Specifiche gas 1 di 1
Specifiche gas 2 di 2
Dai CFC agli HFC. ......................................................................................................... 3
II Regolamento CE 2037/2000 ................................................................................ 3
Impatto ambientate dei refrigeranti ................................................................................ 5
ODP e GWP........................................................................................................... 5
La valutazione dell'effetto serra. Indicatori del contributo al surriscaldamento globale ............ 8
II calcolo del TEWI................................................................................................. 8
I nuovi refrigeranti ....................................................................................................... 9
II comportamento delle miscele ............................................................................. 10
Caratteristiche dei principali HFC............................................................................ 10
HFC 134a ........................................................................................................... 12
HFC 407C ........................................................................................................... 14
HFC 410° ........................................................................................................... 16
Precauzioni nell'istallazione e manutenzione ............................................................ 19
Gli oli lubrificanti per i fluidi HFC................................................................................... 21
Utilizzo degli oli poliesteri...................................................................................... 22
Progettazione e produzione.......................................................................................... 24
Batterie di scambio termico................................................................................... 24
Perdite di carico entro il circuito della batteria.......................................................... 24
Coefficiente di scambio termico ............................................................................. 25
Miscibilità tra olio e refrigerante............................................................................. 26
Pressioni di esercizio ............................................................................................ 26
Componenti minori del circuito frigorifero ................................................................ 27
Modelli sul mercato .............................................................................................. 28
Valvole di espansione term. .................................................................................. 28
Valvole di espansione elett.................................................................................... 29
Capillare............................................................................................................. 30
Accumulatori sull'aspirazione................................................................................. 30
Pressostati.......................................................................................................... 31
Avvertenze generali per la produzione .................................................................... 31
Pressioni di esercizio specifiche per R410A .............................................................. 31
Umidità .............................................................................................................. 31
Compressori e loro applicazioni .................................................................................... 32
Utilizzo dei compressori nelle applicazioni con R 410A ............................................... 33
Linee dei circuiti frigoriferi per R 410A........................................................................... 34
Tipi e caratteristiche dei giunti............................................................................... 35
Realizzazione delle linee frigorifere......................................................................... 36
Esecuzione delle cartelle. ...................................................................................... 36
Procedure e precauzioni per il collegamento a cartella............................................... 37
Specifiche gas 3 di 3
Dai CFC agli HFC.
II Regolamento CE 2037/2000
L'industria del condizionamento dell'aria e della refrigerazione ha dovuto in gran parte il suo
enorme sviluppo alla produzione di due refrigeranti: l'R12, un clorofluorocarburo (CFC), e
l'R22, un idroclorofluorocarburo (HCFC).
Entrambi, quindi, contenenti cloro nella loro molecola. L'R12 é stato introdotto sul mercato nel
1932, e ha contribuito largamente ad indirizzare l'industria verso scelte e modelli costruttivi
che si distaccavano dalle soluzioni precedenti basate su fluidi quali l'ammoniaca, l'anidride
solforosa e l'anidride carbonica. II passo successivo si ebbe, nel secondo dopoguerra, con la
disponibilità dell'R22, che pose le basi del moderno condizionamento dell'aria.
Entrambi questi fluidi hanno perciò avuto un vastissimo utilizzo in tutto il mondo, in una quasi
sconfinata pluralità di applicazioni. Nel 1974 due ricercatori, Sherwood Rowland e Mario Molina,
avanzarono l'ipotesi che le molecole di gas contenenti cloro liberate nell'atmosfera potessero
distruggere lo strato di ozono. Presente nella stratosfera in una fascia da 10 a 40 chilometri di
altitudine.
Una serie di ricerche dimostrò, nel 1985, che realmente lo strato di ozono presentava delle
vaste "rotture" sopra l'Antartide.
Tale strato di ozono ha la caratteristica di bloccare il passaggio dei raggi ultravioletti (UV)
contenuti nella radiazione solare. I raggi ultravioletti, per il loro elevato contenuto di energia,
possono distruggere o danneggiare gravemente molti organismi viventi.
Sull'uomo la loro azione si manifesta soprattutto sotto forma di scottature, tumori della pelle
(melanoma), cataratta e possono inoltre danneggiare il sistema immunitario.
Più in generale, i raggi ultravioletti possono alterare la catena alimentare e produrre variazioni
climatiche.
Queste preoccupazioni portarono, nel 1987, al Protocollo di Montreal tra i paesi industrializzati
(OCSE) con l'accordo di valutare il rischio posto dalle sostanze chimiche potenzialmente nocive
per l'ozono, tra le quali vennero compresi i CFC e gli HCFC.
Lo scopo era quello di stabilire un programma di valutazione ed eliminazione dei fluidi ritenuti
lesivi per l'ozono.
II Protocollo di Montreal individuò tra i fluidi più nocivi i CFC, tra i quali rientra l' R12, e ne
stabili la cessazione della produzione per il 1° Gennaio 1996 (nei paesi industrializzati). Questa
decisione comportò un grande impatto su tutta l'industria della refrigerazione ed anche su
quella del condizionamento delle automobili, che utilizzava il 64% di tutto l’ R12 prodotto.
L'unica alternativa disponibile era costituita dall'R134a, un HFC (idrofluorocarburo) nel
frattempo sviluppato.
La cessazione degli HCFC secondo l'originario Protocollo di Montreal sarebbe dovuta avvenire
entro il 2030 in realtà da allora furono apportati vari emendamenti al protocollo (Londra 1990.
Copenaghen1992, Vienna 1995, Montreal 1997 e Pechino 1999) per anticipare la data di
cessazione.
Nel frattempo in diversi paesi europei questo termine é stato notevolmente anticipato per
quanto riguarda la vendita delle macchine che ne fanno uso.
II regolamento CE 2037/2000 del 29 Giugno 2000 disciplina la produzione e l'uso di CFC e
HCFC in Europa. Nella tab. 1.1 sono riportate le principali scadenze per quanto concerne la
vendita di macchine e di gas nell'Unione Europea.
Specifiche gas 4 di 4
tab. 1.1 Disciplina nell’utilizzo e nella vendita di macchine ad R22 e di gas nei paesi dell’Unione Europea
DIVIETO
DATA DI ENTRATA IN
VIGORE DEL DIVIETO
POTENZA FRIGORIFERA
Vendita apparecchiature solo
OLTRE I 100KW
01 GENNAIO 2001
freddo e pompa di calore
Vendita apparecchiature solo
INFERIORE AI 100KW
01 LUGLIO 2002
freddo impianti fissi
Vendita apparecchiature
INFERIORE AI 100KW
01 GENNAIO 2004
pompa di calore
Vendita gas vergine HCFC per
manutenzione e interventi di
01 GENNAIO 2010*
assistenza
Vendita gas riciclato è divieto
01 GENNAIO 2010*
totale
*Queste date saranno riesaminate entro il 31Dicembre 2008 in funzione della disponibilità di alternative tecniche ed
economiche. Il nuovo regolamento CE sostituisce il precedente 3093/94 abrogato il 1° ottobre 2000, e si applica
direttamente e automaticamente negli stati membri.
tab. 1.2 Produzione di HCFC (Art. 3)
1
1
1
1
PERIODO
Produzione di riferimento 1997
gennaio – 31 dicembre 2000 e successivi
gennaio – 31 dicembre 2008 e successivi
gennaio – 31 dicembre 2014 e successivi
gennaio – 31 dicembre 2020 e successivi
31 dicembre 2025
QUANTITA’
Uguale al 1997
35% del 1997
20% del 1997
15% del 1997
Cessazione Totale
Entro il 31 dicembre 2002 – Revisione per eventuale riduzione anteriore al 2008 e percentuali di riduzione successive
tab. 1.3 Immissione di HCFC sul mercato o uso proprio di produttori e imprenditori (Art. 4)
PERIODO
LIVELLO CALCOLATO
QUANTITA’ TOTALE
nei mercati UE con
ODP=0.6ton massa
Immissione di riferimento 1989
1 gennaio – 31 dicembre 2000
1 gennaio – 31 dicembre 2001
1 gennaio – 31 dicembre
1 gennaio – 31 dicembre
1 gennaio – 31 dicembre
successivi
1 gennaio – 31 dicembre
successivi
31 dicembre 2009
2002
2003
2004 e
2008 e
2.6% CFC del 1989 + HCFC
1989
2.0% CFC del 1989 + HCFC
1989
85% del 2001
45% del 2001
13465
11130
9640
5009
30% del 2001
3338
25% del 2001
2781
Cessazione totale
Sono possibili cessioni di quote tra produttori ed importatori notificate alla CE.
Non sono conteggiate le sostanze immesse e importate come materia prima o agente di fabbricazione
Specifiche gas 5 di 5
Impatto ambientate dei refrigeranti
Il problema comportato dai refrigeranti si è nel frattempo articolato con maggiore complessità.
Mentre il Protocollo di Montreal si preoccupava degli effetti delle sostanze chimiche sull'ozono
stratosferico, più di recente altre preoccupazioni sono emerse, e la maggiore di esse è quella
del contributo all'effetto serra nell'atmosfera. CFC e HCFC, ma anche HFC, contribuiscono a
questo effetto che comporta un progressivo innalzamento della temperatura media del Pianeta.
L'azione più recente per affrontare questo problema si è tradotta nel Protocollo di Kyoto che
definisce i parametri di riduzione dei "gas serra", tra i quali sono presenti CFC, HCFC ed HFC,
oltre l'anidride carbonica ed altre sostanze. Questo Protocollo è stato ad oggi ratificato da un
numero di paesi sufficiente perché possa entrare in vigore. La nuova Amministrazione degli
Stati Uniti non ha invece ancora ratificato il Protocollo stesso.
ODP e GWP
Tutti i refrigeranti tradizionali hanno un certo potenziale distruttivo dell'ozono, definito con un
apposito fattore ODP (Ozone Depletion Potential) da 0 a 1.
Per alcuni come l'R12 (che é un CFC, ossia un Clorofluorocarburo) l'ODP é uguale a 1, per altri
come l'R-22 (che é un HCFC, ossia un Idroclorofluorocarburo) é notevolmente più basso, pari a
0,05. Questo spiega perché si sia data urgenza all'eliminazione dei refrigeranti come l' R12.
Inoltre tutti i refrigeranti contribuiscono anche all'aumento dell'effetto serra, ossia al
surriscaldamento dell'atmosfera. Anche per questo effetto é stato introdotto un idoneo fattore,
il GWP (Global Warming Potential).
II GWP viene misurato come quantità equivalente di C02 (che é il gas maggiormente presente
e responsabile dell'effetto serra) occorrente per creare lo stesso effetto nello stesso periodo di
tempo (solitamente 100 anni). Esso viene espresso sotto forma di chilogrammi equivalenti di
C02 per chilogrammo di refrigerante (kgC02/kg). Per la sostituzione dei refrigeranti CFC e
HCFC sono stati sviluppati dei refrigeranti totalmente senza cloro, gli HFC (idrofluorocarburi),
innocui per l'ozono atmosferico poiché privi di atomi di cloro. Essi tuttavia mantengono una
capacità più o meno spiccata di contribuire all'effetto serra e quindi sono da alcuni contestati
sotto tale aspetto.
Nella tabella 2.1 sono riportati i valori di ODP e di GWP per i refrigeranti più comuni.
Specifiche gas 6 di 6
tabella 2.1 ODP e GWP dei principali refrigeranti
REFRIGERANTE
R11
R12
R502
R22
R123
R142b
R32
R125
R134a
R404A
R407C
R410A
R507
R290 propano
R600 butano
R717 ammoniaca
R744 CO2
R718 acqua
ODP
CFC Clorofluorocarburi completamente alogeni
1
1
1
HCFC Idrocorofluorocarburi parzialmente alogeni
0.05
0.02
0.06
HFC alogenati senza cloro, innocui per O3
0
0
0
0
0
0
0
ALTRI Idrocarburi non alogenati
0
0
0
0
0
GPWkgCO2/kg
3500
8100
550
1700
250
1900
445
2485
1300
3800
1600
1900
3800
3
3
0.1
1
0
Possiamo riepilogare la situazione dei refrigeranti come segue:
• CFC. Contengono nella loro molecola atomi di cloro e fluoro (vedi fíg. 2.1). Sono i più
dannosi per l'ozono avendo ODP pari a 1. II loro GWP varia.
Fig2.1 Schema della molecola del
CFC 12 contenente atomi di cloro
Fig2.2 Schema della molecola del HCFC
22 contenente atomi di cloro e idrogeno
* HCFC. Contengono nella loro molecola atomi di cloro di fluoro e di idrogeno (vedi fíg. 2.2).
Presentano ODP sensibilmente inferiore a 1 e GWP inferiore a quello dei CFC.
* HFC. Non contengono atomi di cloro, ma solo atomi di fluoro e idrogeno e perciò non
arrecano danni all'ozono stratosferico. Per contro alcuni di essi presentano valori di GWP
elevati.
• HC. Sono idrocarburi, quindi senza cloro, perciò presentano ODP zero. II loro GWP é
estremamente basso e pertanto risultano pressoché innocui per l'ambiente. Tuttavia sono
fortemente infiammabili e ciò ne sconsiglia l'uso nelle applicazioni civili.
