in R134A divenne semplice.
Modifiche al sistema di raffreddamento
Per convertire R12 in R134A, sono necessarie solo alcune piccole modifiche al sistema. Fortunatamente, il compressore utilizzato nel vecchio sistema R12 funzionerà ancora con il refrigerante R134A e sarà altrettanto efficiente. Il condensatore e l'evaporatore sono solo scambiatori di calore, quindi non è necessario cambiarli per far funzionare un altro refrigerante.
Uno dei componenti che deve essere cambiato è l'essiccatore. L'ultimo elemento del sistema che dovrà essere cambiato sono le prese di pressione. L'R134A utilizza porte diverse per la carica del sistema e la misurazione della pressione, quindi le vecchie porte R12 devono essere rimosse e sostituite o integrate con adattatori. Dopo aver acquistato l'attrezzatura necessaria, rimuovere il vecchio refrigerante e olio. Quando si installa un nuovo refrigerante ic2, è necessario aggiungere anche olio PAG compatibile con R134A per mantenere lubrificato il compressore.
Dopo aver convertito un sistema da R12 a R134A, è importante controllare la pressione del sistema per alcuni giorni per assicurarsi che tutto funzioni correttamente. Se si notano piccole perdite nel sistema, applicare Red Angel A/C Stop Leak per sigillaresistema.
I refrigeranti sono più sicuri del freon
Il comune HCFC R-22, in uso da decenni, non fa bene all'ambiente come pensavano gli esperti. L'Agenzia per la protezione ambientale ha lavorato per eliminare gradualmente il refrigerante e alla fine lo ha bandito del tutto. L'eliminazione graduale dell'R-22 è iniziata nel 2010. Entro il 2020, l'uso del refrigerante sarà severamente limitato e completamente bandito entro il 2030.
I refrigeranti più ecologici attualmente disponibili sul mercato sono "R-290" e "R-600A". Sono HC, o idrocarburi, e i loro nomi chimici sono "Propane" per R-290 e "Isobutano" per R-600A. Sono privi di alogeni al 100%, non hanno un potenziale di riduzione dell'ozono e sono i meno pericolosi in termini di potenziale riscaldamento globale. Sono anche altamente efficienti dal punto di vista energetico, ma altamente infiammabili in quanto sono idrocarburi. Attualmente, i tipi di refrigeranti più "verdi" sono R134A, R-407C, R-410A. I produttori che producono questi refrigeranti affermano che le sostanze sono assolutamente sicure.
Cilindro con freon R134A
Con la scoperta degli effetti dannosi dei refrigeranti CFC e HCFC sullo strato di ozono, questo gruppo è stato ampiamente utilizzato come sostituto. Il refrigerante nel frigorifero R134A è idrofluorocarburo (HFC), che ha un potenziale di riduzione dell'ozono pari a zero e un effetto serra minimo o nullo.
Refrigerante R134Aè un composto chimico tetrafluoroetano, costituito da due atomi di carbonio, due atomi di idrogeno e quattro atomi di fluoro. La sua formula chimica è CF3CH2F. Il peso molecolare del refrigerante R134A è 133,4 e il suo punto di ebollizione è 26,1°C. L'R134A non è infiammabile e non esplosivo, ha una tossicità normale e una buona stabilità chimica, un'affinità piuttosto elevata per l'umidità.
R134A è molto simile all'R12 nelle proprietà fisiche e termodinamiche generali. Pertanto, è considerato un ottimo sostituto. Le proprietà dei refrigeranti R134 sono le seguenti:
- Temperatura di accensione automatica - 770 °C.
- Tasso di riduzione dell'ozono - 04.
- Solubilità in acqua 0,11% in peso 25°C.
- Temperatura critica - 122 °C.
- Codice colore: azzurro.
- Potenziale di riscaldamento globale (GWP)1200.
- Temperatura del refrigerante, punto di ebollizione -26,1 °C.
Proprietà termodinamiche dell'R-407C
In termini di proprietà, corrisponde alle caratteristiche disponibili in R-22. L'R-407C è un comune sostituto del refrigerante per coloro che desiderano aggiornare le apparecchiature dell'R-22. La miscela di idrofluorocarburi comprende pentafluoroetano, difluorometano e 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano. Un refrigerante alternativo ampiamente utilizzato, diffuso nei condizionatori d'aria monoblocco e nei sistemi di separazione senza spazzole, nonché nei sistemi di condizionamento leggero e ad espansione diretta che si trovano in applicazioni residenziali, commerciali e industriali. L'R-407C funziona anche nei sistemi di refrigerazione a media temperatura e in moltinuovi elettrodomestici.
Le nuove apparecchiature che utilizzano l'azoto come carica di mantenimento funzionano meglio con l'R-407C grazie all'uso di olio essenziale di poliolo. Sebbene i nuovi apparecchi e sistemi di refrigerazione siano i più comuni, l'R-407C può essere aggiornato su alcuni sistemi R-22 se nella procedura è incluso un cambio dell'olio. Questa alternativa al Freon è considerata rispettosa dell'ambiente a causa del suo potenziale di esaurimento dell'ozono pari a zero.
Potenziale di esaurimento dell'ozono R-404A
È 0 in questo refrigerante, proprio come l'R-407C e l'R-134A. Viene spesso utilizzato per sistemi di refrigerazione che richiedono da -45°C a 15°C. È particolarmente utile nelle applicazioni di trasporto commerciale e industriale grazie al suo ampio intervallo di temperature di esercizio. È molto simile all'R-22 e offre prestazioni migliori. Poiché l'R-404A non reagisce rapidamente all'aria o all'acqua, è considerato sicuro per molti usi. È inoltre non infiammabile, incolore e inodore.
