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ELIMINAZIONE DELL'R-22
HAI UN PROGETTO?

G. Rolotti - Arkema

Dall’1 gennaio del 2010, non verrà più installato nei nuovi impianti HVACR il refrigerante R-22. L’industria e il commercio sono pronti?

Nota dell’autore: Le dichiarazioni, le informazioni tecniche e le raccomandazioni contenute nel presente articolo si possono considerare attendibili così alla riportata data attuale. Dato che  le condizioni  e i  metodi sull’uso del prodotto e delle informazioni relative non sono sotto il controllo dell’autore e di Arkema Inc, entrambi non hanno responsabilità sui risultati ottenuti o raggiunti con l’uso del prodotto o affidabilità delle informazioni.

Le informazioni qui fornite, si riferiscono al prodotto specifico progettato, e non possono essere applicabili qualora questo venisse usato in combinazione con altri materiali o altri processi. Prima della commercializzazione, l’utente dovrebbe completamente verificare qualsiasi applicazione, e inoltre si consiglia di rispettare i passi necessari per non  violare  i brevetti del prodotto.

L’eliminazione nel 2010 dei refrigeranti R-22 a favore di nuovi impianti HVACR, che sembrava così lontana, è ormai prossima. Infatti abbiamo ancora pochi mesi per prepararci, il tempo rimasto a disposizione non è molto.

La maggior parte dei produttori di parti e componenti dell’HVACR, come i produttori chimici, speravano in una tranquilla transizione dall’R-22 a nuove forme alternative, ma  questo  non è avvenuto. Ciò che si è invece verificato, ha avuto un effetto “boomerang” al posto di prodursi una serena e lenta conversione,  si è generato un cambiamento breve e veloce. Non è ancora chiaro cosa sostituirà l’R-22, o meglio se esiste effettivamente un solo sostituto.  E’ improbabile che un unico refrigerante riesca a rimpiazzare la versatilità dell’R-22.

OEMs (Original Equipment Manufacturer – I costruttori) e il futuro:

Il quadro dell’eliminazione è più chiaro per i produttori di impianti (OEMs); la maggior parte ha, in tempi brevi, preso una decisione su quale refrigerante usare per progettare nuovi impianti, preparare la loro produzione base, gli approvvigionamenti, le linee di produzione, etc.  Non tutti però si sono  impegnati pienamente a realizzare un progetto o ad orientarsi verso una scelta specifica del refrigerante. Perfino quando è utilizzabile e disponibile un nuovo progetto, la differenza di costo tra l’R-22 e i sostituti ha creato una sfida nelle vendite di progetti di nuovi impianti (n.d.r. In Europa a partire dal 2000 sono stati vietati i nuovi impianti con R22).  Tuttavia, esistono  varie scelte per la sostituzione dell’R-22. Per i settori di condizionamento aria residenziali, commerciali leggeri sino al commerciale più grande, la scelta schiacciante è l’R-410A.  Ma questo refrigerante, una miscela di R-32 e R-125 con glide molto basso, presenta caratteristiche molto differenti dall’R-22, in particolare sia la pressione operativa sia la capacità volumetrica risultano significativamente più alte. Questo implica una maggiore riprogettazione degli impianti e non solamente delle semplici  sostituzioni di componenti.  Per impianti più grandi, giocherà un ruolo importante l’R-410A, ma ci sarà anche un uso significativo dell’R-134a. Nel campo della refrigerazione, l’R-404A e l’R-507A sembrano essere più adatti per le applicazioni a bassa e media temperatura, mentre l’R-134A  per le applicazioni a temperature più alte. Una volta che i produttori degli impianti hanno scelto quale refrigerante utilizzare, tutte le applicazioni simili useranno, probabilmente, lo stesso refrigerante. Le aziende costruttrici emetteranno anche le linee guida per la manutenzione degli impianti, l’efficienza e le capacità di funzionamento, e le prestazioni energetiche. Esistono comunque altri problemi che dovrebbero preoccupare le aziende.