Specifiche gas 7 di 7
* Ammoniaca. E' un fluido naturale, perciò con ODP e GWP nulli, con buone proprietà
termodinamiche, utilizzato da oltre un secolo nella refrigerazione. Presenta però una elevata
tossicità ed una leggera infiammabilità che fIno al presente ne ha limitato l'applicazione. Oggi
tuttavia questo fluido viene visto con rinnovato interesse e si tende ad utilizzarlo anche in
applicazioni civili.
La ricerca condotta fino ad oggi sui nuovi refrigeranti ha portato a disporre sul mercato di un
numero elevato di refrigeranti per il retrofít di impianti esistenti e per le macchine di nuova
costruzione, prima di arrivare a dei fluidi ottimali. La situazione attuale é riassunta nella tabella
2.2.
Tabella2.2 Classificazione ASHRAE dei refrigeranti
Numerazion
e ASHRAE R
Composizione
Composizione
Ponderale %
Gruppo di
sicurezza
Sostituisce
refrigerante
22
Puro
CHF2CL
A1
/
123
Puro
C2HF3CL2
B1
/
134a
Puro
CF3CH2F
A1
R12
401A
R22-R152a-R124
53/13/34
A1/A1
R12
401B
R22-R152a-R124
61/11/28
A1/A1
R12
401C
R22-R152a-R124
33/15/52
A1/A1
R12
402A
R125-R290-R22
60/2/38
A1/A1
R502
402B
R125-R290-R22
38/2/60
A1/A1
R502
403A
R290-R22-R218
5/75/20
A1/A1
R402
404A
R125-R143a-R134a
44/52/4
A1/A1
R502
405A
R22-R152a-R142b-RC318
45/7/5.5/42.5
A1/A1
R12
406A
R22-R600A-R142b
55/4/41
A1/A2
R12
407A
R32-RR125-R134a
20/40/40
A1/A1
R22
407B
R32-R125-R134a
10/70/20
A1/A1
R22
407C
R32-R125-R134a
23/25/52
A1/A1
R22
408A
R125-R143a-R22
7/46/47
A1/A1
R502
409A
R22-R124-R142b
60/25/15
A1/A1
R12
410A
R32-R125
50/50
A1/A1
R22
410B
R32-R125
45/55
A1/A1
R22
411A
R1270-R22-R152a
1.5/87.5/11
A1/A2
R22
411B
R1270-R22-R152a
3/94/3
A1/A1
R502
412A
R22-R218-R142b
70/5/25
A1/A2
/
413A
R218-R134a-R600a
9/88/3
A1/A2
R12
507
R125-R134a
50/50
A1
R502/R22
508
R23-R116
39/61
A1
R503
509
R22-R218
44/56
A1
/
Colore
contenitore
Verde
chiaro
Grigio
Blu chiaro
Porpora
chiaro
Porpora
chiaro
Giallo
Marrone
Blu
Verde
Marrone
chiaro
Verde
Marrone
Verde
Marrone
Arancio
Arancio
Verde
Lime
Verde
Lime
Crema
Marrone
medio
Porpora
medio
Marrone
medio
Rosa
Marrone
Rossiccio
Marrone
Rossiccio
Marrone
Rossiccio
Marrone
Rossiccio
Marrone
Rossiccio
Blu
Verde
Blu
Verde
Blu
Verde
Specifiche gas 8 di 8
La valutazione dell'effetto serra. Indicatori del contributo al
surriscaldamento globale
Come si é detto, in questi ultimi anni l'attenzione e la preoccupazione della comunità scientifica
e dei governi si é spostata dall'ozono all'effetto serra. Sono aumentate infatti le preoccupazioni
per un surriscaldamento globale dell'atmosfera dovuto alle ingenti quantità di C02 liberate
dagli impianti di combustione, soprattutto per la produzione di energia. Per questa ragione i
nuovi refrigeranti, oltre a risultare innocui per l'ozono, dovranno mantenere al minimo il loro
contributo all'effetto serra.
A questo riguardo sono stati elaborati dei parametri per definire il contributo al riscaldamento
dell'atmosfera; due di essi sono il GWP e l'HGWP.
II GWP (Global Warming Potential), del quale si é già detto precedentemente, considera il
contributo dovuto al solo refrigerante sull'effetto serra, quando esso si disperde nell'atmosfera.
II GWP viene riferito al potenziale di riscaldamento dell'anidride carbonica (C02) assunto pari
ad 1.
L'HGWP (Halocarbon Global Warming Potential) é un parametro analogo al precedente ma
riferito al potenziale di riscaldamento dell' R11, assunto pari ad 1, anziché a quello della C02.
In realtà, l'AFEAS (Altemative Fluorocarbon Environmental Acceptability Study) e altri
ricercatori considerano questi parametri insufficienti per descrivere il contributo totale dei
refrigeranti sull'effetto serra.
Infatti il GWP e l'HGWP "dimenticano" le emissioni di C02 a monte, in centrale, per la
produzione di energia elettrica necessaria per il funzionamento delle stesse
macchine che utilizzano i refrigeranti (energia che, lo ricordiamo, é per il 70% ottenuta in
centrali termoelettriche per combustione di combustibili fossili).
Per definire con maggior completezza il contributo totale dei refrigeranti sull'effetto serra, é
stato perciò introdotto un nuovo parametro denominato TEWI (Total Equivalent Warming
Impact: Impatto Totale Equivalente sul Riscaldamento).
Esso tiene conto non solo degli effetti diretti de! refrigerante, ma anche di quelli indiretti dovuti
alle emissioni di CO2 per la produzione di energia in centrale.
II calcolo del TEWI
La formula per la determinazione del TEWI realizza la somma di due componenti: la prima
stima le fughe di refrigerante e risale al loro valore equivalente ad emissioni di C02; la seconda
calcola l'emissione di C02 in centrale dovuta all'energia utilizzata dalla macchina nel corso della
propria vita operativa.
II TEWI viene espresso sotto forma di chilogrammi di C02 equivalenti emesse in atmosfera.
La formula accettata per il calcolo del TEWI di una macchina é la seguente:
TEWI = [(M x GWP) + (a x E)| x L
dove:
M = massa del refrigerante disperso, dovuto alle perdite [kg/anno]
GWP = Potenziale di Riscaldamento Globale del refrigerante [kg C02/kg]
a = Fattore di conversione dell'energia in C02 [kgC02/kWh]
E = energia utilizzata dalla macchina in un anno [kWh/anno]
L = vita operativa stimata della macchina [anni]
Nel corso della vita operativa della macchina la maggior parte delle emissioni di C02 in
atmosfera é di tipo indiretto, in centrale. In pratica, quanto più é elevato il COP della
macchina, tanto minori ne risultano le emissioni indirette di C02.
Specifiche gas 9 di 9
I nuovi refrigeranti
Nel settore del condizionamento dell'aria, il problema di fondo che ha accomunato tutti i paesi
industrializzati é quello della ricerca di un idoneo fluido sostitutIvo dell'R22. Com'é noto,
l'industria del condizionamento dell'aria ha utilizzato fino ad oggi in grandissima parte dei
refrigeranti "puri", ossia con un singolo componente, come l'R12 e l'R22.
I refrigeranti puri non variano la propria composizione durante i cambiamenti di fase nel
circuito (il passaggio da liquido a vapore o viceversa). Nella ricerca di refrigeranti sostitutivi,
però, non é stato possibile sviluppare un refrigerante puro che garantisse tutti i requisiti e le
caratteristiche attese.
Infatti, molti dei nuovi refrigeranti costituiscono miscele di vari composti e, secondo le
caratteristiche ed il comportamento, vengono definiti come: Azeotropi, Quasi-Azeotropi e
Zeotropi. Vediamo brevemente il significato di questi termini.
Gli Azeotropi non cambiano la loro composizione volumetrica né la temperatura di
saturazione in modo apprezzabile durante l'evaporazione o la condensazione a pressione
costante. Nella figura 4.1 è rappresentato il normale ciclo frigorifero sul diagramma pressionientalpie; sia l'evaporazione, sia la condensazione si svolgono a pressioni e temperature
costanti.
Quasi-Azeotropi presentano solo un
leggero "scorrimento" (detto glide)
della temperatura durante le fasi di
cambiamento di stato (si veda
tabella4.1). Tuttavia tale scorrimento
non provoca effetti apprezzabili sulle
prestazioni, funzionamento e sicurezza
dell'impianto.
Gli Zeotropi hanno caratteristiche
diverse dalle miscele precedenti poiché
le loro temperature di evaporazione e
condensazione subiscono dei marcati
scorrimenti (glide) durante i
cambiamenti di stato e la composizione
volumetrica varia in modo apprezzabile.
Nel ciclo frigorifero sul diagramma
pressioni-entalpie in figura 4.2 é
rappresentato il comportamento di un
fluido zeotropo; come si vede i due
processi di evaporazione e
condensazione si svolgono a pressioni
costanti ma a temperature variabili.
L'evaporazione a pressione costante ha
luogo ad una temperatura del
refrigerante che aumenta da tEX a tO2,
mentre la condensazione si sviluppa
con una diminuzione di temperatura da
tC1 a tC2 (vedi figura 4.3).
Specifiche gas 10 di 10
Tabella 4.1 Carrateristiche principali CFC, HCFC E HFC
CFC
Simile a
R12
R502
HCFC
Simile a
R22
hFC
R134a
R407A
R407B
R507
R404A
R407C
R410A
Simile a
Applicazioni
ODP
HGWP
Glide °C
Componenti
Lubrificanti
B.T.
B.T.
1.00
<0.5
3.10
3.75
0
<0.5
12
22-125
MO o POE
MO o POE
Applicazioni
ODP
HGWP
Glide °C
Componenti
Lubrificanti
B.T.-M.T.-A.T.
0
0.34
0
22
MO o POE
Applicazioni
ODP
HGWP
Glide °C
Componenti
Lubrificanti
R12
M.T.-A.T
0
0.28
0
134a
R502
B.T.-M.T.
0
0.49
4.35
32-125-134a
R502
B.T.-M.T.
0
0.70
2.65
32-125-134a
R502
B.T.-M.T.
0
0.98
<0.5
125-143a
R502
B.T.-M.T.
0
0.94
<0.5
125-143°-134a
R22
M.T.-A.T
0
0.37
5.4
32-125-134a
R22
M.T.-A.T
0
0.44
<0.5
32-125
Legenda: B.T.=Bassa temperatura M.T.=Media Temperatura A.T.=Alta temperatura
POE
POE
POE
POE
POE
POE
POE
II comportamento delle miscele
Le sostanze azeotropiche, quasi azeotropiche o zeotropiche, indipendentemente dal tipo, allo
stato liquido puro o di vapore puro presentano una composizione intimamente miscelata e le
loro proprietà risultano del tutto uniformi.
Invece, quando sono presenti sia liquido sia vapore (come nell'evaporatore, nel condensatore e
in vari casi nel ricevitore di liquido), il comportamento della miscela dipende dal fatto che essa
sia azeotropica o zeotropica.
In una miscela azeotropica la composizione percentuale del liquido e del vapore sarà sempre
virtualmente la stessa quando entrambi sono presenti. Nell'evenienza di una perdita, non si
produrrà alcuna variazione sostanziale della composizione del refrigerante rimasto nel circuito.
Invece, la composizione di vapore e di liquido delle miscele zeotropiche sono diverse quando
entrambi sono presenti contemporaneamente. Nell'evenienza di una perdita dall'evaporatore o
dal condensatore, con fuga di solo vapore, può prodursi un cambiamento nella composizione
del refrigerante rimasto.
Se poi il circuito impiega un evaporatore allagato o evaporatori multipli, la composizione del
liquido può differire sostanzialmente da quella del vapore con la conseguenza di variazioni della
circolazione di refrigerante nel circuito. Problemi possono aversi anche durante le fasi di
cambiamento di regime delle pompe di calore.
Le miscele quasi-azeotropiche presentano variazioni ed effetti sensibilmente minori di quelle
zeotropiche, e per certi composti, di trascurabile conseguenza sul comportamento
dell'impianto. Poiché nelle miscele zeotropiche e quasi-azeotropiche la composizione del vapore
può differire da quella del liquido, è indispensabile effettuare la carica delle macchine in fase
liquida. Invece, se si effettua la carica in fase di vapore, la composizione del refrigerante nel
circuito non risulterà la stessa che si ha entro la bombola. Ciò è dovuto al frazionamento del
refrigerante che si verifica entro la bombola stessa quando ne viene rimosso il solo vapore.
Caratteristiche dei principali HFC
L'elenco degli HFC disponibili non è molto lungo, come si può vedere nella tabella 4.1 e nella
successiva 4.2. Due sono le alternative emerse per la sostituzione dell'HCFC 22: HFC 407C e
HFC 410A, entrambe miscele di HFC.
Lo sviluppo dell' R407C, un HFC con caratteristiche simili all' R22, ha permesso di offrire delle
alternative interessanti non lesive per l'ozono. Ma tale fluido è uno zeotropico e presenta un
glide non trascurabile. Una differente alternativa è consistita nell'utilizzo dell' R134a, che però
si rivela più idoneo per il funzionamento nelle macchine a vite e centrifughe.
Per il funzionamento con le macchine equipaggiate con compressori alternativi e scroll è stato
sviluppato nel frattempo un refrigerante molto promettente: l' R410A. E' anch'esso un HFC, e
si tratta di una miscela con caratteristiche quasi azeotropiche (perciò con un glide
trascurabile), che appare a tutti gli effetti il sostituto a medio termine dell' R22.