Tuttavia, come con qualsiasi refrigerante, gli utenti dovrebbero sempre prendere le dovute precauzioni per proteggersi. Il contatto diretto con l'R-404A può comunque causare congelamento e l'eccessiva esposizione al fuoco o al calore può causare la rottura del serbatoio. L'R-404A è abbastanza comune ed è disponibile per l'acquisto nei negozi specializzati nella fornitura di prodotti per il riscaldamento e il raffreddamento.
Una miscela di due refrigeranti idrofluorocarburici, difluorometano e pentafluoroetano, èun refrigerante che impoverisce la neozona che fornisce una migliore efficienza energetica rispetto all'R-22 e all'R-407C e non utilizza cloro nella sua formulazione. È considerato più adatto come sostituto dell'R-22 grazie alla sua maggiore pressione e capacità di raffreddamento.
Caratteristica R-410A
Se gli utenti decidono di acquistare dispositivi che utilizzano l'R-410A, il processo di solito è abbastanza semplice. In effetti, molte aziende di condizionatori d'aria e di refrigerazione producono unità specifiche per l'uso con l'R-410A. Sebbene sia più popolare nella refrigerazione commerciale, nei condizionatori d'aria e nei frigoriferi, è importante notare che questa alternativa al Freon non funzionerà nelle unità A/CR-22.
I refrigeranti R-410A hanno una pressione nominale più elevata, quindi è necessario un manometro del collettore diverso da quello normalmente utilizzato con l'R-22. Il refrigerante deve essere caricato in forma liquida e solo in brevi raffiche. L'R-410A è venduto con diversi marchi: AZ-20, Suva410A, GenetronR410A, Forane410A, EcoFluo rR410 e Puron. È abbastanza facile acquistare online e nei negozi specializzati.
Aria condizionata per veicoli
A La direttiva UE del 2006 richiede che tutti i nuovi veicoli venduti nell'UE siano dotati di refrigeranti a basso potenziale di riscaldamento globale (GWP). Il limite è fissato a GWP 150 che YF può attualmente fornire. Il suo vantaggio è la proprietà dell'autosm altimento: si decompone completamente nell'atmosfera in circaundici giorni.
Nonostante il fatto che l'HFO1234yf fosse stato accettato come nuovo refrigerante, la Germania aveva dei dubbi. Daimler e alcuni altri produttori tedeschi e anche le autorità di regolamentazione ritengono che YF sia pericoloso a causa della sua elevata infiammabilità. In risposta, la Germania ha approvato alcuni veicoli Daimler per continuare a funzionare con R134A, contrariamente alla direttiva UE.
La Commissione Europea ha persino minacciato un'azione legale contro la Germania per non aver attuato completamente le nuove normative sulle emissioni di refrigerante. GM e Toyota hanno pubblicamente espresso il loro sostegno a YF e hanno dichiarato di considerare la sostanza sicura.
Costo dei nuovi sistemi
Il costo aggiuntivo del nuovo refrigerante YF è compreso tra 30 e 50 EUR. I sistemi YF sono meno efficienti e richiedono l'uso aggiuntivo di uno scambiatore di calore interno.
Poiché il costo del processo di produzione per YF è superiore all'R134A, è prevista una tariffa feed-in su questo prodotto per molti anni, in particolare a partire dal 2018, quando tutti i veicoli di nuova immatricolazione nell'Unione Europea dovranno utilizzare un refrigerante diverso da R134A.da R134A.
Aumento di prezzo dal 1 febbraio 2018:
- R452a + 20%.
- R410a + 20%.
- R448a + 15%.
- R449a + 15%.
Modernizzazione del sistema R-22
La sostituzione dell'R22 con l'R134A è un processo abbastanza semplice. Prima di tutto, l'R22 completo dovrebbe essere rimosso dal sistema. Quindi è necessario rimuovere tutto l'olio lubrificante dal sistema(la quantità massima di olio rimanente all'interno dell'impianto è pari al 5% della quantità totale in esso presente). L'olio minerale deve essere sostituito con olio di estere sintetico. Anche l'essiccatore e il filtro dell'olio devono essere sostituiti.
La quantità di R134A richiesta nel sistema è compresa tra il 90 e il 95% di R22. Le etichette devono essere apposte sui sistemi che sono stati aggiornati con R134A che descrivono il nuovo refrigerante e olio lubrificante. Sebbene il processo sia facile, è importante farlo con attenzione. I residui di R-22 nel sistema possono causare contaminazione incrociata. Per R-22 e R-134A può rendere meno affidabile il sistema di raffreddamento dell'auto e aumentare la pressione della testa del compressore a livelli pericolosi, portando a un guasto completo del sistema. Inoltre, l'R-134A richiede una speciale miscela di olio: il poliarilene.
Nel 1987 fu annunciato il Protocollo di Montreal, un trattato internazionale in molti paesi per aiutare a combattere lo strato danneggiato della O-zone. Una delle sue iniziative è stata quella di eliminare gradualmente i CFC in tutto il mondo. Nel 1994, gli Stati Uniti hanno interrotto l'uso dell'R-12 nell'industria automobilistica. L'R-12 è stato sostituito dall' alternativa HFC R-134a. Nel 2010, in base al Protocollo di Montreal, gli Stati Uniti hanno annunciato che avrebbero gradualmente eliminato l'uso dell'R-22 nelle applicazioni future. Tutte le nuove macchine avranno come target l'HFC R-410A, che non contiene cloro.