Per esempio, può essere necessario aumentare il numero dei serbatoi dei refrigeranti superando la capacità di immagazzinamento dell’azienda. A questo proposito, anche se sono disponibili le linee  di produzione, la progettazione degli impianti e la sostituzione dei refrigeranti, si potrebbe presentare il problema che non vi è più  sufficiente spazio  fisico per contenerle.  Il prezzo e la disponibilità dell’acciaio, e altri problemi-  come le tubazioni all’interno  dell’impianto, nuove stazioni di carica, attrezzatura per i test- complicano ulteriormente la situazione.

L’enigma del retrofit

Le cose appaiono ancora poco chiare quando si prende in considerazione la scelta del retrofit per la sostituzione dell’R22. Una situazione che richiama alla memoria quella di diversi anni fa quando venne imposta l’eliminazione dell’R-12 e dell’R-502, ed entrarono nel mercato numerose possibili sostituzioni. Dalle diverse, e qualche volta ampie, richieste di gamma del “drops-in” al miglioramento dell’efficienza e della capacità.

Bisogna ricordarsi che l’unico refrigerante che può comportarsi veramente come l’R-22  è lo stesso R-22. Usare un altro refrigerante richiede dei compromessi  che determinano in gran misura la scelta del refrigerante. Qualsiasi imprenditore, proprietario di impianti, catena di supermercati, etc. deve possedere un progetto per far fronte ai possibili aumenti di prezzo e/o alla disponibilità del refrigerante  R22 entrambi problemi che potrebbero esserci, viste le rigide regole nell’eliminazione introdotte dall’U.S. Environmental Protection Agency (EPA) (n.d.r.   e dal Protocollo di Montreal). I proprietari di impianti avranno tre scelte base: sostituire l’attuale impianto con uno nuovo, retrofit degli impianti esistenti; oppure non fare niente e continuare ad acquistare l’R-22 fino a quando sarà disponibile a livello commerciale.  

- Sostituire l’attuale impianto R-22 con uno dei nuovi impianti alternativi selezionati:
Questa è probabilmente  l’opzione più costosa, almeno a breve termine. I vantaggi sono evidenti: i sistemi migliori con le tecnologie più aggiornate e progettate specificatamente per soddisfare i bisogni dei proprietari, come: un’efficienza migliore, maggior rendimento e caratteristiche superiori rispetto agli attuali impianti. Il prezzo è abbastanza elevato, così mentre in alcuni casi potrebbe rappresentare l’opzione migliore, risulta necessario considerare attentamente la redditività del costo, la disponibilità dell’impianto da parte delle aziende produttrici, la manodopera, il prezzo per rimodernarli e qualsiasi altro costo nascosto.

- Retrofit degli impianti usando uno dei refrigeranti già presenti sul mercato
 effettuando il retrofit di un vecchio impianto progettato per l’R-22  usando un nuovo refrigerante a idrofluorocarburo (HFC)- allunga semplicemente la vita di quel sistema oltre la data di eliminazione dell’R-22. Effettuare il retrofit rappresenta, in poche parole, un compromesso di bisogni, costi, manodopera e produttività. Prima di compiere una scelta,  i proprietari o i manutentori cercano di risolvere il problema riguardante il “dilemma dell’eliminazione” . A questo riguardo emergono diverse domande:

Per quanto tempo potrò utilizzare l’impianto?  La risposta dipende dall’età del sistema. Gli impianti più nuovi possono già essere dotati di tutte le tecnologie più avanzate, annullando la necessità - o anche il vantaggio - della sostituzione. Eccellenti candidati al retrofit sono in particolare gli impianti che devono durare solamente qualche anno. Per gli impianti che non sono né troppo giovani e né troppo vecchi, bisogna controllare l’affidabilità, la richiesta di manodopera per il ripristino, l’adattamento della potenzialità del sistema a i carichi di raffreddamento, etc. Potrebbe essere anche possibile che il sistema fosse già munito  di componenti che permettono l’uso di  refrigeranti di nuovo tipo. 

