Storia del refrigerante CO2

Dal ciclo sub-critico al ciclo trans-critico con eiettori

Scoperta - Primo ciclo frigorifero - Alte pressioni - Refrigerazione navale - Vantaggi - Ciclo sub-critico - L'abbandono - La riscoperta - Ciclo trans-critico


La storia della CO2 non può iniziare che con la sua scoperta che 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.

Compressore a CO2

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.

Refrigerazione con CO2

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 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.

CO2 refrigerante alternativo

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. Anche l'imposizione di abbandonare l'uso degli HFC ed in particolare l'R404A, ha orientato il settore del freddo commerciale al ritorno dell'uso dell'anidride carbonica come refrigerante alternativo.

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.
Nel 1993 fanno comparsa gli impianti subcritici ad anidride carbonica in cascata. Verso la fine degli anni novanta viene installato il primo circuito subcritico al servizio di un supermercato. Poco tempo dopo, siamo agli inizi del 2000, viene installato il primo circuito transcritico sempre in un supermercato.

Eiettori per CO2 transcritica

Subito dopo l'introduzione della compressione parallela nel 2012, fanno la comparsa gli eiettori a vapore, a liquido e multipli. 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 nuovi supermercati.

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Storia del refrigerante CO2
ID pagina: 016 - S001
Data creazione: 01/07/2004
Ultimo aggiornamento: 04/08/2022
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