Specifiche gas 11 di 11
L'HFC 407C ha il pregio di offrire prestazioni simili all'HCFC 22, mentre l'HFC 410A consente di
raggiungere una capacità maggiore del 6%, con una pressione maggiore del 50% circa.
L'HFC 407C si configura facilmente come un sostituto per gli impianti esistenti; cosa molto
importante dato che oltre la metà dei nuovi compressori e unità motocondensanti sono
utilizzati in applicazioni di sostituzione.Invece l'HFC 410A, essendo un refrigerante ad alta
pressione, richiede la riprogettazione del compressore e di altri componenti del circuito. In
aggiunta ad un più elevato coefficiente di scambio termico, il suo impiego vanta minori perdite
di carico, minori diametri dei tubi, una carica minore ed altri vantaggi.
L'HFC 407C continuerà a venire impiegato come sostituto nelle unità frigorifere e
motocondensanti degli impianti esistenti, come pure in macchine derivate. Invece l'HFC 410A è
destinato a macchine di nuova progettazione e costruzione.
In realtà, un sempre maggior numero di macchine di nuova progettazione fa uso di questo
nuovo refrigerante. I Le caratteristiche dei tre principali refrigeranti alternativi sviluppati fino
ad oggi sono riportate nella tab. 4.2 e poste a confronto con quelle dell'R 22. Alcune
prestazioni significative di HFC, HC e Ammoniaca sono riportate nelle tabelle 4.3, 4.4 e 4.5.
Tabella 4.3 Proprietà di alcune famiglie di refrigeranti
PROPRIETÀ
Proprietà termodinamiche
Compatibilità oli minerali
Compatibilità materiali
Tossicità
Infiammabilità
ODP
GWP
HFC
Buone
No
Si
Molto bassa
No
Zero
Elevato
HC
Buone
Si
Si
Molto bassa
Molto elevata
Zero
Elevato
AMMONIACA
Buone
Si
No
Elevata
Bassa
Zero
Zero
Tabella 4.4 Applicazioni generali possibili delle stesse famiglie
IMPIANTO
UNITÀ PREASSEMBLATE:Frigoriferi domestici, condizionatori
monoblocco attraverso parete o portatili,macchine distributrici
automatiche
IMPIANTI DISTRIBUZIONE DIRETTA:Sistemi a sezioni divise ( mono
e multisplit) super market
IMPIANTI DISTRIBUZIONE DIRETTA IN ZONE VIETATE AL
PUBBLICO:Trattamento alimenti e bevande, e magazzini di surgelati
IMPIANTI DISTRIBUZIONE DIRETTA CON CIRCUITO SECONDARIO
AD ACQUA O GLICOLE:Piccoli o grandi refrigeratori
HFC
HC
AMMONIACA
SI
SI
NO
SI
NO
NO
SI
NO
NO
SI
NO
SI
Tabella 4.5 Tossicità ed infiammabilità di alcuni refrigeranti
Refrigerante
Ammoniaca
HC*
HFC134a
HFC32
HFC410A
Tossicità, ppm limite di
esposizione occupazionale
25
1000**
1000**
1000**
1000**
Limite di infiammabilità %
aria
Da 15% a 28%
Da 1.8% a 8.5%
Non infiammabile
Da 12.7% a 33.4%
Non infiammabile
*HC290; Un discorso particolare richiede il propano “R290” nella classificazione ASHRAE. Esso infatti non è utilizzabile
in impianti che necessitano di cariche consistenti, di refrigerante; in pratica utilizzabile solo per piccoli frigoriferi
domestici.
I vantaggi sono: Quasi un Drop-in per sistemi progettati per R22 bastano modesti cambiamenti
I svantaggi sono: Alta infiammabilità, rischi negli interventi e nel trasporto.
**Il limite 1000 è indicativo per evitare pericoli di soffocamento
Specifiche gas 12 di 12
HFC 134a
E' un refrigerante puro, costituito da un singolo componente, e perciò non è soggetto a
"scorrimenti" di temperatura (glide) durante i cambiamenti di stato. Un'ulteriore caratteristica
positiva è rappresentata dal basso potenziale di riscaldamento globale (GWP) rispetto agli altri
refrigeranti. Purtroppo esso presenta una capacità termodinamica sensibilmente ridotta
rispetto all' R 22. La conseguenza di ciò è che, a parità di potenza frigorifera, una macchina
caricata con HFC 134a deve essere tra il 30% e il 40% più grande di una con R22
(compressore di maggior cilindrata, tubi di maggior sezione e scambiatori di maggior
superficie). A ciò si aggiunge il fatto che il coefficiente di scambio termico dell' R 134a è minore
di quello dell' R 22.
L'HFC 134° ha prestazioni simili all' RI2 da -10 °C a + 10°C; al di sopra di + 10°C l'efficienza
aumenta, mentre al di sotto di –10°C l'efficienza diminuisce. E' un ottimo fluido per la
refrigerazione commerciale ed il recupero di calore ad alta temperatura. Il suo uso non è
invece raccomandato per applicazioni di bassa temperatura. Alcuni costruttori lo utilizzano
anche nei gruppi frigoriferi per il condizionamento dell'aria. I compressori per HFC 134a sono
analoghi a quelli standard. E' invece nel circuito frigorifero che si richiedono componenti adatti
per tale refrigerante: soprattutto valvole termostatiche e filtri disidratatori. Per gli altri
componenti, quali pressostati, valvole solenoidi, valvole di ritegno e valvole a 4 vie occorre
ricalcolare i valori di pressione e di portata massica.
Nell'installazione degli impianti frigoriferi per HFC 134a è necessario porre la massima cura
nella pulizia e nella disidratazione (vuoto) dei circuiti. La saldatura va sempre effettuata in
atmosfera inerte. Inoltre è necessario dedicare molta attenzione alle tenute, poiché l' R134a si
disperde più facilmente dell' R12.
Sembra difficile che l'HFC 134a possa affermarsi nel condizionamento dell'aria civile. Diverse e
più favorevoli sono invece le prospettive di utilizzo nelle grandi centrali frigorifere equipaggiate
con compressori a vite e centrifughi che hanno utilizzato tradizionalmente R 11 ed R 12. In
queste applicazioni l' R134a può costituire una soluzione accettabile con costi di investimento
contenuti e con minori requisiti di riprogettazione delle macchine.
In realtà, oggi, l' R 134a è utilizzato sulla maggior parte dei gruppi frigoriferi centrifughi
prodotti in Europa e in numerosi modelli di gruppi a vite.
Nella tab. 4.6 sono riportate le temperature di saturazione e le corrispondenti pressioni
assolute dell' R 134a.
Specifiche gas 13 di 13
TABELLA
4.6
R134a
Pressione (barA)
Pressione (barR)
Temperatura (°C)
-5
-6
2,4331
Pressione (barA)
Pressione (barR)
Temperatura (°C)
29
28
7,4824
-4
-5
2,5264
30
29
7,7013
-3
-4
2,6225
31
30
7,925
-2
-3
2,7214
32
31
8,1535
-1
-2
2,8231
33
32
8,387
0
-1
2,9277
34
33
8,6255
8,1535
1
0
3,0353
32
31
2
1
3,1458
33
32
8,387
3
2
3,2595
34
33
8,6255
4
3
3,3763
35
34
8,869
5
4
3,4962
36
35
9,1176
6
5
3,6194
37
36
9,3714
7
6
3,7459
38
37
9,6305
8
7
3,8757
39
38
9,895
9
8
4,009
40
39
10,1648
10
9
4,1457
41
40
10,4401
11
10
4,286
42
41
10,721
12
11
4,4298
43
42
11,0076
13
12
4,5772
44
43
11,2998
14
13
4,7284
45
44
11,5978
15
14
4,8834
46
45
11,9017
16
15
5,0421
47
46
12,2115
17
16
5,2048
48
47
12,5273
18
17
5,3714
49
48
12,8492
19
18
5,542
50
49
13,1773
20
19
5,7166
51
50
13,5116
21
20
5,8955
52
51
13,8523
22
21
6,0785
53
52
14,1993
23
22
6,2657
54
53
14,5529
24
23
6,4573
55
54
14,9131
25
24
6,6533
56
55
15,2799
26
25
6,8537
57
56
15,6535
27
26
7,0587
58
57
16,0339
28
27
7,2682
59
58
16,4213
29
28
7,4824
60
59
16,8156
Specifiche gas 14 di 14
HFC 407C
L'HFC 407C è una miscela ternaria di R 32, R 125 e R 134a (23/25/52% in peso), e presenta
caratteristiche operative simili a quelle dell' R22. Si tratta però di un fluido zeotropo, con uno
scorrimento di temperatura (glide) non trascurabile pari a 5,4 °C; a ciò si aggiunge anche lo
svantaggio di una minor efficienza rispetto all' R22. Esso offre tuttavia la maggior semplicità di
conversione degli impianti rispetto alle altre alternative.
In impianti o macchine dove il suo glide risulti accettabile, l'HFC 407C rappresenta una scelta
interessante per il passaggio all'uso di HFC. Invece, il suo impiego deve essere attentamente
valutato in quelle applicazioni dove l'effetto del glide sulle prestazioni del circuito frigorifero
possano essere sensibili, ad es. in impianti con evaporatori allagati o evaporatori multipli.
Neppure il suo utilizzo per il retrofit di impianti già funzionanti con R 22 può essere immediato,
poiché tutti gli HFC non possono funzionare con gli oli minerali e necessitano di oli poliesteri.
Ciò richiede estese operazioni di pulizia del circuito frigorifero. Nella tab. 4.7 sono riportate le
temperature di saturazione e le pressioni corrispondenti dell' R407C.
A prima vista l'R 407C si presenterebbe come sostituto naturale dell'R 22 essendo, per le sue
caratteristiche di funzionamento, molto simile al primo. Questa sua similitudine permette di
compiere la sostituzione (per questo motivo viene definito anche fluido di "drop-in") solo con
piccoli cambiamenti tecnologici, limitati essenzialmente al passaggio dal tradizionale olio
minerale (MO), ad uno degli oli poliolesteri (POE) indispensabili con gli HFC. Ma a questa
scelta si oppongono due fattori essenziali: )
• il minor rendimento termodinamico ed energetico (rispetto a R 410A ma anche, in
misura minore, rispetto a R22)
• l'insicurezza nel funzionamento e, particolarmente, nella manutenzione dovuta all'alto
grado di frazionamento, della miscela ternaria.
A parte l'importanza del fattore energetico, l'ostacolo principale è creato dal frazionamento
della miscela. L'operazione di rabbocco della carica di refrigerante nelle apparecchiature
residenziali, resa talvolta necessaria da una perdita occasionale, viene effettuata sul campo,
quindi in condizioni precarie, e pertanto deve essere tale da non richiedere pratiche particolari,
lunghe e difficoltose.
Nel caso di un perdita di parte della carica dell' R407C, a causa dell'alto grado di frazionamento
della miscela, è impossibile conoscere l'esatta composizione del fluido rimanente nel circuito e,
di conseguenza, essendo impossibile un rabbocco che altererebbe in ogni caso la composizione
percentuale dei componenti della miscela, è indispensabile procedere a:
• evacuazione totale del sistema (con recupero obbligatorio del fluido evacuato, di cui per
altro non si conosce la composizione)
• ripristino del sistema, che comporta almeno due fasi di vuoto spinto e pulizia del
circuito con l'eliminazione completa degli acidi
• sostituzione totale dell'olio lubrificante
• ricarica finale del sistema
E' chiaro che queste operazioni sono ben difficili da eseguire in un'abitazione o in un piccolo
negozio; tanto meno è pensabile che la rete dei centri di assistenza possa ampliarsi al punto
da raggiungere una capacità di interventi tale da soddisfare tutte le eventuali richieste di
questo genere, che risulterebbero molto numerose con l'enorme diffusione che questi sistemi
stanno godendo.
Inoltre, il Regolamento Europeo impone il recupero dei refrigeranti estratti dai sistemi (in
questo caso nella fase di ripristino dello stesso) e la loro eventuale rigenerazione per l'utilizzo
nella manutenzione. Non conoscendo esattamente la natura del fluido recuperato, esso risulta
destinato solo alla distruzione che deve avvenire con processi costosi (oltretutto inesistenti
nella pratica attuale) ed inefficaci da un punto di vista dell'economia globale.
Ma non è solo l'eventualità delle fughe a rendere problematico l'uso di questo refrigerante; il
funzionamento in pompa di calore, sempre a causa dell'alto glide di temperatura della miscela,
presenta i cicli di sbrinamento più frequenti e quindi una i minore efficienza.
Nei sistemi commerciali dove si può sfruttare il glide negli scambiatori (molti ranghi, tubo in
tubo) realizzando uno scambio termico in controcorrente ) con il fluido di raffreddamento, l'
R407C offre prestazioni perfettamente rispondenti alle attese. Quindi permette applicazioni di
media potenza, sotto forma di gruppi refrigeratori d'acqua e condizionatori autonomi roof top.
