Storia del refrigerante CO2

 

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La scoperta della CO2 avviene grazie al dottor James Black, un medico inglese che compiendo nel 1755 alcuni esperimenti con il carbonato di magnesio, giunse a individuare questo nuovo fluido.

Nel 1805 Oliver Evans Delaware ipotizzò un ciclo  termodinamico chiuso per la refrigerazione.
Utilizzando le  ricerche di Jacob Perkins, amico di Delaware,  Alexander Twining riuscì nel 1850 a brevettare un sistema a compressione di vapore, concretizzando, così, l'intuizione di Delaware..

Nel 1856 Twining commercializzò un impianto per la produzione di ghiaccio, anche se con scarso successo.
Nello stesso periodo James Harrison in Australia sviluppò una macchina simile, probabilmente non conoscendo neppure il lavoro di Twining.

Nel 1866 Thaddeus Lowe riuscì ad adattare un compressore per il funzionamento ad anidride carbonica, riuscendo a costruire un apparecchio per la produzione del ghiaccio.

Nel 1886 Franz Windhausen brevettò un nuovo compressore a CO2, i cui sviluppi tecnologici permisero nel 1889 di giungere alla costruzione di un impianto a CO2 più efficiente. In pochi anni furono installati 400 di tali impianti, prevalentemente su navi.
Il compressore era di tipo aperto, mosso da un motore a vapore. A causa delle alte pressioni di lavoro, il cilindro risultava rinforzato, così come l'albero motore.

Nell'arco di tempo che va dal 1880 al 1890 la CO2 fu il refrigerante preferito per gli impianti di refrigerazione delle navi.

Essa offriva alcuni vantaggi:

  • ridotto costo

  • buone proprietà di trasporto di calore

  • non tossicità in caso di fughe nelle sale macchine

  • essendo il fluido di raffreddamento del condensatore acqua di mare (generalmente fredda, in quanto le navi solcavano i mari della Gran Bretagna e degli Stati Uniti del nord), il ciclo frigorifero della CO2 risultava sub-critico (ciclo di Rankine)

L'introduzione dei condensatori ad aria fece alzare le temperature di condensazione degli impianti, a sfavore dell'utilizzo dell'anidride carbonica come refrigerante, che vedeva con tale soluzione perdere buona parte della sua efficienza energetica.

Essa continuò ad essere utilizzata sugli impianti delle navi (dove il raffreddamento era ad acqua) ma anche qui essa venne progressivamente sostituita dall'ammoniaca a partire dal 1910, anche grazie al miglioramento degli standard di utilizzo di tale refrigerante.

Solo a partire dal 1932 la CO2 tornò ad essere utilizzata, anche se limitatamente agli impianti in cascata assieme all'ammoniaca.

L'avvento dei refrigeranti di origine sintetica (CFC, HCFC) e lo sviluppo della tecnologia dei compressori ermetici diede la definitiva spallata all'abbandono dell'utilizzo della CO2 e dell'ammoniaca come refrigeranti.

Solo i problemi ambientali, che hanno messo in crisi l'utilizzo dei refrigeranti CFC e HCFC negli impianti di refrigerazione, hanno portato ad una riscoperta dell'anidride carbonica.

Nel 1990 Gustav Lorentzen propone un impianto di condizionamento per autoveicoli funzionante mediante un ciclo transcritico a CO2.

In seguito vengono pubblicati numerosi studi sull'utilizzo dell'anidride carbonica come fluido secondario, soprattutto per gli impianti di refrigerazione commerciale dei supermercati. 

A livello di ricerche, a tutt'oggi vi è un grande interesse nell'utilizzo dell'anidride carbonica come refrigerante, soprattutto grazie alla sua compatibilità ambientale.
 

 
 

 

 

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Storia del refrigerante CO2

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