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Sep 11, 2023

Il riscaldamento e il raffreddamento diventano sempre più semplici e complicati col passare del tempo

A return to simple refrigerants is under way, with carbon dioxide being marketed

È in corso un ritorno ai refrigeranti semplici, con l’anidride carbonica commercializzata come R744. Naturalmente, negli edifici commerciali i sistemi HVAC sono tutt’altro che semplici, poiché utilizzano tecnologie intelligenti per anticipare i fabbisogni energetici e quindi funzionano in modo più efficiente rispetto ai tempi dei semplici termostati. Immagini Getty

L’umanità utilizza l’energia per creare calore da 1 a 2 milioni di anni. Secondo l’ufficio brevetti statunitense, sono meno di 200 anni che utilizziamo l’energia per andare nella direzione opposta, eliminando il calore. Questa è una grande differenza, ma ovviamente è facile da spiegare. La prima consisteva nel capire come accendere e controllare il fuoco, un fenomeno naturale; la seconda richiedeva macchinari ed era destinata a realizzarsi solo qualche tempo dopo l'inizio della Rivoluzione Industriale.

Il primo brevetto per una macchina per il raffreddamento fu rilasciato nel 1851. Sebbene non fu un successo commerciale, dimostrò che i principi meccanici potevano essere utilizzati per raffreddare con successo un fluido. Ideato da un medico, John Gorrie, per raffreddare le stanze dei pazienti, il sistema comprimeva l'aria ambiente (che la riscaldava), ne sottraeva parte del calore, quindi rilasciava la pressione (che la raffreddava). Nella configurazione di Gorrie, il processo di raffreddamento estraeva calore da una soluzione salina, portandone la temperatura a circa 26 gradi F. Da quel momento, era semplice mettere vassoi pieni d'acqua nella salamoia per produrre ghiaccio. Willis Carrier utilizzò un concetto simile di compressione del gas per ideare il primo moderno sistema di climatizzazione nel 1902.

Altri sviluppatori hanno utilizzato altri gas, come etere e ammoniaca. L'ammoniaca è ancora oggi utilizzata in alcuni sistemi, ma molti degli altri primi gas sono stati gradualmente eliminati e sostituiti da refrigeranti sintetici. Nel corso degli anni è stata utilizzata una zuppa alfabetica di composti, ma la legislazione ambientale ha posto fine a molti di essi.

Le persone che si sono sintonizzate per un recente seminario online, "Tendenze nella produzione HVAC", hanno appreso che l'ultima tendenza è quella di semplificare la questione utilizzando l'anidride carbonica come refrigerante. Ospitata da T-Drill con il contributo della Copper Development Association, la sessione ha discusso l'uso della CO2 (commercializzata come R744), nuovi progetti di sistemi con tubi più robusti e le leghe e gli strumenti necessari per costruirli.

I due vantaggi della CO2 sono il suo contributo alla riduzione dello strato di ozono (che è nullo) e il suo contributo al riscaldamento globale (quasi nullo). Il gas di riferimento per il potenziale di riscaldamento globale (GWP) è la CO2, che ha un valore pari a 1. L'R22 a base di freon è valutato a 2.400, il che significa che 2.400 libbre. di CO2 ha lo stesso GWP di 1 libbra di R22.

L’uso della CO2 presenta un paio di svantaggi. Innanzitutto, sebbene sia un composto naturale, è più pesante dell'aria, quindi se un sistema perde e sposta l'aria ambiente, rappresenta un pericolo di asfissia. Il secondo è che un sistema che utilizza R744 richiede pressioni di sistema più elevate e genera temperature più elevate rispetto ai sintetici (da 1.300 a 1.900 PSI e 320 gradi F). Inutile dire che ciò ha portato a un ripensamento della progettazione del sistema e all’uso di una lega di rame con aggiunta di ferro per la resistenza: C19400. È composto per il 97% da rame con un certo contenuto di ferro, dal 2,1% al 2,6%, per renderlo più resistente del rame standard utilizzato per i sistemi HVAC, C12200.

Sebbene il materiale sia più resistente (la resistenza alla trazione massima è di 68.000 PSI contro 50.000 PSI per C12200) non è troppo duro. Il CDA valuta C19400 come "eccellente" per la lavorazione a freddo e T-Drill riferisce che rientra ampiamente nel range di lavoro per i suoi utensili.

Naturalmente i moderni sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC) per edifici commerciali fanno molto di più rispetto ai loro predecessori. È qui che le cose iniziano a complicarsi.

Vogliamo tutti ridurre le bollette e i consumi energetici, no? Naturalmente lo facciamo. Nell’ambito di questo impegno, i più recenti sistemi di controllo HVAC dispongono di molti più sensori che mai e di capacità di automonitoraggio, analisi e reporting (SMART).

Le persone che si sono sintonizzate per un recente seminario online, "Tendenze nella produzione HVAC", hanno appreso che l'ultima tendenza è quella di semplificare la questione utilizzando l'anidride carbonica come refrigerante. Ospitata da T-Drill con il contributo della Copper Development Association, la sessione ha discusso l'uso della CO2 (commercializzata come R744), nuovi progetti di sistemi con tubi più robusti e le leghe e gli strumenti necessari per costruirli.