Specifiche gas 15 di 15
TABELLA 4.7 R407C
Pressione (barA)
Pressione (barR)
Temp. p.to rug. (°C) Temp. p.to bolla (°C)
Dew point
Bubble point
1
0
-37,1
1,5
0,5
-28,45
-44,26
-35,45
2
1
-21,83
-28,71
2,5
1,5
-16,4
-23,17
3
2
-11,75
-18,43
3,5
2,5
-7,66
-14,27
4
3
-4
-10,54
4,5
3,5
-0,68
-7,15
5
4
2,37
-4,03
5,5
4,5
5,19
-1,14
6
5
7,82
1,55
6,5
5,5
10,29
4,08
7
6
12,62
6,47
7,5
6,5
14,82
8,73
8
7
16,92
10,87
8,5
7,5
18,91
12,93
9
8
20,82
14,89
9,5
8,5
22,65
16,77
10
9
24,4
18,58
10,5
9,5
26,09
20,32
11
10
27,72
22
11,5
10,5
29,29
23,62
25,19
12
11
30,81
12,5
11,5
32,28
26,72
13
12
33,71
28,19
13,5
12,5
35,1
29,63
14
13
36,44
31,03
14,5
13,5
37,75
32,39
15
14
39,03
33,71
15,5
14,5
40,27
35,01
16
15
41,48
36,27
16,5
15,5
42,67
37,5
17
16
43,82
38,71
17,5
16,5
44,95
39,89
18
17
46,05
41,04
18,5
17,5
47,13
42,18
19
18
48,19
43,28
19,5
18,5
49,23
44,37
20
19
50,24
45,44
20,5
19,5
51,24
46,49
21
20
52,21
47,52
21,5
20,5
53,17
48,53
22
21
54,11
49,52
22,5
21,5
55,03
50,5
23
22
55,94
51,46
23,5
22,5
56,83
52,4
24
23
57,71
53,34
Surriscaldamento = Temperatura aspirazione - Temperatura Dew point
Esempio: T. Aspirazione = 7,4°C, P.aspirazione = 4 Bar Surriscaldamento = 7,4°C - 2,37°C = 5,03°C
Sottoraffredamento = Temperatura liquido Temperatura Bubble point Esempio: Alta pressione = 16Bar , Temp.Liquido = 33°C Sottoraffredamento = 38,71°C - 33°C = 5,71°C
Specifiche gas 16 di 16
HFC 410°
Questo refrigerante costituisce una miscela di R 32 e R 125 (50/50% in peso) ed ha
comportamento quasi-azeotropico, perciò il suo scorrimento di temperatura o glide è
trascurabile. Esso chimicamente stabile, non infiammabile, e con basso livello di tossicità.
Limite di esposizione 1000 ppm per 8 ore circa, classe di sicurezza A1/A1. Funziona però con
pressioni più elevate dell' R22, fino al 50% ≅ 70%, a questo riguardo nella tabella 6.1 è
riportato un confronto tra le caratteristiche generali dell’ R410A e dell’ R22.
Anche per l’ R410A come per l’ R22 il peso specifico allo stato gassoso, è superiore a quello
dell’aria, ed in caso di fughe di refrigerante, da impianti di condizionamento, montati in
ambienti chiusi, possono creare delle zone con forte carenza di ossigeno. Questo refrigerante
se surriscaldato può generare dei gas tossici è quindi necessario eseguire tutte le operazioni
in ambienti molto ventilati.
Dalle prove realizzate fino ad oggi risulta che, sebbene con questo nuovo refrigerante non si
possa raggiungere l'efficienza teoricamente ottenibile con l'R 22, le sue caratteristiche di
scambio termico si rivelano superiori nella maggior parte degli impianti. L'utilizzo dell'HFC
410A comporta d'altra parte la necessità di riprogettare estesamente le macchine ed i circuiti
frigoriferi. Un importante vantaggio che si prospetta per l'utilizzo di questo refrigerante sta nel
fatto che, per effetto della sua maggior capacità di scambio termico e minori perdite di carico,
esso consente di ridurre la grandezza dei componenti dei circuiti frigoriferi, a parità di potenza
resa. Oppure, a parità di grandezza dei componenti, di aumentare sensibilmente la capacità
frigorifera erogata rispetto al funzionamento con R 22.
Nel primo caso è possibile perciò beneficiare di significative riduzioni dei costi di produzione, e
ciò costituisce un vantaggio non indifferente per la vendita.
Tab. 6.1 Confronto tra le caratteristiche dell' R410A e dell' R22
Caratterisica
Peso molecolare, medio, g/mol
Pressione di vapore a 25 °C, kPa ass.
Punto di ebollizione, press atm., °C
Temperatura critica, °C
Pressione critica, ass., kPa
Densità critica, kg/m3
Densità del liquido a 25 °C, kg/m3
Densità del vapore saturo a 25 °C, kg/m3
Calore specifico del liquido a 25 °C, kJ/kg•K
Calore specifico del vapore a 25 °C, kJ/kg•K
Calore di vaporizzazione al punto di ebollizione normale, kJ/kg
Conducibilità termica a 25 °C, W/mo•K
Liquido
Vapore, press. Atm.
Viscosità a 25 °C
Liquido, Pa•s
Vapore, press, atm., Pa•s
Limite infiammabilità in aria, press. atm., vol. %
Potenziale Deplezione Ozono (ODP)
Potenziale di Riscaldamento Globale Alogenati (HGWP) (CFC 11=0)
Potenziale di Riscaldamento Globale (GWP) (CO2 = l)
Limite di esposizione per inalazione, ppm (8 e 12 ore TWA)
Classe di sicurezza
R410A
72,6
1652
-52,7
72,5
4950
500
1061
65,62
1,69
1,41
256,66
R410A
0,098
0,0155
R410A
1,2x10-4
1,4 x 10-5
Nessuno
0
0.44
1900
1000
A1/A1
R22
86,47
1044
-40,80
96,24
4980,71
524,21
1191
44,14
1,24
0,68
233,5
R22
0,082
0,0117
R22
1,67x10-4
1,38 X 10-5
Nessuno
0,05
0.34
1700
1000
A1/A1
Specifiche gas 17 di 17
Sicurezza
In generale, il comportamento dell' R410A ai fini della sicurezza d'uso non si differenzia gran
che da quello dei tradizionali refrigeranti HCFC e quindi si richiedono, nella sostanza, le
medesime, normali precauzioni d'uso.
Di seguito, vengono comunque dettagliate le caratteristiche e gli accorgimenti da seguire
nell'utilizzo dell' R410A.
Tossicità per inalazione
I produttori di refrigerante R410A, hanno stabilito che esso non pone rischi acuti o cronici se
maneggiato e utilizzato secondo le raccomandazioni dei produttori stessi e quando
l'esposizione è mantenuta entro, o al di sotto, dei limiti raccomandati dagli stessi produttori.
Sia HoneywelV Allied Signal, sia DuPont prescrivono dei limiti di esposizione accettabili:
Honeywell/Allied Signal: PEL (Permissible Exposure Limit) : 1000 ppm per 8 ore, per 40 ore
la settimana senza effetti avversi.
DuPont: AEL (Acceptable Exposure Limit): 1000 ppm , limite di esposizione che specifica una
media ponderata nel tempo (TWA) di concentrazione, di solito 8 ore, alla quale tutti i lavoratori
possono venire esposti ripetutamente senza effetti avversi. In pratica, le esposizioni a breve
termine non dovrebbero eccedere 3 volte tale valore (3000 ppm) per più di 30 minuti durante
la giornata, a patto che la media TWA non sia superata.
Il limite di esposizione (TLV) di 1000 ppm per i l' R410A è lo stesso che per l' R22. Tuttavia
come per esso l'inalazione dei vapori di R 410A al di sopra del limite raccomandato può
causare effetti sulla salute delle persone che possono includere: depressione temporanea del
sistema nervoso . effetti anestetici come vertigini, capogiri, mal di testa, confusione, perdita di
coordinazione ed anche perdita di conoscenza.
In tutti questi casi, già in presenza dei sintomi iniziali, la persona deve spostarsi o essere
spostata in luoghi aerati e sottoposta a controllo medico.
Una eccessiva esposizione all'R410A può risultare letale. Infatti una inalazione di vapore ad
alta concentrazione può produrre asfissia o aritmia cardiaca, polso irregolare, palpitazioni,
circolazione inadeguata e anche arresto cardiaco.
La probabilità di questi problemi cardiaci aumenta se si è sotto stress fisico o emotivo. La
sensibilità varia da persona a persona.
Come parte del trattamento per problemi cardiaci NON trattare il paziente con catecolammine,
come l'adrenalina, poiché tali droghe potrebbero aumentare il rischio di problemi cardiaci.
Quando la concentrazione dell'R 4l0A riduce il contenuto di ossigeno nell'ambiente al 14-16%
possono intervenire sintomi di asfissia.
In pratica, difficilmente possono verificarsi problemi per le persone nelle installazioni
all'esterno;
questi rischi esistono per le installazioni all'interno, per i depositi e i magazzini di refrigerante.
In tutti questi casi si deve provvedere ad una efficace ventilazione del locale.
Specifiche gas 18 di 18
Contatto con gli occhi e la pelle
I vapori di R410A possono irritare gli occhi e la pelle; in forma liquida esso può "gelare" occhi e
pelle nel caso di contatto; lavare estesamente la zona colpita con acqua tiepida (non acqua
calda) fino a rimuovere tutto il refrigerante.
Se c'è evidenza di congelamento, tenere la parte colpita immersa in acqua. Nel caso di
contatto con gli occhi, lavare con ampie quantità d'acqua per almeno 15 minuti, alzando le
palpebre occasionalmente per facilitare l'irrigazione. Sottoporsi a controllo medico il più presto
possibile.
Perdite di refrigerante
Nel caso di grosse perdite di R410A in forma di vapore, l'ambiente deve essere evacuato
immediatamente. I vapori possono accumularsi a livello del pavimento scacciando l'ossigeno
presente e impedendo la respirazione.
E' necessario indossare maschere respiratorie. Dopo aver evacuato il locale esso deve venire
ventilato per mezzo di ventilatori disposti opportunamente per far circolare l'aria a livello del
pavimento. Non rientrare nel locale soggetto alla perdita senza apparato respiratorio.
Infiammabilità
Secondo lo Standard ASHRAE 34, l' R410A è classificato nel gruppo di sicurezza A1/A1 (non
infiammabile alla pressione atmosferica e 18 °C).
Inoltre, l' Underwriters' Laboratory ha riconosciuto l' R410A come praticamente ininfiammabile.
Poiché l'R 410A non ha un punto di infiammabilità (flash point) e non risulta infiammabile, la
Honeywell/Allied Signal non ritiene che si rendano necessarie precauzioni per l'uso di parti
speciali elettriche e che possano essere seguite le installazioni elettriche normalmente
realizzate nell'industria.
E' essenziale riferirsi alle norme e leggi locali nel- l'uso dell' R410A.
Combustibilità
Sebbene l'R 410A non risulti infiammabile alla pressione atmosferica e a temperatura
ambiente, esso può diventare combustibile sotto pressione quando miscelato con aria.
A causa di ciò, l' R410A e l'aria non devono mai essere miscelati in bombole o linee di
alimentazione, né devono potersi accumulare in serbatoi.
Non devono mai effettuarsi prove di tenuta dei circuiti con R 410A ed aria; usare invece con
sicurezza una miscela di R410A e azoto.
Stabilità termica
È importante non esporre l' R410A a temperature elevate. In queste condizioni, ad es. in caso
di incendio, i vapori dell' R410A si decompongono e possono produrre fumi tossici e irritanti.
Gli odori pungenti liberati possono irritare il naso e la gola e costringere all'evacuazione del
locale. L' R410A è stabile nelle normali condizioni di funzionamento, ma il contatto con certi
metalli portati all'incandescenza può produrre reazioni esotermiche o esplosive ed emettere
prodotti di decomposizione tossici e/o corrosivi.
Dei materiali specifici che devono essere evitati sono: superfici abrase / molate di alluminio,
sodio, potassio, calcio, polvere di alluminio, magnesio e zinco.
È opportuno ribadire che la maggior parte delle caratteristiche descritte e degli accorgimenti da
seguire per l' R410A sono comuni alla gran maggioranza dei normali refrigeranti CFC e HCFC.
Pertanto, si può affermare che l'uso dell'R 410A non comporta nuovi rischi per gli operatori, né
situazioni di maggior pericolosità.
Valgono per esso le medesime precauzioni seguite fino ad oggi per i normali refrigeranti,
riferite, s'intende, alle sue caratteristiche specifiche.
Specifiche gas 19 di 19
Nella tab. 4.8 sono riportate le temperature di saturazione e le pressioni corrispondenti dell'R
410A; i suoi vantaggi sono:
• Nessuna diminuzione di capacità rispetto all’R22.
• Componenti più piccoli: superficie evaporatori, diametro tubi, grandezza compressore,
pertanto minor costo di produzione
• Minori perdite di carico, perciò: minor numero di circuiti nell’evaporatore distributore più
semplice
• Minor carica refrigerante
• Maggiore efficienza dell’impianto. Il COP dell’impianto aumenta rispetto all’R22
• Minori livelli sonori del compressore a causa delle minori masse in movimento e dello
spessore maggiore dell’involucro
I limiti di applicazione attuali sono dovuti alla tecnologia e non al refrigerante. In altre parole,
l' R410A può venire utilizzato in applicazioni senza limitazioni di capacità, a patto come si è
detto, che la tecnologia dei compressori possa rispondere ai suoi requisiti.
Precauzioni nell'istallazione e manutenzione
A causa delle elevate pressioni di lavoro del R410A, istallazioni non idonee od errate
manutenzioni possono creare problemi di grave entità. È opportuno utilizzare attrezzature
apposite per R410A.
In caso di installazione o manutenzione eseguire attentamente le seguenti precauzioni:
• Non inserire MAI refrigeranti diversi da R410A in impianti predisposti per il funzionamento
con quest'ultimo.