Quanta manodopera sono disposto a investire nel retrofit? Mentre non esiste nessun vero retrofit drop-in - senza considerare gli effetti del mercato e la pubblicità - alcuni refrigeranti per il retrofit potrebbero risultare più facili all’uso. Nella maggior parte dei casi, un semplice retrofit fornirà i valori richiesti e manterrà la capacità frigorifera o di condizionamento -  ma sacrificando l’efficienza energetica dell’unità e quindi i costi di funzionamento. Investire del lavoro nel retrofit potrebbe migliorare di gran lunga le prestazioni del sistema - anche se si usa lo stesso refrigerante retrofit. Questo miglioramento può avvenire attraverso la sostituzione dell’olio presente nell’impianto con un olio più miscibile,  pulendo internamente il sistema dall’olio in eccesso accumulatosi dopo anni di servizio, o anche sostituendo una valvola d’espansione termostatica (TXV) a causa di una richiesta percentuale più alta di flusso di refrigerante. Il costo della manodopera per raggiungere questo obiettivo potrebbe essere più alto.  

Quali sono i criteri da prendere in considerazione per un retrofit: basso potenziale globale di riscaldamento (GWP) oppure zero potenziale di riduzione dell’ozono  (ODP)-  o ci sono altri fattori? Molte possibili sostituzioni dell’R-22, nonostante siano zero ODP come richiesto, hanno un potenziale globale di riscaldamento GWP leggermente o molto più alto rispetto all’R-22, in molti casi, le compagnie pur volendo rispettare  l’ambiente, sostituendo l’R-22 con un refrigerante retrofit, finiscono per non tenere in conto di un altro problema: la sostituzione può avere un potenziale globale di riscaldamento più alto e fornire un’efficienza più bassa,  combinazione peggiore da un punto di vista ambientale rispetto alla decisione di mantenere l’R-22 nel sistema. Quando si è orientati a sostituire i refrigeranti, per operare una selezione più accurata, un approccio corretto sarebbe quello di controllare sia l’efficienza  sia la differenza di GWP.

Mi devo preoccupare per il costo del refrigerante? Mentre in generale il costo non dovrebbe rappresentare una preoccupazione, vi sono alcuni casi in cui bisogna tenerne conto in primo luogo. Tenete conto che, mentre un gran numero di retrofit alternativi potrebbero aiutare oggi  a mantenere i costi bassi, più refrigeranti definitivi – che oggi potrebbero avere un prezzo più elevato - potrebbero portare ad abbassare i prezzi e aver più senso nel futuro.

Prestazioni e proprietà

Il refrigerante di retrofit o vergine dovrebbe tener in conto di queste due possibili opzioni: il refrigerante è inteso come una soluzione permanente per un nuovo impianto, oppure rappresenta una sostituzione temporanea per un  impianto più vecchio che sta usando l’R-22. Questo perché molti refrigeranti etichettati come l’R-404, per esempio- potrebbero essere usati come retrofit se tutte le considerazioni necessarie (compatibilità dell’olio, dimensionamento delle valvole termostatiche , etc) fossero prese in considerazione. I refrigeranti retrofit sono progettati per rendere il processo più semplice, ma non sono per nulla l’unica scelta. La tabella che compara la prestazione dei principali refrigeranti, confronta i dati di prestazione di alcuni dei principali refrigeranti presenti sul mercato odierno. I dati dei laboratori industriali sono stati ottenuti simulando un processo retrofit utilizzando impianti R-22, e ottimizzando su ogni caso solo la quantità di carica. I valori indicano: la differenza in percentuale delle proprietà specifiche tra l’R-22 e le soluzioni alternative, oppure l’attuale differenza nei casi di temperatura e pressione.

