Gas refrigerante CO2 - Anidride carbonica

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Veniva utilizzata già 150 anni fa, è il refrigerante del futuro?

 

 

 

 

R744 - Ciclo transcritico e subcritico - Caratteristiche - Pressioni elevate - Componenti e apparecchiature frigorifere - Eiettori

 
     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L'anidride carbonica è un gas non infiammabile, sostanzialmente non tossico, non pericoloso per l'uomo (se non inalato in grandi quantità).

 

Utilizzato come refrigerante, risulta molto economico, ma ha il difetto di lavorare nei circuiti frigoriferi ad alte pressioni, ben oltre i 100 bar quando il ciclo è transcritico. Nei cicli subcritici la pressione di condensazione risulta essere più contenuta. Alle medie temperature anche la pressione di evaporazione è molto elevata, dell'ordine dei 20-30 bar.

 

 

Caratteristiche della CO2

 

- GWP=1;
- ODP=0;
- non infiammabile, non tossica, inodore, inerte;
- temperatura critica=30,978 °C;
- pressione critica=73,8 bar;
- temperatura al punto triplo=-56,55 °C;
- pressione al punto triplo=5,2 bar;
- elevata conduttività termica;
- elevato calore specifico del liquido;
- alta densità;
- bassa viscosità cinematica;
- elevato calore latente volumetrico;

 

 

Componenti frigoriferi per la CO2

 

Attualmente, sul mercato sono già presenti compressori, pompe, valvole e dispositivi di controllo che lavorano a 40 bar. Essi permettono la realizzazione di cicli in cascata con la CO2, ma non hanno permesso di superare il problema dello sbrinamento mediante gas caldo.
Anche durante i fermi dell'impianto, quando le pressioni si riequilibrano, si possono verificare dei problemi nella parte di bassa pressione, soprattutto se la condensazione avviene ad alte temperature.
Alcune soluzioni tecnologiche proposte prevedono l'utilizzo di generatori di gas caldo utilizzabili in occasione degli sbrinamenti proprio per limitare le pressioni di funzionamento.

 

 

Impianti e apparecchiature ad anidride carbonica

 

I primi utilizzi della CO2 come refrigerante risalgono a quasi 150 anni fa. Ma a causa del lungo periodo di tempo in cui è stata ignorata, a tutt'oggi ci sono ancora alcuni aspetti tecnologici che devono essere pienamente chiariti per poterne consentire una sua larga diffusione nel campo della refrigerazione e del condizionamento.
Comunque già da qualche anno sono presenti sul mercato piccole macchine frigorifere funzionanti a CO2 (ad esempio distributori di bibite, banchi e vetrine frigorifere, ecc.), a testimonianza dell'interesse che tale refrigerante riscuote in quest'epoca in cui non vi sono ancora certezze su quali saranno i refrigeranti più convenienti per il futuro. Nel settore commerciale cominciano a diffondersi sempre più supermercati con impianti ad anidride carbonica.

 

La tendenza è quella di utilizzare l'anidride carbonica in impianti a doppio stadio oppure in impianti a fluido secondario, con l'ammoniaca o un altro tipo di refrigerante a basso GWP impiegato nel circuito primario, soprattutto per la produzione di freddo nei supermercati.

 

 

CO2 refrigerante alternativo

 

La rivalutazione dei refrigeranti naturali, il cui utilizzo non provoca problemi ambientali, risulta trovare sempre più sostenitori: ammoniaca, idrocarburi, ma soprattutto anidride carbonica occupano un posto di primo piano nelle attenzioni degli operatori del freddo, soprattutto ora che si è alla ricerca di refrigeranti alternativi agli HFC, di cui è già stato tracciato il phase-down.
La CO2 impiegata come refrigerante nei circuiti frigoriferi proviene dagli scarti delle lavorazioni industriali e quindi, quando usata come fluido frigorifero, contribuisce ad un minor inquinamento in quanto non viene dispersa in ambiente.

 

 

Eiettori per la CO2

 

L'uso degli eiettori ha permesso di migliorare significativamente l'efficienza energetica dei cicli frigoriferi trans-critici a CO2, tanto che essa risulta essere impiegata sempre di più nella costruzione dei circuiti frigoriferi dei nuovi supermercati.

 

 

 
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