• Se si verificassero fughe di refrigerante in sede di. installazione o manutenzione,.
assicurarsi di areare bene il locale prima di provvedere a qualsiasi operazione, se
accidentalmente il refrigerante venisse a contatto col fuoco, potrebbero svilupparsi GAS
TOSSICI.
• Quando si installa o si rimuove un apparecchio, fare attenzione ad eliminare aria ed umidità
dal circuito frigorifero. In caso contrario, le pressioni all'interno del circuito frigorifero,
potrebbero crescere in modo anomalo e provocare danni al sistema come, scoppio dei tubi
flessibili di collegamento o rottura dei giunti a cartella.
• Ad installazione ultimata, assicurarsi che non vi siano perdite di refrigerante.
• In caso di installazione in locali di piccole dimensioni, di apparecchi che hanno un notevole
volume di refrigerante (condizionatori multi) è necessario prevedere in aggiunta impianti od
apparecchiature che garantiscano,:in caso di fughe, che la concentrazione di refrigerante in
ambiente, non raggiunga la soglia di pericolo creando zone con carenza di ossigeno.
Specifiche gas 20 di 20
TABELLA
4.8
R410A
Pressione (barA)
Pressione (barR)
Temperatura (°C)
Pressione (barA)
Pressione (barR)
Temperatura (°C)
6,8573
5,8573
-5
23,7712
22,7712
39
7,0868
6,0868
-4
24,3559
23,3559
40
7,322
6,322
-3
24,9516
23,9516
41
7,563
6,563
-2
25,5585
24,5585
42
7,8101
6,8101
-1
26,1767
25,1767
43
8,0632
7,0632
0
26,8064
25,8064
44
8,3224
7,3224
1
27,4478
26,4478
45
8,5879
7,5879
2
28,1011
27,1011
46
8,8597
7,8597
3
28,7665
27,7665
47
9,138
8,138
4
29,4442
28,4442
48
9,4228
8,4228
5
30,1343
29,1343
49
9,7143
8,7143
6
30,8372
29,8372
50
10,0125
9,0125
7
31,553
30,553
51
10,3176
9,3176
8
32,282
31,282
52
10,6295
9,6295
9
33,0244
32,0244
53
10,9486
9,9486
10
33,7805
32,7805
54
11,2748
10,2748
11
34,5505
33,5505
55
11,6082
10,6082
12
35,3348
34,3348
56
11,949
10,949
13
36,1336
35,1336
57
12,2973
11,2973
14
36,9473
35,9473
58
12,6531
11,6531
15
37,7761
36,7761
59
13,0167
12,0167
16
38,6206
37,6206
60
13,388
12,388
17
23,7712
22,7712
39
13,7672
12,7672
18
24,3559
23,3559
40
14,1545
13,1545
19
24,9516
23,9516
41
14,5499
13,5499
20
25,5585
24,5585
42
14,9535
13,9535
21
26,1767
25,1767
43
15,3655
14,3655
22
26,8064
25,8064
44
15,786
14,786
23
27,4478
26,4478
45
16,2151
15,2151
24
28,1011
27,1011
46
16,6529
15,6529
25
28,7665
27,7665
47
17,0995
16,0995
26
29,4442
28,4442
48
17,5552
16,5552
27
30,1343
29,1343
49
18,0199
17,0199
28
30,8372
29,8372
50
18,4938
17,4938
29
31,553
30,553
51
18,9772
17,9772
30
32,282
31,282
52
19,47
18,47
31
33,0244
32,0244
53
19,9724
18,9724
32
33,7805
32,7805
54
20,4846
19,4846
33
34,5505
33,5505
55
21,0068
20,0068
34
35,3348
34,3348
56
21,5389
20,5389
35
36,1336
35,1336
57
22,0813
21,0813
36
36,9473
35,9473
58
22,634
21,634
37
37,7761
36,7761
59
23,1973
22,1973
38
38,6206
37,6206
60
Specifiche gas 21 di 21
Gli oli lubrificanti per i fluidi HFC
Nei compressori funzionanti con i nuovi refrigeranti senza cloro HFC, R134a, R407C e R410A,
la lubrificazione non può essere effettuata con i normali oli minerali utilizzati fino ad oggi.
Essi infatti non risultano miscibili con tali refrigeranti; qualsiasi olio minerale che lascia il
compressore in un circuito funzionante con HFC può risultare "catturato" dalle linee frigorifere
o dall'evaporatore, con due conseguenze:
• imbrattamento dei tubi degli scambiatori, con aumento dello spessore del film d'olio e
con progressiva penalizzazione della resa ed aumento dei consumi energetici;
• insufficiente ritorno d'olio al compressore, con danni per mancanza di lubrificazione.
Numerosi costruttori di compressori nel mondo hanno accertato che gli oli poliesteri (POE, per
brevità) rappresentano al momento la scelta migliore per la lubrificazione dei compressori con i
nuovi refrigeranti HFC. In realtà, questi oli possono essere utilizzati anche con i refrigeranti
tradizionali come l'R 22.
Gli oli poliesteri costituiscono una famiglia di lubrificanti sintetici, già in uso fin dalla metà degli
anni '50 per la lubrificazione dei motori a reazione per aerei. Essi sono costituiti da acidi
organici e alcoli a base di neopentile. Sul mercato esistono molti tipi di questi oli con
caratteristiche differenti. I diversi tipi di oli poliesteri possono differire per alcune importanti
caratteristiche, quali: la scorrevolezza, la miscibilità con i refrigeranti, la viscosità, l'indice di
viscosità, il punto di flocculazione, la compatibilità con i materiali, gli additivi, il contenuto di
umidità e altre.
Con maggior precisione, si può dire che esistono due tipi di oli poliesteri: quelli di tipo lineare e
quelli a catena ramificata, dalle rispettive molecole e composizioni chimiche.
Mentre i POE lineari presentano superiori proprietà lubrificanti, essi risultano inferiori al tipo a
catena ramificata (HSPOE) per quanto riguarda la solubilità e la stabilità idrolitica. È perciò
importante insistere sul fatto che non tutti i POE sono simili e adatti per applicazioni frigorifere
con HFC. È pertanto indispensabile che, per la lubrificazione dei compressori, vengano usati i
tipi di oli esteri espressamente prescritti dai costruttori dei compressori. Infatti, la struttura
chimica degli oli utilizzati per la refrigerazione è determinata affinché essi risultino
idroliticamente stabili. Inoltre, questi oli vengono formulati in modo da offrire la necessaria
capacità antiusura in assenza di cloro e permettere un ampio uso di additivi per esaltarne le
caratteristiche. A differenza degli oli minerali naturali, i POE sono completamente privi di cera.
Essi presentano inoltre una migliore stabilità termica rispetto ai comuni oli minerali per
refrigerazione. Nella tab. 5.1 sono poste a confronto le principali , caratteristiche di un olio
estere per refrigerazione con quelle di un normale olio minerale.
Tab. 5.1 Confronto tra le principali caratteristiche di un olio poliestere per refrigerazione ed un olio minerale
CARATTERISTICHE
VISCOSITÀ
40°C
100°C
INDICE DIVISCOSITÀ
PUNTO DI FLOCCULAZIONE
PUNTO DI SCORRIMENTO
PUNTO DI EBOLLIZIONE
OLIO POLIESTERE
MOBIL EAL
ARETIC 22CC
OLIO MINRALE
3GS
MINERAL OIL
23.9 cSt
4.8 cSt
130
<-73°C
-54°C
235°C
33 cSt
4.45 cSt
0
<-54°C
-40°C
168°C
Specifiche gas 22 di 22
Nella fig. 5.1 il confronto è focalizzato sulle curve di viscosità degli stessi oli in funzione della
temperatura
di funzionamento. Come si può osservare,
la variazione di viscosità dell'olio
poliestere è minore di quella dell'olio
minerale in tutto il campo di temperatura.
È quindi possibile scegliere un POE che
abbia una minor viscosità alle basse
temperature rispetto ad un olio minerale
(con il vantaggio di minori perdite per
artriti dovute alla viscosità stessa e quindi
maggiore efficienza), e con una viscosità
equivalente o maggiore alle temperature
elevate, con caratteristiche di
lubrificazione equivalenti o migliori
dell'olio minerale. Anche la scorrevolezza
dei POE può essere pari o maggiore a
quella degli oli minerali. Questi oli
vengono prodotti in modo tale da offrire le migliori caratteristiche di lubrificazione per impieghi
frigoriferi superiori spesso a quelle degli oli minerali. I POE sono prodotti partendo da materiali
pregiati ben I più costosi di quelli utilizzati per gli oli minerali e pertanto il loro prezzo di
mercato è sensibilmente maggiore.
Sotto l'aspetto ecologico, gli oli poliesteri risultano i biodegradabili, al punto che non ne viene
richiesto lo, smaltimento come rifiuto speciale. Pertanto il loro uso comporta solo un ridotto
impatto ambientale.
Oltre ai POE trovano impiego con i refrigeranti HFC, da parte di alcuni costruttori di macchine,
anche altri ! tipi di oli:
• Polyalkylbenzene (pAG), esso è stato impiegato nei condizionatori per automobili
funzionanti a HFC l34a.
• Etere Polivinile (PVE), rispetto ai POE dimostra ' una migliore stabilità idrolitica ed una
migliore solubilità dei contaminati. Rispetto ai PAG esso offie un maggior isolamento
elettrico.
• Alkylbenzene (AB). Questo lubrificante è immiscibile ed insolubile con i refrigeranti HFC,
quindi richiede un metodo diverso di applicazione. I suoi pregi sono una resistenza molto
elevata all'usura, tolleranza alla contaminazione e all'idrolizzazione.
I lubrificanti PAG, PVE, AB e HSPOE sono oggi, applicati soprattutto dai costruttori giapponesi,
mentre i costruttori americani preferiscono i POE lineari.
Utilizzo degli oli poliesteri
Il principale aspetto negativo degli oli poliesteri consiste nella maggiore igroscopicità rispetto
agli oli minerali. Essi assorbono rapidamente umidità dall'atmosfera. Per conseguenza,
l'esposizione degli oli poliesteri all'aria produce un rapido assorbimento di umidità che può
raggiungere concentrazioni inaccettabili per i circuiti frigoriferi. Inoltre, gli oli poliesteri
trattengono l'umidità più fortemente degli oli minerali, e pertanto la sua rimozione con le
normali tecniche di messa in vuoto e disidratazione dei circuiti risulta più difficile. A causa
dell'elevata igroscopicità, ed in presenza di un elevato quantitativo di umidità, si può avere la
formazione di ghiaccio ed il bloccaggio dell'organo di espansione. Per tale motivo nei circuiti
frigoriferi con olio di tipo POE è sempre consigliata la presenza di un filtro deidratore.
I maggiori costruttori di compressori prescrivono che il massimo contenuto di umidità negli oli
poliesteri utilizzati nei circuiti frigoriferi sia di 50 parti per milione (ppm).
Specifiche gas 23 di 23
Se il contenuto di umidità all'interno del circuito aumenta oltre le 200 ppm, possono prodursi
fenomeni di corrosione dei metalli e ramatura. Inoltre può verificarsi formazione di acidi e alcol
(per effetto di un processo di idrolisi) i quali comportano una riduzione della vita dell'impianto
e ne riducono le prestazioni. Pertanto è imperativo che il contenuto di umidità nel circuito
frigorifero sia mantenuta al di sotto di 200 ppm. Nella fig. 5.2 è riportato un diagramma nel
quale sono poste a confronto le curve di
igroscopicità in funzione del tempo di un
tipico olio minerale e di un olio poliestere
esposti all'aria. Come si può vedere,
mentre il contenuto di umidità dell'olio
minerale rimane stabile nel tempo, quello
dell'olio poliestere aumenta sensibilmente
fino a valori molto elevati ed inaccettabili.
Anche i contenitori dei POE sono
importanti per la stabilità del prodotto.
Infatti, certi contenitori di plastica
consentono il passaggio di umidità a
causa della porosità del materiale e non
risultano perciò idonei.
Il contenitore dell'olio deve essere aperto
solamente all'atto dell'utilizzo, quindi
sono consigliabili contenitori di piccola
capacità. A loro volta, i compressori ed i
circuiti frigoriferi devono essere
mantenuti chiusi, eccetto durante le fasi
di lavoro o servizio strettamente necessarie. In particolare, i compressori non devono essere
lasciati aperti per più di 15 minuti altrimenti la crescita di umidità nell'olio supera il valore
limite ammesso.
Durante l'installazione degli impianti frigoriferi è necessario immettere del gas inerte (azoto
anidro) nelle linee per evitare l'ingresso di umidità e la formazione di ossidi.Gli oli poliesteri
devono quindi essere utilizzati con grandi cautele e le procedure di carica e manutenzione degli
impianti frigoriferi devono essere svolte in modo più rigoroso rispetto a quanto avviene con le
pratiche tradizionali al fine di prevenire l'assorbimento di umidità.
Inoltre, gli oli poliesteri hanno caratteristiche di solubilità differenti rispetto agli oli minerali che
possono dare luogo ai seguenti fenomeni:
• alcuni contaminanti disciolti dagli oli minerali possono diventare insolubili con gli oli esteri e
intasare piccoli orifizi come quelli delle valvole termostatiche;
• altri contaminanti insolubili da parte degli oli minerali, che aderiscono usualmente alle
superfici interne di linee e componenti, possono invece venire disciolti e migrare lungo il
circuito fino a fissarsi su orifizi e bloccare il funzionamento di valvole.
