Ultimo aggiornamento: 8 Luglio 2024

Gas refrigeranti: quali sono e principali applicazioni

I gas refrigeranti sono sostanze fondamentali per il funzionamento dei sistemi di refrigerazione e condizionamento dell’aria. Utilizzati in tantissimi settori industriali, questi gas consentono di trasferire calore da una sorgente calda a una sorgente fredda attraverso processi di evaporazione e condensazione, mantenendo così temperature ottimali per applicazioni industriali, commerciali e domestiche. In questo articolo, vedremo quali sono i diversi tipi di gas refrigeranti, il loro funzionamento, le criticità legate al loro utilizzo e le loro principali applicazioni.

Tipi di gas refrigeranti

I gas refrigeranti sono al centro dell’attenzione dopo l’entrata in vigore del nuovo regolamento F gas 573/2024. Si dividono in diverse categorie, ciascuna con caratteristiche specifiche che le rendono adatte a differenti applicazioni. Ogni tipologia di gas ha vantaggi e svantaggi che devono essere considerati in base all’uso previsto:
Gas fluorurati: i gas fluorurati, tra cui HFC e HFO puri , sono stati ampiamente utilizzati grazie alle loro proprietà chimiche stabili e alla loro bassa tossicità. Gli HFC, come l’R-134a, sono stati largamente adottati per la loro efficienza, ma hanno un elevato GWP, ovvero un alto impatto ambientale e verranno bannati nei nuovi impianti nei prossimi anni. Gli HFO puri di quarta generazione, come l’R-1234yf, hanno invece un GWP significativamente inferiore e vengono utilizzati prevalentemente nel settore automotive e in altre applicazioni sensibili. Un altro HFO puro che ha sostituito il R-134a nel settore dei chiller di media alta potenza , è l’R-1234ze ormai largamento utilizzato dai produttori di gruppi frigo grazie al suo basso GWP.
Gas naturali: i gas naturali, come il propano (R-290), l’isobutano (R-600a), l’ammoniaca (R-717) e l’anidride carbonica (R-744), stanno guadagnando popolarità grazie al loro basso impatto ambientale. Il propano e l’isobutano, per esempio, sono largamente utilizzati rispettivamente nei banchi frigo commerciali e nei frigoriferi domestici. L’ammoniaca, con eccellenti proprietà termodinamiche, è ideale per grandi impianti industriali. L’anidride carbonica, grazie al suo basso GWP, è invece adatta per applicazioni transcritiche nel mondo della GDO e sistemi a cascata nel mondo della refrigerazione industriale.
Miscele refrigeranti: le miscele di refrigeranti (chiamate anche HFO blends) combinano diversi tipi di gas per ottenere le proprietà desiderate. Queste miscele HFO offrono un equilibrio tra efficienza energetica e sicurezza, essendo non infiammabili o solo moderatamente infiammabili. Queste miscele sono essenziali per soddisfare alcune specifiche normative ambientali senza compromettere le prestazioni dei sistemi di refrigerazione .

Come funzionano i gas refrigeranti

Il principale settore di utilizzo dei gas refrigeranti riguarda le macchine frigorifere elettriche a compressione di vapore.
Una macchina frigorifera è una qualsiasi macchina termodinamica che realizza il ciclo frigorifero, ossia un ciclo di Carnot inverso. Il funzionamento dei gas refrigeranti all’interno dei cicli frigoriferi si basa sul ciclo di compressione e espansione. In un tipico sistema di refrigerazione, il gas refrigerante viene compresso aumentando la sua temperatura. Successivamente, passa attraverso un condensatore dove cede calore all’ambiente esterno e si condensa in un liquido ad alta pressione.
Il liquido refrigerante viene poi espanso attraverso una valvola di espansione, riducendo la sua pressione e temperatura. Infine, il refrigerante assorbe calore dall’ambiente da raffreddare nell’evaporatore, tornando allo stato gassoso e completando il ciclo.
Questo processo consente, in parole semplici, di trasferire calore da un ambiente più freddo a uno più caldo, mantenendo così le temperature desiderate. L’efficienza del sistema dipende dalle proprietà termodinamiche del gas refrigerante e dalla specifica progettazione del sistema stesso.