La succitata tabella  fornisce una visione dei dati e delle proprietà che bisogna tenere in considerazione quando si sceglie un refrigerante retrofit. Per esempio, mentre l’R-404 fornisce indici di capacità frigorifera più alta se confrontata con l’R22, la sua pressione di mandata aumenta fino a 45 psig (3.1 bar), aumento che potrebbe renderlo inutilizzabile in alcuni impianti. Anche se i dati sono specifici alle condizioni elencate,  in alcuni casi, il refrigerante opererà meglio o peggio ad altre condizioni. Prendiamo di nuovo  l’R-404 come esempio, la sua capacità a temperature più basse sorpassa in realtà quella dell’R-22 con una temperatura di mandata molto più fredda, in questo caso l’R-404A potrebbe essere una scelta eccellente per  il retrofit di impianti di refrigerazione a basse temperature, ma relativamente poco valida per i sistemi di aria condizionata.

Ricordate, questi dati sono per i refrigeranti usati come retrofit, non per le nuove applicazioni con nuovi impianti. L’uso di refrigeranti e di impianti dedicati darà probabilmente come risultato prestazioni migliori , grazie alll’ottimizzazione e alla progettazione dell’impianto che non possono essere realizzati durante un retrofit.

Mantenere l’impianto ad R-22

Per alcuni, continuare semplicemente ad acquistare l’R-22 rigenerato (cioè recuperato da altri impianti) costituisce la scelta migliore; sebbene l’R22 sia in fase di eliminazione dal 2010, ( Nota dell’editore: come parte del protocollo di Montreal, i livelli di produzione di R-22 diminuirà , aumentando in modo significativo i prezzi).

Per i proprietari di sistemi in buone condizioni, potrebbe essere sensato tenere quantità sufficienti di R-22  per affrontare gli anni di prestazione prima che la sostituzione diventi necessaria. Al contrario, questo potrebbe essere rischioso per i proprietari di quegli impianti con perdite o che siano ritenuti imprevedibili, dato che potrebbero rimanere senza R-22 ed essere costretti ad orientarsi verso una delle due opzioni in tempi brevi.

Mentre un solo progetto dì approccio all’ eliminazione può rappresentare la migliore strategia, per alcuni come i proprietari di impianti di piccola o media taglia, per le persone o compagnie con grandi numeri di sistemi può risultare una migliore soluzione la combinazione di approcci differenti. Gli impianti che perdono possono essere facilmente segnalati per la sostituzione, soprattutto quando si tratta di piccoli sistemi. Può aver senso effettuare ili retrofit di altri impianti usando un refrigerante retrofit alternativo; gli R-22 raccolti dai sistemi sottoposti a retrofit o sostituiti, potrebbero essere conservati e successivamente usati per la manutenzione di altre unità meno adatte alla sostituzione e al retrofit.

Mentre esistono molte scelte, quando si arriva a pianificare l’eliminazione dell’R-22, non esiste nessuna soluzione ideale. Un attento progetto ha bisogno di essere realizzato velocemente e di essere messo in funzione appena possibile, senza tener conto della dimensione e del numero di sistemi in funzione. Non avere nessun piano- o proporre un progetto misero o troppo tardi- può avere terribili conseguenze nel momento in cui avviene il cambiamento dall’R-22 a refrigeranti liberi da ODP.

Attualmente l’industria possiede un vasto numero di scelte, sia per i refrigeranti sia per le strategie d’uscita. L’eliminazione dell’R-22 influenzerà ovunque l’economia.

Opzioni correnti di  Refrigeranti per retrofit e loro proprietà principali                                                                                           

1)      Si riferisce all’intenzione originale di mercato. Non c’è effettivamente nessuna ragione tecnica per cui l’OEM  (cioè refrigerante dedicato per nuovo impianto) non possa essere usato per i retrofit o viceversa.
2)      Povera significa che è possibile l’uso con Olio Minerale, ma nei sistemi con una buona circolazione d’olio. Molto povera significa che è altamente raccomandato utilizzare invece dell’olio minerale l’olio POE.

Confronto delle prestazioni dei principali refrigeranti

Dati ottenuti dai test sugli impianti in condizioni controllate a 80°F (23°C)  ambiente e  30°F (-1°C), con valvola termostatica per l’R-22 e quantità di carica ottimizzate.