Per tali ragioni risulta molto più importante rispetto al passato la scelta e l'applicazione di filtri
meccanici e cartucce di disidratazione nella costruzione e nel servizio dei circuiti frigoriferi. I
filtri disidratatori devono essere dimensionati in modo da poter trattenere residui insolubili o
parzialmente solubili.
In realtà, le molecole degli oli poliesteri sono più fortemente polarizzate rispetto a quelle degli
oli minerali e perciò tendono ad attrarre piccole particelle di impurità che producono un
annerimento dell'olio stesso. Queste particelle vengono trattenute dai filtri nel circuito
frigorifero. Per tale ragione è importante cambiare il filtro secondo le indicazioni del
costruttore. Poiché gli oli poliesteri contengono un additivo antiossidante, essi possono
cambiare colore, passando da un colore molto chiaro ad uno giallo scuro. Ciò risulta normale e
dimostra che l'additivo opera regolarmente. Come si detto in precedenza, gli oli poliesteri
possono essere utilizzati con tutti i refrigeranti, siano essi CFC e HCFC, oltre naturalmente gli
HFC.
Specifiche gas 24 di 24
Ciò offre una grande flessibilità d'impiego e si possono prospettare due casi tipici:
1. Circuito frigorifero esistente caricato con olio minerale e refrigerante CFC o HCFC. L'olio
poliestere può sostituire l'olio minerale. In questo modo esso realizza una iniziale pulizia
del circuito che richiederà minori interventi durante la sostituzione futura del refrigerante con HFC.
2. Circuito frigorifero nuovo, caricato inizialmente con olio poliestere e refrigerante HCFC.
La sostituzione futura del refrigerante con un HFC risulterà agevole senza richiedere le
ripetute operazioni di pulizia del circuito invece necessarie in presenza di olio minerale.
Risulta molto importante che ogni circuito contenente olio poliestere sia chiaramente
contrassegnato per identificare la composizione dell'olio e del refrigerante al fine di evitare
rischi di contaminazione in seguito ad aggiunte di oli o refrigeranti di tipo diverso.
Per concludere, si può riaffermare che gli oli poliesteri presentano caratteristiche funzionali e di
utilizzo sensibilmente diverse dagli oli minerali. Richiedono da parte di costruttori e
manutentori una maggiore attenzione verso la pulizia e la disidratazione dei circuiti. L'umidità
rappresenta il principale nemico degli oli poliesteri.
Progettazione e produzione
Per affrontare la progettazione e la produzione delle macchine HVAC funzionanti con l' R410A,
vi sono una serie di fattori e caratteristiche che devono essere presi in considerazione poiché si
differenziano da quelli dell' R22 e di altri HFC.
Di seguito si prendono in esame i principali componenti dei circuiti frigoriferi, facendo presente,
gli aspetti principali dei quali tenere conto ai fini del progetto e della costruzione.
Batterie di scambio termico
Gli elementi principali da tenere in considerazione nel progetto e nella costruzione delle
batterie di scambio termico per R410A sono i seguenti:
1. Perdite di carico entro il circuito della batteria.
2. Coefficiente di scambio termico.
3. Miscibilità tra olio e refrigerante.
4. Pressioni di esercizio.
La discussione di ciascuno di questi aspetti è affrontata di seguito.
Perdite di carico entro il circuito della batteria.
A parità di flusso di massa, l' R410A produce perdite di carico per unità di lunghezza inferiori
rispetto a quelle prodotte dall' R22 e dall' R407C, sia nella fase di evaporazione, sia nella fase
di condensazione, come può vedersi nelle fig. 7.1 e 7.2.
Flusso di massa Kg/(sec•m2)
Fig 7.1 Rispetto all’ R22, l’ R410A produce perdite di carico “∆p” equivalenti con maggior flusso massico. Sono
riportate le curve per la fase di evaporazione
Specifiche gas 25 di 25
Fig 7.2 Rispetto all’ R22, l’ R410A produce perdite di carico “∆p” equivalenti con maggior flusso massico. Sono
riportate le curve per la fase di condensazione.
Durante il progetto, in pratica, le batterie sono dimensionate in modo da produrre un
determinato valore di perdita di carico; tale valore è legato alla tipologia di macchina alla quale
la batteria stessa è destinata, non invece al refrigerante utilizzato.
Per questa ragione, a parità di perdita di carico, una batteria per R410A consente di funzionare
con un flusso di massa di refrigerante maggiore. Si tratta di un elemento molto importante
poiché permette di ottenere i seguenti risultati.
• La batteria può essere realizzata con un numero di circuiti minore di 1/3 rispetto allo R22.
In altre parole, una batteria per R 4l0A presenta un numero di circuiti pari soltanto ai 2/3 di
quelli necessari per l' R22.
Questo comporta dei vantaggi derivati come segue:
• Maggiore semplicità costruttiva
• Minor numero di componenti
• Tubi del circuito frigorifero hanno un diametro minore.
I vantaggi che ne derivano sono i seguenti:
• Carica di refrigerante minore rispetto all' R22
• Quantità di materiale minore
• Aumento della resistenza meccanica
• Migliore ritorno dell'olio al compressore.
Coefficiente di scambio termico
L' R410A, come è già stato detto, presenta un coefficiente di scambio termico sensibilmente
più elevato rispetto all' R22 e all' R407C, sia nella fase di evaporazione (vedi fig. 7.3), sia
nella fase di condensazione (vedi fig. 7.4) garantendo quindi migliori prestazioni grazie
soltanto alle sue proprietà termofisiche.
Fig 7.3 Aumento del coefficiente di scambio termico dell’ R410A in funzione dell’aumento del flusso massico.
rispetto all’ R22 e al R407C a parità di perdite di carico dell’ R22 nella fase di evaporazione.
Specifiche gas 26 di 26
Fig 7.4 Aumento del coefficiente di scambio termico dell’ R410A in funzione dell’aumento del flusso massico.
rispetto all’ R22 e al R407C a parità di perdite di carico dell’ R22 nella fase di condensazione.
L'importanza maggiore si ha tuttavia se la progettazione della batteria avviene come sopra
detto, ossia mantenendo un valore di perdita di carico prefissato (soprattutto nella fase di
evaporazione).
In queste condizioni, l’ R410A consente di funzionare con un valore più elevato di flusso
massico di refrigerante, a cui corrisponde un coefficiente di scambio termico ancora più elevato
rispetto a quello degli altri refrigeranti.
I vantaggi che si ottengono, in aggiunta a quelli sopra riportati, sono i seguenti:
• a parità di capacità termica richiesta (potenza frigorifera), le batterie possono essere
realizzate con una minore superficie di scambio termico, e quindi si ottengono batterie più
compatte, con minore carica di refrigerante, di minore complessità costruttiva, e richiedono
una minor quantità di materiale.
Invece se si utilizzano batterie equivalenti a quelle per l' R22 e l' R407C si ottengono capacità
termiche sensibilmente più elevate.
I vantaggi descritti sopra possono venire riepilogati nel modo seguente: come conseguenza
della minor perdita di carico e delle migliori proprietà di scambio termico, si ottiene un
aumento delle prestazioni del circuito se esso viene dimensionato in modo da aumentare il
flusso massico di refrigerante mantenendo una ugual perdita di carico.
La riduzione della carica di refrigerante nel circuito comporta due ulteriori vantaggi, uno dei
quali di notevole importanza:
• A parità di potenza resa dalla macchina è sufficiente un compressore frigorifero di cilindrata
minore.
• Sempre a parità di potenza resa è possibile utilizzare una valvola di espansione di
grandezza inferiore.
Miscibilità tra olio e refrigerante
La miscibilità degli HFC con gli oli di tipo POE è inferiore a quella degli HCFC con gli oli
tradizionali. Nel progettare le batterie è ancora più importante:
• Garantire la corretta velocità del refrigerante per il ritorno dell'olio (l' R410A risulta
avvantaggiato avendo un flusso di massa più elevato).
• Evitare possibili trappole d'olio nel progetto delle tubazioni, soprattutto per quanto riguarda
la forma del collettore.
Pressioni di esercizio
A causa delle maggiori pressioni di esercizio, soprattutto sul lato di alta pressione del circuito,
lo spessore delle tubazioni deve essere adeguatamente dimensionato. É evidente che l'utilizzo
di tubi di diametro ridotto, aventi pertanto maggiore resistenza meccanica, consente di
contenere l'aumento di spessore necessario.
Specifiche gas 27 di 27
Componenti minori del circuito frigorifero
I cosiddetti "componenti minori" del circuito frigorifero sono costituiti da filtri disidratatori,
valvole di espansione, pressostati ecc. Esiste già sul mercato una gamma completa di tali
componenti per R410A, ampiamente sperimentati.
I modelli attualmente disponibili di produzione Alco sono riportati nella tab. 7.1 e descritti
dettagliatamente di seguito di seguito.
Tab. 7.1 Prodotti ALCO per R410A
Tipo di
dispositivo
Valvola di
espansione
elettronica
Valvola di
espansione
termostatica
Modello
Campo di
applicazione
Numero di
grandezza
EX 5
EX6
6-58 kW
14-140 kW
1
1
TX2-TX3
1-18 kW
8
BFK
5-30in3
4
FDB
3-41in3
6
ADK
3-75in3
7
Vetro spia con
indicatore di
umidità
MIA
Ø tubo 6-16mm
4
Pressostati
PS3
0,6-43bar
7
Filtro
disidratatore
Filtro
disidratatore
Filtro
disidratatore
Regolatore di
velocità, ventilatore
condensatore.
FSF
Fino a 4 A
1
Descrizione
Ampio campo di applicazioni
Alta precisione e velocità di rispost
Compatibili con tutti i refrigeranti.
Ampio diaframma per un controllo
uniforme e costante della valvola ai
carichi parziali.
Bi-flow con valvole di ritegno
interne per semplificare il circuito
frigorifero nelle pompe di calore.
Ermetico, per installazione sulla
linea del liquido
Ermetico con cartuccia solida per
refrigeranti liquidi.
Preciso indicatore di cristallo con
quattro colori calibrati.
Pressostati con taratura fissa
secondo le specifiche del cliente.
Motore monofase comandato dalla
pressione.
Variazione della tensione dal 50% al
100% basata sulla pressione di
condensazione,
I filtri disidratatori per gli HFC e gli oli POE (e quindi per l' R410A) hanno caratteristiche diverse
da quelli utilizzati per i normali refrigeranti HCFC e CFC e per gli oli minerali. I filtri disidratatori
per HFC e oli POE devono essere selezionati tendendo conto della duplice necessità di assorbire
l'umidità e di rimuovere gli acidi presenti nel circuito. Essi quindi devono presentare questa
doppia funzione rispetto ai filtri disidratatori tradizionali. Questi ultimi, infatti, anche se di
elevata capacità, possono rimuovere l'umidità dal circuito e dall'olio POE, ma con le limitazioni
seguenti:
• Un filtro disidratatore a setaccio molecolare al 100% non ha la capacità di assorbire gli acidi
formati dalla decomposizione dell'olio POE.
• Un filtro disidratatore che si è saturato di umidità, consente all'umidità rimasta libera nel
circuito di reagire con l'olio POE formando acidi.
• Un filtro disidratatore non rimuove l'umidità in un solo passaggio, perciò è possibile che si
formino degli acidi anche prima che il filtro abbia avuto la possibilità di rimuovere l'umidità.
Si può affermare da prove ed esperienze prolungate che l'allumina attivata costituisce il miglior
dessiccante capace di assorbire acidi organici. Altri adsorbenti in commercio non riescono a
rimuovere gli acidi organici.
In sintesi, i filtri disidratatori idonei per funzionare con gli HFC e gli oli POE devono essere
costituiti da entrambi i componenti citati: setaccio molecolare e allumina attivata.
Specifiche gas 28 di 28
Modelli sul mercato
ALCO ha sviluppato espressamente, per rispondere a tali requisiti, diversi modelli di filtri
disidratatori. Uno di essi è costituito dalla serie BFK Bi-Flow, di tipo sigillato. Nella fig. 7.6 è
visibile sia un elemento reale, sia uno schema di passaggio del refrigerante in entrambi i sensi.
Questo filtro presenta una elevata capacità di adsorbimento dell'umidità e di trattenimento
degli acidi, grazie alla speciale cartuccia essiccante composta da un setaccio molecolare (75%)
e da allumina attivata (25%). Inoltre offre una elevata efficienza di filtrazione per effetto di un
setaccio finale da 10-20 micron. L'involucro è in acciaio, verniciato con vernice epossidica
resistente alla corrosione e, al suo interno, oltre alla cartuccia dessiccante solida, comprende
opportune valvole di ritegno per consentire il passaggio del flusso di refrigerante in due
direzioni allo scopo di consentirne il funzionamento anche nelle unità a pompa di calore, oltre
che su quelle per solo raffreddamento. Esso quindi non richiede ulteriori valvole esterne.
Il filtro dispone di attacchi di rame per collegamento al circuito mediante brasatura e presenta
una pressione massima di lavoro di 40 bar. Il campo di temperatura di funzionamento è
compreso tra -45 °C e +65 °C.
Fig7.6 Filtro disidratatore Bi-Flow serie BFK per pompe di calore idoneo per funzionare con il refrigerante R410A. Lo
Schema dimostra il percorso del refrigerante nei due sensi.
