Nel cuore di un chiller si trova un componente invisibile ma decisivo, quello che raffredda l'intero sistema: il fluido refrigerante. Comunemente chiamato anche gas del chiller, questo fluido evapora a bassa pressione nell'evaporatore sottraendo calore al processo, mentre nel condensatore condensa ad alta pressione cedendo quel calore all'esterno. È quindi proprio il refrigerante scelto a determinare in modo diretto la capacità di raffreddamento della macchina, il suo rendimento e l'intervallo di temperature di esercizio. In questo articolo affrontiamo, con occhio ingegneristico, il ruolo dei fluidi più diffusi come R407C e R134a, il concetto di GWP e il modo in cui il regolamento F-Gas sta trasformando il settore.
La funzione fondamentale del fluido refrigerante nel chiller
Il fluido refrigerante è il fluido di lavoro che, cambiando fase nel circuito chiuso del chiller, preleva calore da un punto per trasportarlo in un altro. Nell'evaporatore assorbe il calore dell'acqua raffreddata o del processo e passa allo stato di vapore; il compressore lo comprime aumentandone pressione e temperatura; nel condensatore condensa cedendo quel calore all'aria o all'acqua di condensazione. Non descriviamo qui di nuovo il ciclo in sé; ciò che conta è che le proprietà termodinamiche del fluido stabiliscono a quali temperature di evaporazione e condensazione la macchina lavorerà in modo efficiente.
Per questo motivo nessun fluido è ideale per ogni applicazione. Ogni refrigerante, con la propria composizione chimica, presenta una specifica curva pressione-temperatura, propri punti di saturazione e propri limiti di temperatura di condensazione. La corretta scelta del fluido è determinante per la capacità, l'efficienza energetica (COP/EER) e un funzionamento stabile e duraturo della macchina.
R407C: il gas per chiller diffuso e polivalente
L'R407C è una miscela refrigerante polivalente, da molti anni tra le più utilizzate nella refrigerazione industriale e commerciale. Offrendo prestazioni equilibrate su un ampio intervallo di capacità e temperature, è diventato uno standard diffuso nei chiller ad aria e ad acqua. Nella maggior parte delle applicazioni di climatizzazione e di raffreddamento di processo soddisfa senza difficoltà le condizioni di esercizio attese.
Trattandosi di una miscela zeotropica, l'R407C presenta un lieve scorrimento di temperatura (glide) durante il cambiamento di fase. È un dettaglio pratico di cui tenere conto nella progettazione del sistema e soprattutto in fase di assistenza, poiché richiede che il fluido venga sempre caricato in fase liquida. Se applicato correttamente, rappresenta però una soluzione affidabile, prevedibile e facilmente reperibile.
Dove entra in gioco l'R134a?
L'R134a è un refrigerante monocomponente (puro) e si distingue in particolare nelle applicazioni in cui sono in gioco temperature di condensazione elevate o in cui si impiegano determinati tipi di compressore. Il suo funzionamento stabile ad alte temperature ambiente o in condizioni di acqua calda / condensazione elevata lo rende un'opzione adatta per alcuni modelli di chiller.
Nella pratica, la scelta del fluido è direttamente legata al regime di temperature richiesto dall'applicazione, alla tecnologia del compressore e all'intervallo di capacità. Anche all'interno della stessa famiglia di macchine è normale che si preferiscano fluidi diversi a seconda del punto di lavoro desiderato. Per questo il fluido va considerato come una decisione progettuale, da valutare insieme al modello.
Il GWP e la tendenza guidata dal regolamento F-Gas
L'impatto ambientale dei refrigeranti si misura con il valore di GWP (Global Warming Potential / Potenziale di Riscaldamento Globale). La dispersione in atmosfera di gas fluorurati ad alto GWP contribuisce al riscaldamento globale in misura molto più intensa rispetto all'anidride carbonica. Proprio per questo il regolamento F-Gas dell'Unione Europea punta alla riduzione progressiva (phase-down) dei fluidi ad alto GWP e alla transizione verso alternative a basso GWP. In molti mercati, Turchia compresa, il settore sta cambiando direzione sotto la spinta di questa pressione normativa.
Nell'ambito di questa tendenza, riassumiamo di seguito alcune alternative a basso e medio GWP citate nel settore, unicamente come orientamento generale del comparto:
- R513A — proposta come alternativa a GWP più basso, spesso citata per il suo comportamento vicino a quello dell'R134a.
- R1234ze — fluido della classe HFO, a GWP molto ridotto, valutato in determinate applicazioni per chiller.
- R32 — opzione sempre più diffusa soprattutto sul fronte della climatizzazione, con un GWP inferiore rispetto all'R410A.
Poiché una parte di questi fluidi può appartenere alla classe lievemente infiammabile (A2L), ne derivano anche specifici requisiti di progettazione, ventilazione e sicurezza. Questi nomi sono riportati qui solo per illustrare l'orientamento del settore e non implicano il loro impiego in un prodotto specifico.
Conseguenze pratiche: controllo delle perdite e assistenza
Qualunque sia il fluido impiegato, la ricaduta più concreta della normativa F-Gas si osserva nelle applicazioni sul campo. Nei sistemi contenenti fluidi ad alto GWP, il controllo periodico delle perdite, la tenuta dei registri e l'assistenza affidata a personale qualificato diventano sempre più importanti. Una perdita non è soltanto un onere ambientale: significa anche perdita di capacità, calo di rendimento e rischio di guasto.
Per questo, sul campo, risultano determinanti i seguenti punti:
- Quantità di carica corretta in fase di messa in servizio e manutenzione, con caricamento del fluido in fase liquida.
- Controllo regolare delle perdite in corrispondenza di raccordi, saldature e guarnizioni.
- Verifica della compatibilità del fluido con l'applicazione e la temperatura di esercizio.
- Recupero del fluido durante l'assistenza (recovery) e smaltimento/rigenerazione conformi alla normativa.
Non va inoltre trascurato il legame tra fluido e applicazione: i processi a bassa temperatura possono richiedere una miscela con glicole e un diverso comportamento del fluido, mentre le alte temperature ambiente mettono sotto sforzo il lato condensazione. Un corretto abbinamento fluido-applicazione salvaguarda sia il rendimento sia la sicurezza di esercizio.
I fluidi utilizzati nei chiller Planer
Nei chiller Planer si utilizza prevalentemente l'R407C; in determinati modelli si preferisce invece l'R134a, in funzione delle condizioni richieste dall'applicazione. Questa scelta viene effettuata in modo da risultare coerente con l'intervallo di capacità previsto per la macchina, con il regime di temperature e con le condizioni di esercizio. In questa fase, in cui il settore evolve verso fluidi a basso GWP, tanto quanto la scelta del fluido sono una corretta gestione delle perdite e una disciplina di manutenzione a determinare il rendimento lungo tutta la vita del prodotto.
Quale sia il fluido refrigerante più adatto alla vostra applicazione dipende dalle vostre temperature di esercizio e dalle condizioni di processo. Per la corretta scelta del fluido, il controllo delle perdite e la pianificazione dell'assistenza potete rivolgervi al team di ingegneria e assistenza di Planer, per individuare insieme la soluzione più adatta alle vostre esigenze.