Criticità e sfide nell’uso dei gas refrigeranti

L’utilizzo dei gas refrigeranti, tuttavia, comporta diverse sfide che devono essere affrontate per garantire un ottimo bilanciamento tra efficienza e sostenibilità, senza mai trascurare le normative vigenti. Tra le principali criticità troviamo l’impatto sull’ambiente, la sicurezza e la gestione dei refrigeranti esausti. Ogni aspetto richiede soluzioni specifiche per minimizzare i rischi e ottimizzare le prestazioni.
Impatto ambientale: una delle principali considerazioni da fare quando si utilizzano gas refrigeranti è l’impatto sull’ambiente. Gli HFC, per esempio, pur essendo efficaci, contribuiscono significativamente al riscaldamento globale a causa del loro elevato GWP. Le normative internazionali, come il nuovo Regolamento Europeo F-Gas n°573/2024, impongono restrizioni sull’uso degli HFC ad alto GWP e promuovono l’adozione di gas refrigeranti più ecologici come gli HFO e i gas naturali.
Sicurezza: la sicurezza è un altro aspetto critico da considerare in tema di gas refrigeranti. Alcuni gas naturali, come il propano e l’isobutano, sono molto infiammabili e richiedono precauzioni speciali durante la manipolazione e l’installazione con l’utilizzo di apparecchiature ATEX. L’ammoniaca, nonostante la sua efficacia, è tossica e necessita di sistemi di sicurezza avanzati. Le miscele refrigeranti HFO A2L, essendo invece blandamente infiammabili, per il loro utilizzo è sufficiente rispettare i limiti di carica imposti dalla normativa Europea EN378 ed effettuare un’analisi dei rischi con l’eventuale adozione di misure di sicurezza specifiche.
Gestione dei refrigeranti esausti: un’adeguata gestione dei refrigeranti esausti è fondamentale per prevenire il rilascio di sostanze dannose nell’ambiente. Il recupero, la rigenerazione e lo smaltimento dei gas refrigeranti devono essere eseguiti da aziende specializzate secondo le normative vigenti.
Efficienza energetica: un altro fattore importante sta nell’effettiva efficienza degli impianti di refrigerazione, per riuscire a ridurre i costi di produzione, senza mai trascurare l’impatto sull’ambiente. L’adozione di gas refrigeranti HFO a basso GWP con ottime proprietà termodinamiche, e l’uso di tecnologie avanzate, possono contribuire significativamente a migliorare l’efficienza energetica degli impianti.

Gas refrigeranti: principali applicazioni

I gas refrigeranti sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, che vanno dalla climatizzazione industriale e residenziale alla refrigerazione industriale. La scelta del gas refrigerante giusto è fondamentale per garantire il massimo delle prestazioni alle attività coinvolte, nel pieno rispetto delle normative.
I gas refrigeranti vengono utilizzati principalmente per:
• Raffreddare o riscaldare gli ambienti.
• Conservare cibi e bevande nella refrigerazione domestica, commerciale e industriale.
• Produrre sostanze chimiche, petrolchimiche e parafarmaceutiche.
• Utilizzati come propellenti per aerosol e agenti espandenti.
• Climatizzazione industriale e residenziale: i gas refrigeranti sono fondamentali per i sistemi di climatizzazione, che includono sia applicazioni industriali che residenziali. La scelta del gas refrigerante giusto è importantissima per garantire un’ottima efficienza energetica, nel rispetto delle normative.
• Refrigerazione industriale e commerciale: nella refrigerazione industriale e commerciale, i gas refrigeranti vengono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, dai banchi frigo dei supermercati ai grandi impianti di refrigerazione industriale.
• Condizionamento automobilistico: il condizionamento automobilistico è un’altra area chiave in cui vengono utilizzati i gas refrigeranti. Per esempio, il gas R-1234yf – un HFO a bassissimo GWP – è diventato il sostituto preferito dell’R-134a nelle applicazioni automobilistiche.

Altri fluidi refrigeranti

Oltre ai gas principali, esistono anche fluidi refrigeranti alternativi come il glicole etilenico e il glicole propilenico. Questi fluidi vengono utilizzati nei grandi impianti di refrigerazione per ridurre la quantità di gas refrigerante o per gestire gas potenzialmente pericolosi.

Le soluzioni Nippon Gases per la fornitura e lo smaltimento dei gas refrigeranti

Nippon Gases è una delle principali società nel settore dei gas industriali e medicali in Europa. È presente in oltre 13 paesi, con una solida combinazione di linee di business per la fornitura di gas liquidi e gassosi, sia in bombole che tramite produzione on-site e reti di distribuzione, servendo le principali zone industriali.
Nippon Gases opera da molti anni nel settore della refrigerazione e del condizionamento attraverso soluzioni tecnologiche avanzate, con un impegno costante verso sostenibilità ed efficienza.
Grazie a importanti collaborazioni con enti nazionali, università, associazioni di categoria, progettisti, costruttori OEM, rivenditori, installatori e manutentori, Nippon Gases è in grado di offrire supporto dedicato, prodotti di alta qualità e soluzioni personalizzate per una vasta gamma di settori.
Inoltre, Nippon Gases gestisce lo smaltimento dei gas refrigeranti esausti presso lo stabilimento di Bagnatica (BG), autorizzato al trattamento di questi rifiuti speciali. I servizi di rigenerazione e smaltimento includono EcoStar, EasyEcoStar e Refresh, che prevedono il recupero, l’analisi e la rigenerazione o smaltimento dei gas in base al grado di inquinamento.

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