Altri modelli di filtri disidratatori sono rappresentati serie FDB per solo raffreddamento e dalla
serie ADK del tipo a cartuccia solida. anch'essi per condizionamento, entrambi disponibili in
un'ampia gamma di grandezze.
Fig7.7 Valvola di espansione termostatica serie TX2 senza regolazione esterna del surriscaldamento per R410A
Valvole di espansione term.
Le valvole di espansione termostatiche
per funzionamento con R 410A devono
trattare una portata di refrigerante
minore rispetto a quanto avviene nei
circuiti frigoriferi per R22, a parità di
potenza resa, e questo permette di
scegliere delle valvole di grandezza
inferiore del 20%-30% rispetto all' R22.
Modelli sul mercato
Valvole per R 410A e lubrificanti POE sono
già da tempo disponibili sul mercato,
come i modelli della serie TX2 / TX3 Alco,
realizzati per grandezze, con potenza
frigorifera da.1KW a 18,8kW. Vedi fig.
7.7.
Specifiche gas 29 di 29
I modelli TX3 dispongono di regolazione
esterna del surriscaldamento; i modelli
TX2,invece sono privi di regolazione
esterna e risultano tarati in fabbrica. La
serie TX2 dispone inoltre di modelli con
valvole di ritegno interne per il
funzionamento a pompa di calore
reversibile. Vedi fig. 7.8. Il campo di
temperature di funzionamento, per
applicazioni a medie temperature, è
compreso da -45 °C a + 120 °C.
Valvole di espansione elett.
È importante sottolineare che le valvole
di espansione elettroniche sono la
soluzione ottimale per ridurre I numero
dei componenti utilizzati nel caso in cui
si gestiscano diversi refrigeranti. Tali
valvole infatti (accertata la loro
compatibilità con i refrigeranti e i
lubrificanti utilizzati) possono essere
impiegate con diversi fluidi. Ciò è reso
possibile dal fatto che il loro
funzionamento dipende esclusivamente
dalle temperature e non dipende dal
comportamento del fluido contenuto nel
bulbo, come nelle normali valvole ad
espansione termostatiche.
Modelli sul mercato
Le valvole di espansione elettroniche
ALCO EX5 ed EX6 (vedi fig. 7.9) sono
state sviluppate per poter essere
utilizzate anche con il refrigerante R
Fig. 7.8 Applicazione di una valvola di espansione TX2 in un
circuito a pompa di calore, e schema di funzionamento della
valvola.
410A e presentano le caratteristiche
seguenti:
• Funzione di chiusura totale che
permette di eliminare l'uso di valvole
solenoidi esterne
• Costruzione totalmente ermetica
• Azionamento per mezzo di motore
passo-passo.
• Tempi di apertura e chiusura molto
brevi.
• Alta risoluzione.
• Eccellente ripetitività nel
funzionamento.
• Elevata capacità lineare di passaggio
del flusso.
• Ampio campo di regolazione.
• Variazione continua della portata
massica di refrigerante, senza
nessuno sforzo (colpi di liquido) nel
circuito frigorifero.
Specifiche gas 30 di 30
•
•
•
•
•
Accoppiamento diretto tra motore e valvola per una elevata affidabilità.
Componenti fissi e mobili della valvola in ceramica per una regolazione accurata del flusso
con minima usura.
Preciso bilanciamento delle forze entro la valvola.
Corpo in acciaio inox resistente alla corrosione.
Configurazione per passaggio refrigerante in modo diretto in linea
Fig. 7.9 Valvole di espansione elettronica serie EX5 e EX6, per funzionamento con R410A, e con altri refrigeranti HFC
Capillare
Il dimensionamento del tubo capillare nei circuiti con R410A si effettua seguendo le linee
generali come per l' R22, ma esso risulta in generale di maggior lunghezza a pari diametro. Si
devono effettuare delle prove opportune su prototipi per arrivare alla lunghezza più idonea, ma
non si presentano problemi. E' opportuno ricordare che la sua lunghezza varia da macchina a
macchina.
Accumulatori sull'aspirazione
Come per tutti i sistemi funzionanti con HCFC, per la scelta e l'applicazione dell'accumulatore
sull'aspirazione è importante effettuare le prove necessarie a verificare che:
• Non ci sia ritorno di liquido al compressore.
• M a anche che l'accumulatore consenta il corretto ritorno dell'olio.
In generale, nei circuiti con compressori scroll Copeland, non viene richiesto un accumulatore
sull'aspirazione, a patto che i livelli di carica dei circuiti stessi siano inferiori a quelli indicati
nella documentazione dei relativi compressori. Se invece la carica richiesta dal circuito è
maggiore, allora può verificarsi una sensibile migrazione del refrigerante verso il compressore
durante i normali periodi di arresto. Oppure può prodursi un eccessivo ritorno di liquido
durante il funzionamento che può diluire l'olio al punto da impedire la regolare lubrificazione
dei cuscinetti.
In questi casi si raccomanda l'impiego di un accumulatore sull'aspirazione con capacità
compresa tra il 50% e il 70% della carica del circuito. L'orifizio di ritorno dell'olio
dall'accumulatore deve avere un diametro di circa 1,4 mm.
Specifiche gas 31 di 31
Pressostati
I pressostati devono essere conformi alle pressioni di esercizio più elevate alle quali è previsto
il funzionamento del circuito. Anche i pressostati per R410A sono normalmente disponibili sul
mercato.
Avvertenze generali per la produzione
La costruzione di sistemi con R410A così come l'installazione e la manutenzione, richiede solo
una buona prassi, del tutto simile a quella tradizionale adottata con l' R22 ed i refrigeranti
tradizionali.
Particolare attenzione bisogna porre invece nell’utilizzo di strumenti adeguati alle pressioni di
lavoro e per la compatibilità del refrigerante e lubrificante.
E' importante sottolineare che gli strumenti e gli attrezzi per l' R410A non devono mai venire
utilizzati per altri refrigeranti HCFC o CFC per evitare ogni possibile rischio di inquinamento dei
circuiti. Altri aspetti da considerare nella produzione sono i seguenti:
• Pressioni di esercizio del refrigerante.
• Attenzione alla pulizia del circuito.
• Attenzione all'umidità nel circuito
Pressioni di esercizio specifiche per R410A
È ovviamente necessario riadeguare i valori delle pressioni di funzionamento dei diversi
macchinari utilizzati in tutto il ciclo produttivo:
• Pressione di collaudo dei componenti.
• Pressione di collaudo del circuito finito.
• Pressioni di lavoro delle macchine di carica.
• Pressioni di riferimento utilizzate nei dispositivi di collaudo finale del prodotto.
• Pulizia del circuito
Come con tutti i refrigeranti, deve essere sempre usato un gas inerte (azoto) durante le
brasature del circuito.
Attenzione a non usare fluidi di processo contenenti cloro. E' importante inoltre utilizzare
componenti sigillati verso l'esterno (es. tappi alle estremità).
Umidità
E' buona regola effettuare misure del contenuto di umidità nei componenti che vengono
utilizzati, ma anche misurare, limitare e controllare nel tempo l'umidità presente nei fluidi di
processo (es. azoto, aria secca, refrigerante stesso) e nel circuito finito non appena
completato.
È ovviamente necessario eliminare l'acqua quale fluido di processo in tutti i casi in cui possa
contaminare il circuito frigorifero e i suoi componenti. La sigillatura dei componenti utilizzati,
oltre ad evitare la presenza di sporcizia, si rivela fondamentale per la protezione contro
l'umidità nell'aria ambiente.
È importante utilizzare compressori che abbiano avuto il tempo di raggiungere la temperatura
ambiente; infatti, utilizzando compressori appena prelevati dal magazzino (solitamente a
temperatura minore rispetto a quella della linea di produzione) non è possibile evitare che la
condensa formatasi sulla parte esterna del compressore (più freddo dell'ambiente circostante)
venga assorbita dall'olio nel momento in cui i tappi di tenuta vengano tolti.
La messa in vuoto del circuito (essenziale per ottenere un basso valore di umidità residua)
deve essere effettuata per un tempo sufficientemente lungo, sia dal lato di alta pressione, sia
dal lato di bassa pressione.
Solo in questo modo si può avere la certezza di raggiungere il necessario livello di vuoto in tutti
i componenti (comprese le batterie e la coppa dell'olio del compressore) e non soltanto in
prossimità dell'attacco della pompa del vuoto.
Specifiche gas 32 di 32
Compressori e loro applicazioni
I nuovi compressori risultano modificati rispetto alle serie precedenti soprattutto in due
aspetti:
• Masse minori delle spirali e di altre parti rotanti.
• Spessore maggiore dell'involucro del compressore.
Una sezione indicativa di costruzione dei nuovi compressori “Copeland” è visibile nella fig. 8.3.
Essi sono equipaggiati internamente con:
• Protezione contro eccessiva temperatura di mandata del gas. È costituita da un disco
termico che apre e bypassa il gas di mandata verso il lato di aspirazione quando la
temperatura di mandata raggiunge i 146°C. il gas caldo produce per conseguenza
l'intervento della protezione del motore che comanda l'arresto del compressore.
Fig. 8.3 Sezione costruttiva di un compressore.
Specifiche gas 33 di 33
•
Valvola IPR. Queste valvole interne aprono quando il differenziale tra la pressione di
mandata e di aspirazione raggiunge il valore tra 38 e 43 bar.
• Dispositivo di impedimento rotazione inversa e valvola di ritegno. I compressori “Copeland”
per R410A comprendono un dispositivo che impedisce la rotazione in senso inverso ed
elimina il rumore caratteristico all'arresto. Possono essere necessari 2 minuti per
l'equalizzazione delle pressioni prima di un riavviamento.
I compressori dovranno essere conformi alle seguenti direttive europee:
o Direttiva Bassa Tensione (73/23/EC, 93/68/EC)
o Direttiva PED (97/23/EC)
Con riferimento alla Direttiva PED, se il prodotto della pressione per il volume interno libero
risulta sempre inferiore a 200 bar x litro, questi compressori rientrano in Categoria 1.
L'articolo 1.3 della Direttiva PED elenca tutte le esclusioni alla direttiva stessa e comprende
componenti e sistemi (art. 1.3.6) che rientrano in Categoria 1 o inferiore e che siano già
coperti dalla Direttiva Bassa Tensione o altre direttive CE.
I compressori per R410A (conformi alla Direttiva Bassa Tensione ed appartenenti alla categoria
1 rispetto alla Direttiva PED) risultano pertanto esclusi dagli scopi della Direttiva PED stessa.
Utilizzo dei compressori nelle applicazioni con R 410A
Le prove negli impianti e l'esperienza acquisita fino ad oggi dimostrano una serie di vantaggi
per i costruttori e gli utenti nell'uso dell' R410A.
E' opportuno tuttavia chiarire i termini del problema. Infatti, da un punto di vista teorico il
comportamento dell' R410A risulta inferiore a quello dei refrigeranti R22 e R407C, come si può
vedere nella tab. 8.3.
In essa viene posto a confronto il COP ottenibile in un ciclo teorico utilizzando diversi
refrigeranti nell'ipotesi di un compressore con rendimento isoentropico pari a 1 (COP teorico).
Se però si fa riferimento al valore del rendimento isoentropico effettivo del compressore (COP
effettivo), si può osservare un notevole miglioramento dell' R410A, che rimane comunque
penalizzato.
Tuttavia, nelle applicazioni reali la situazione si modifica radicalmente se si analizza non il
comportamento del solo compressore, bensì l'effetto del refrigerante sull'insieme dei
componenti del circuito frigorifero.
Il più favorevole comportamento dell' R410A è dovuto in gran parte al suo maggior coefficiente
di scambio termico rispetto a tutti gli altri refrigeranti considerati, come può vedersi nella tab.
8.4 .
Per questa ed altre ragioni, tra cui le maggiori temperature di evaporazione e/o le minori
temperature di condensazione, a parità di cilindrata del compressore, si può ottenere un
aumento del COP dal 3% al 5% rispetto all' R22.
Il controllo dell'umidità relativa in ambiente risulta migliore grazie alla minor temperatura
superficiale delle alette della batteria a causa del coefficiente di scambio termico più elevato.
Un altro vantaggio è il minor livello sonoro; per un compressore da 2 HP la riduzione è di circa
2 dBA. Ciò è dovuto alle minori masse mobili del compressore e allo spessore maggiore
dell'involucro del compressore stesso.
La valvola di espansione termostatica può risultare di minor grandezza rispetto all' R22 poiché
deve trattare una portata di refrigerante minore del 20%, a pari capacità.
Tab.8.3 Confronto del COP teorico ed effettivo di compressori scroll, funzionanti con R22, R407c, r134A, R410a
COP Teorico
COP effettivo
R22
6.7
4.72
R134a
6.9
4.69
%
+3
-0.6
R407C
6.8
4.61
%
+1.5
-2.3
R410A
6.4
4.59
%
-7.2
-2.7
Tab.8.4 Confronto percentuale dei coefficienti di scambio di vari HFC rispetto all’R22 a parità di flusso di massa
coefficienti di scambio termico evaporatore
coefficienti di scambio termico condensatore
R410A
+35%
+5%
R407C
-10%
-5%
R134a
-10%
-5%
Specifiche gas 34 di 34
Linee dei circuiti frigoriferi per R 410A
Per le tubazioni di collegamento dei circuiti frigoriferi e delle unità split si deve tenere conto di
alcune caratteristiche specifiche dell' R410A e prestare attenzione a certi aspetti costruttivi.
