La lezione del professore su HFO e refrigeranti HC

I refrigeranti idrofluoroolefinici (HFO) e idrocarburi (HC) sono indicati come refrigeranti di quarta generazione per il 21° secolo, dopo i clorofluorocarburi (CFC), gli idroclorofluorocarburi (HCFC) e gli idrofluorocarburi (HFC).

I refrigeranti HFO sono in realtà refrigeranti HFC insaturi e sono ampiamente riconosciuti come la prossima generazione di refrigeranti grazie alla loro compatibilità ambientale, rapporto costo-efficacia e grande efficienza energetica.

Gli HFO si distinguono dagli HFC perché sono derivati ​​delle olefine anziché degli alcani (paraffine). Le olefine hanno atomi di carbonio collegati da un doppio legame mentre gli alcani hanno legami singoli tra gli atomi di carbonio. I refrigeranti a base di idrofluorocarburi (HFC) come R-134a, -125, -143a e -152a e le miscele refrigeranti a base di HFC come R-507, -407A, -407B, -407C e -410A sono tutti composti da idrogeno, fluoro e carbonio collegato da singoli legami tra gli atomi. Anche i refrigeranti idrofluoroolefinici (HFO) sono composti da idrogeno, fluoro e atomi di carbonio, ma contengono almeno un doppio legame tra gli atomi di carbonio.

Due refrigeranti HFO popolari sono HFO-1234yf e HFO-1234ze (vederetabella 1 qui ). Sia l'HFO-1234yf che l'HFO-1234ze hanno un potenziale di riduzione dell'ozono (ODP) pari a zero con potenziali di riscaldamento globale (GWP) estremamente bassi. A causa dei valori GWP più bassi, questi refrigeranti hanno un ciclo di vita nell’atmosfera molto più breve.

Questi due refrigeranti HFO hanno una classificazione di sicurezza A2L, il che significa che hanno una bassa tossicità ma sono leggermente infiammabili (VediTabella 2 qui ). A2L e B2L sono refrigeranti a bassa infiammabilità con una velocità di combustione massima pari o inferiore a 10 centimetri al secondo (cm/s) o 3,9 pollici al secondo (pollici/s). La lettera maiuscola “L” si riferisce all’infiammabilità “minore”. Esistono HFO con classificazione di sicurezza A1 (non infiammabile); tuttavia, è necessario effettuare ulteriori ricerche e test con questi refrigeranti.

L'HFO-1234yf è un sostituto a basso GWP dell'R-134a destinato all'uso nei sistemi di condizionamento mobile (MAC) dell'industria automobilistica. Molte case automobilistiche europee e alcune statunitensi utilizzano attualmente l'HFO-1234yf per applicazioni di climatizzazione mobile.

L'HFO-1234yf ha un GWP 300 volte inferiore a quello dell'HFC-134a.

L'HFO-1234yf ha il costo di commutazione più basso per le case automobilistiche rispetto ad altre alternative. Tuttavia, il costo iniziale del refrigerante è molto più elevato di quello dell’HFC-134a.

Sebbene il refrigerante sia classificato come leggermente infiammabile dall'ASHRAE, diversi anni di test condotti dalla Society of Automotive Engineers (SAE) hanno dimostrato che l'HFO-1234yf non può accendersi nelle condizioni normalmente sperimentate da un veicolo.

L'HFO-1234ze è destinato a sostituire l'R-410A nelle applicazioni di condizionamento dell'aria residenziale e commerciale leggero e nelle pompe di calore, offrendo allo stesso tempo una riduzione del 75% del GWP. Può essere utilizzato nei refrigeratori raffreddati ad aria e ad acqua nei supermercati e negli edifici commerciali. Altre applicazioni includono distributori automatici, frigoriferi, distributori di bevande, essiccatori d'aria e sistemi a cascata di anidride carbonica nella refrigerazione commerciale.

L'HFO-1234ze offre inoltre un'eccellente efficienza energetica, è conveniente e può essere utilizzato nella progettazione di apparecchiature esistenti con modifiche minime. Presenta vantaggi significativi rispetto all'R-32, che ha un GWP medio, una valutazione di sicurezza del refrigerante A2 e temperature di scarico elevate. (A2 significa bassa infiammabilità e bassa tossicità.) Temperature di scarico elevate possono influire sulle prestazioni e sulla durata del sistema nei climi caldi. Inoltre, potrebbero essere necessari cambi d'olio con l'R-32. (Tavolo 2include un confronto dei punti di ebollizione atmosferici per alcuni comuni CFC, HCFC, HFC, HFO, HC e refrigeranti naturali.)

A causa della scarsa infiammabilità degli HFO, sono stati condotti studi approfonditi sulla loro sicurezza nelle automobili, nei refrigeratori centrifughi e in altre applicazioni fisse. Una considerazione chiave per un’ampia accettazione dei refrigeranti HFO è lo sviluppo di standard e codici per l’uso sicuro di questi refrigeranti A2L leggermente infiammabili.