Come nel caso delle batterie di scambio termico vanno tenute presenti le seguenti indicazioni:
• minori perdite di carico nelle linee. A parità di perdite di carico, il maggior flusso massico
dell' R410A consente di utilizzare diametri delle linee inferiori con il vantaggio dell'aumento
della resistenza meccanica dei tubi e della riduzione di carica di refrigerante;
• le maggiori pressioni di funzionamento richiedono un aumento dello spessore dei tubi che
può essere compensato da una diminuzione del loro diametro;
• i minori diametri dei tubi, con la conseguenza di maggiori velocità del gas, sono uno dei
vantaggi offerti dall' R410A poiché diminuiscono il rischio di formazione di sacche d'olio nel
circuito.
Per la realizzazione delle linee del circuito frigorifero di macchine funzionanti con R410A si
utilizzano correntemente tubi di rame e giunti a cartella o per brasatura. Data l'alta pressione
di funzionamento dell' R410A, si devono utilizzare tubi con adeguato spessore come da tab.
9.1.
Tab.9.1 Spessore dei tubi di rame per linee frigorifere per R 410A
Ø nominale in pollici
1/4
3/8
1/2
5/8
Ø esterno in mm
6,35
9,52
12,70
15,88
Spessore in mm
0,8
0,8
0,8
1,0
Ø esterno in mm
6,35
9,52
12,70
15,88
Spessore in mm
0,50
0,60
0,70
0,80
Tab.9.2 Spessore minimi di giunti per brasatura
Ø nominale in pollici
1/4
3/8
1/2
5/8
Non si devono mai utilizzare tubi con spessore inferiore a 0,8 mm. I tubi ed i giunti devono
essere nuovi e con superfici interne pulite. È preferibile che la quantità d'olio residuo al loro
interno sia inferiore a 40 mg/10 metri. Non utilizzare tubi deformati o con zone scolorite,
soprattutto all'interno, altrimenti vi è il rischio che la valvola di espansione o il capillare
vengano bloccati da contaminanti o sporcizia presenti.
Specifiche gas 35 di 35
Tipi e caratteristiche dei giunti
Per l'unione dei tubi di rame si utilizzano normalmente giunti a cartella o giunti per brasatura.
Prima dell'uso accertarsi di averne rimosso i contaminanti eventualmente presenti alloro
interno.
I giunti a cartella si possono utilizzare per tubi con diametro fino a 20 mm. Per diametri
maggiori si devono utilizzare giunti per brasatura. Oltre ai giunti si utilizzano correntemente:
nippli, mezzi nippli, nippli a T e nippli a gomito. Questi componenti sono schematizzati nella
fig. 9.1.
I giunti per brasatura si devono utilizzare per l'unione di tubi dal diametro maggiore di 20 mm;
i loro spessori sono riportati nella tab. 9.2. I giunti per brasatura sono disponibili in diverse
forme: riduzioni, a gomito, a T ecc. e sono schematizzati nella fig. 9.2.
Fig.9.2 Schematizzazione dei giunti a saldare.
Specifiche gas 36 di 36
Realizzazione delle linee frigorifere
Gli accorgimenti per la realizzazione delle linee frigorifere per R410A sono i medesimi per tutti i
normali circuiti frigoriferi: impedire l'ingresso di acqua, polvere, sporcizia.
Nelle linee non deve essere immesso altro olio se non l'olio lubrificante raccomandato, e non
devono esservi perdite nel circuito. L'olio stesso dopo l'uso deve essere accuratamente richiuso
nel proprio contenitore.
Esecuzione delle cartelle.
L'esecuzione della cartella deve avvenire secondo le correnti tecniche frigoristiche, e si svolge
in tre fasi: taglio del tubo, rimozione di sfridi e trucioli, realizzazione della cartella. Queste fasi
sono descritte di seguito.
• Taglio del tubo. Per il taglio del tubo si deve utilizzare un apposito taglia tubi, l'operazione
deve realizzarsi con lentezza senza produrre schiacciamenti o deformazioni nel tubo.
• Rimozione di sfridi e trucioli. Rimuovere tutti i detriti della lavorazione per ottenere una
superficie di contatto pulita e uniforme del tubo. Questa operazione è importante per
prevenire il rischio di perdite nella cartella.
• Realizzazione della cartella. Inserire un bocchettone a cartella sul tubo. Accertarsi che il
tubo stesso e la ganascia siano puliti, quindi procedere alla lavorazione della cartella. Si può
utilizzare una cartellatrice convenzionale o una apposita per R410A. Le dimensioni della
cartella differiscono secondo il tipo di cartellatrice utilizzata. Se si utilizza una normale
cartellatrice fare attenzione a mantenere la quota "A" sul tubo utilizzando un calibro per
verificare le dimensioni. Fare riferimento alla fig. 9.3 e alla tab. 9.3. Le dimensioni di
cartelle e bocchettoni per l' R410A sono riportate nella tab. 9.4 con riferimento alla fig. 9.4.
Tab.9.3 Quota "A " per la realizzazione di cartelle per R 410A in funzione del diametro dei tubi *
Ø nominale in
pollici
Ø esterno in
mm
Spessore in
mm
1/4
3/8
1/2
5/8
6,35
9,52
12,70
15,88
0,8
0,8
0,8
1,0
Cartellatrice
per R410A a
pinza
0-0,5
0-0,5
0-0,5
0-0,5
Quota “A”
Cartellatrice
convenzionale
a pinza
1,0-1,5
1,0-1,5
1,0-1,5
1,0-1,5
Cartellatrice
convenzionale
a farfalla
1,5-2,0
1,5-2,0
2,0-2,5
2,0-2,5
rif. fig. 9.3
Tab.9.4 Dimensioni di cartelle e bocchettoni per R 410A*
Dimensioni in mm
Ø nominale in
pollici
Ø esterno in
mm
Spessore in
mm
A
B
C
D
1/4
3/8
1/2
5/8
6,35
9,52
12,70
15,88
0,8
0,8
0,8
1,0
9,1
13,2
16,6
19,7
9,2
13,5
16,0
19,0
6,5
9,7
12,9
16,0
13
20
23
25
* rif. fig. 9.4
Dimensioni, mm
bocchettone a
cartella
17
22
26
29
Specifiche gas 37 di 37
Fig9.4 Dimensioni di bocchettoni e cartelle per R410A
Procedure e precauzioni per il collegamento a cartella
•
Accertarsi che la cartella e le parti da unire non abbiano crepe, rotture o contengano
sporcizia.
• Allineare correttamente la superficie della cartella rispetto all'asse del collegamento.
• Per mezzo di una chiave dinamometrica stringere la cartella con la coppia di serraggio
prescritta.
I valori di riferimento sono riportati nella tab. 9.5 . La coppia di serraggio è la medesima che
per l' R22. Il rispetto della coppia di serraggio è importante: se essa risulta inferiore al valore
prescritto possono aversi fughe di gas; viceversa un valore maggiore può produrre la rottura
del bocchettone e l'impossibilità di rimuoverlo.
È importante che l'olio applicato sulla superficie della cartella sia quello prescritto dal
costruttore del compressore. Nel caso contrario si può produrre il deterioramento dell'olio
lubrificante con il rischio di bruciatura del compressore.
Specifiche gas 38 di 38
Tab.9.5 Coppia di serraggio della cartella per R 410A
Ø nominale in pollici
Ø esterno in mm
1/4
6,35
3/8
9,52
1/2
12,70
5/8
15,88
Coppia di serraggio
N-m
(Kgf-cm)
Coppia di serraggio (Chiavi
dinamometriche sul mercato)
N-m
(Kgf-cm
14 – 18
(140 - 180)
33 – 42
(330 - 420)
50 – 62
(500 - 620)
63 – 77
(630 - 770)
16 –18
(160 -180)
42
(420)
55
(550)
65
(650)
Fig9.5 Esempio di collegamento tra cilindro di azoto e il tubo da saldare.
DuPont Fluorochemicals
Suva® 407C (R-407C)
Pressure-Enthalpy Diagram
(SI Units)
Pressure (MPa)
Pressure (bar)
5
Enthalpy (kJ/kg)
Figure 2. Pressure-Enthalpy Diagram for Suva 407C (SI Units)
a
a
DuPont Fluorochemicals
HFC-134a
Pressure-Enthalpy Diagram
(SI Units)
100
6
4
150
200
250
300
350
450
500
550
600
6
a
04
0.0 0.005 6
0.00
60
DuPont Fluorochemicals
Fluorochemicals
DuPont
0.008
0.010
50
Suva®9100
Suva
410A (R-410A)
2
400
0.015
40
Pressure-Enthalpy
Diagram
Pressure-Enthalpy Diagram
(SI
Units)
(SI Units)
4
0.020
2
30
0.030
20
0.040
0.050
0.060
10
1
0.8
0.6
-10
0
10
20
30
40
re = 50 °C
Temperatu
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Temperature = 0 °C
-10
1
0.8
0.6
-20
0.4
0.15
-30
0.20
0.2
-40
0.30
or
ed Vap
0.9
0.8
0.7
0.1
0.08
0.80
0.06
1.0
0.04
-70
1.5
g-K
2.0
kJ/k
Entr
2.6
7
2.5
2.4
4.0
2.
-90
2.1
-80
-70
-60
2.2
-50
-40
-30
-20 2.3
3.0
2.0
= 1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
0.02
opy
0.01
0.008
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
-80
1.9
0.02
0.006
5.0
6.0
8
0.04
0.40
Ÿ/kg
=0.50 m
Volume
0.60
Saturat
Sat
Qua
0.6
0.4
0.3
0.2
0.1
ted
ura
0.06
lity =
Liq
uid
0.5
-50
0.1
0.08
2.
0.2
150
200
250
300
350
Enthalpy (kJ/kg)
(kJ/kg)
Enthalpy
400
450
500
550
0.01
0.008
0.006
8.0
100
600
Pressure (MPa)
0.4
Pressure (MPa)
7
Pressure(MPa)
(MPa)
Pressure
0.10
Figure 4. Pressure-Enthalpy Diagram for Suva 410A (SI Units)
Enthalpy
Enthalpy (kJ/kg)
(kJ/kg)
Table 3
General Property Information, Suva 407C, Suva 410A, and HCFC-22
Unit
Suva 407C
(R-407C)
Suva 410A
(R-410A)
HCFC-22
g/mol
86.20
72.58
86.47
kPa abs
psia
1174.1
170.29
1652.9
239.73
1043.1
151.40
Boiling Point (1 atm)
°C
°F
–43.56
–46.40
–51.53
–60.76
–40.80
–41.40
Critical Temperature
°C
°F
86.74
188.13
72.13
161.83
96.24
205.24
Critical Pressure
kPa abs
psia
4619.10
669.95
4926.1
714.5
4980.71
722.39
Critical Density
kg/m3
lb/ft3
527.30
32.92
488.90
30.52
524.21
32.73
Liquid Density at
25°C (77°F)
kg/m3
lb/ft3
1134.0
70.80
1062.4
66.32
1194.68
74.53
Density, Satd. Vapor at
25°C (77°F)
kg/m3
lb/ft3
41.98
2.62
65.92
4.12
44.21
2.76
Specific Heat, Liquid at
25°C (77°F)
kJ/kg·K
Btu/lb·°F
1.54
0.367
1.84
0.440
1.24
0.296
Specific Heat, Vapor at
25°C (77°F) (1 atm)
kJ/kg·K
Btu/lb·°F
0.830
0.198
0.832
0.199
0.685
0.157
Vapor Pressure of Satd.
Liquid at 25°C (77°F)
kPa abs
psia
1173.4
170.3
1652.9
239.73
1043.1
151.4
Heat of Vaporization
at Normal Boiling Point
kJ/kg
Btu/lb
245.1
105.4
276.2
118.8
233.5
100.4
W/m·K
Btu/hr·ft·°F
W/m·K
Btu/hr·ft·°F
0.0819
0.0455
0.01314
0.00758
0.0886
0.0511
0.01339
0.00772
0.0849
0.0458
0.01074
0.00621
Pa·s
Pa·s
1.60 × 10–4
1.23 × 10–5
1.20 × 10–4
1.27 × 10–5
1.59 × 10–4
1.30 × 10–5
Physical Property
Molecular Weight, avg.
Vapor Pressure at
25°C (77°F)
Thermal Conductivity at
25°C (77°F)
Liquid
Vapor (1 atm)
Viscosity at 25°C (77°F)
Liquid
Vapor (1 atm)
Flammability Limit in Air (1 atm)
vol%
none
none
none
Ozone Depletion Potential
CFC-11 = 1.0
0
0
0.05
Halocarbon Global
Warming Potential
CFC-11 = 1.0
0.38
0.46
0.34
Global Warming Potential
CO2 = 1.0
(100-yr ITH)
1600
1890
1700
TSCA Inventory Status
Inhalation Exposure
Limit*
Included
yes
yes
yes
ppm
(8- and 12-hr TWA)
1000
1000
1000
*The exposure limit is calculated based on the DuPont Acceptable Exposure Limit (AEL) for each component of the refrigerant
blend. AEL is an airborne exposure limit established by DuPont that specifies time-weighted average concentrations to which
nearly all workers may be repeatedly exposed without adverse effects during an 8- or 12-hr workday and a 40-hr work week.
3