Quando si parla di pompe di calore, è fondamentale considerare il gas utilizzato per il circuito refrigerante. L'industria delle pompe di calore si è orientata verso l'utilizzo del gas refrigerante R32, dopo che Daikin nel 2015 ha fornito l'accesso gratuito ai brevetti delle apparecchiature con questo gas. Il primo sistema residenziale con gas R32 è stato lanciato da Daikin nel 2012 in Giappone.
Prima dell'R32, si utilizzava l'R410A, una miscela di R32 e R125, che a sua volta aveva sostituito l'R22 (noto anche come freon 22). Quest'ultimo è stato bandito definitivamente nel 2015 secondo la norma del Regolamento CE 2037 del 2000. Sebbene l'R410A non avesse un impatto sullo strato di ozono, il suo contributo all'effetto serra è elevato.
Cos'è l'R32?
L'R32 è un gas refrigerante presente anche nei climatizzatori più datati, poiché l'R410A lo utilizzava al 50% nella sua miscela. Nel tempo, si è passati all'utilizzo del gas R32 puro per limitare l'impatto ambientale in caso di dispersione nell'atmosfera. Il gas R32, o difluorometano, è un fluido refrigerante ormai integrato in sicurezza nei prodotti moderni ed è solo leggermente infiammabile (classe 2L dello standard ISO 817).
Il GWP dell'R32
L'R32 ha un GWP (Global Warming Potential) pari a 675 unità, motivo per cui si è imposto per rispondere alle normative sempre più stringenti, dato che il fluido che è andato a sostituire, l'R410A, ha un GWP di 2087,5.
L'Alternativa Ecologica: l'R290
Ultimamente, stanno nascendo prodotti che utilizzano il propano, gas naturale indicato dalla sigla R290. L'R290 ha un GWP pari a 3, nettamente inferiore a quello dell'R32 e quindi visto come la perfetta alternativa ecologica.
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Tuttavia, la sua classe di infiammabilità è 3 secondo lo standard ISO 817, cosa che lo rende molto più pericoloso dell'R32. Nel mondo dell'auto, il propano è il componente principale del GPL. I requisiti di sicurezza impongono che il circuito di refrigerazione debba essere sigillato ermeticamente e realizzato direttamente in fabbrica, il che riduce la riparabilità delle pompe di calore che lo utilizzano. Inoltre, i prodotti con R290 hanno componenti realizzati per evitare incendi ed esplosioni, quindi più sofisticati e costosi.
GWP e ODP: Cosa Sono?
GWP è l'acronimo di Global Warming Potential, un valore che indica il rischio ambientale di un gas se rilasciato in atmosfera, nello specifico il suo impatto sull'effetto serra. Si tratta dell'impatto di 1 kg di refrigerante con 1 kg di CO2 in un periodo temporale di 100 anni.
ODP, a differenza del GWP, è il potenziale di impoverimento dell'ozono. Le normative in questo senso si sono ormai da tempo adattate ad azzerare completamente questo valore perché pericoloso per l'ozono nella stratosfera. Sia L'R410A, sia l'R32 hanno un ODP pari a zero.
Classe di Infiammabilità
La classe di infiammabilità è definita dallo standard ISO 817 e indica il rischio di infiammabilità.
La Transizione Ecologica e le Pompe di Calore
L'Unione Europea ha approvato le norme per ridurre ulteriormente le emissioni di gas a effetto serra e la direttiva Casa Green porterà ad un aumento delle pompe di calore. Questo significa una nuova stretta per i fluidi di refrigerazione usati nei climatizzatori e nelle pompe di calore. L'obiettivo è quello di arrivare a zero nel 2050, con il solo utilizzo di gas naturali e il divieto totale per i gas fluorati (o F-gas).
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Oggi, il principale protagonista è l'R32 che ha un GWP di 675, significa che una molecola di R32 ha un potenziale effetto serra 675 volte maggiore rispetto a una molecola di anidride carbonica (CO2) in un periodo di 100 anni. Considerati i limiti, l'industria ha già iniziato ad attrezzarsi per il passaggio al propano, ovvero l'R290 con il suo GWP pari a 3.
L’evoluzione climatica impone maggiore attenzione nell’utilizzo delle risorse esistenti. Le aziende produttrici hanno orientato il loro know-how per sviluppare prodotti e soluzioni che non aumentino la già grave situazione ambientale e climatica del nostro pianeta. Protagonista di questa fase è la transizione ecologica, attraverso la quale tutto ciò che necessita di utilizzare energia dovrà farlo alimentandosi sempre più solo da fonti rinnovabili.
L’approvvigionamento energetico rimane uno dei principali problemi legati alla transizione energetica nel nostro paese, il passaggio alle apparecchiature che utilizzano le energie rinnovabili deve passare obbligatoriamente per l’evoluzione della produzione di energia che deve utilizzare sempre di meno i combustibili fossili.
Pompe di Calore: un'Alternativa Efficiente
Sia per le nuove costruzioni che per le ristrutturazioni, le nuove normative prevedono l’utilizzo di generatori di calore che utilizzino esclusivamente fonti energetiche rinnovabili. Oltre all’energia assorbita, le nuove prescrizioni prevedono la sostituzione dei gas refrigeranti in modo da eliminare definitivamente l’utilizzo di gas HFC, che contengano quindi sostanze dannose per l’ambiente e per l’atmosfera.
La ricerca ha portato all’utilizzo di gas con GWP sempre più basso e con prestazioni sempre migliori in termini di rendimento ed efficienza. Partendo dal gas refrigerante R22, si è passati alle miscele come l’R407C, poi si è arrivati al R410a che sembrava essere una soluzione a lungo termine che però è stata anch’essa sostituita da nuove tipologie di gas, tra cui ovviamente l’R32 che tutt’ora rimane il più utilizzato a livello residenziale.
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La maggior parte delle pompe di calore di ultima generazione utilizza come gas refrigerante l’R290 che sta prendendo piede come alternativa principale alle normali caldaie a gas per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria.
Vantaggi e Caratteristiche dell'R290
Innanzitutto, il gas R290 è un refrigerante naturale, conosciuto come propano. Può essere utilizzato in numerose applicazioni di refrigerazione e condizionamento in sistemi commerciali, industriali e domestici. Favorito, come detto, dalle ultime normative in materia di gas refrigeranti, tra cui l’estensione del divieto di immissione in commercio di alcune apparecchiature di refrigerazione e condizionamento dell’aria che contengono refrigeranti con GWP superiore a 150 e 750 in un prossimo futuro.
Gli idrocarburi sono gas che in passato hanno avuto un uso abbastanza ampio nel mondo della refrigerazione: sono oggi di nuovo “di moda” per la ragione che abbiamo appena esposto, cioè la loro sostanziale “neutralità” a livello di impatto sul clima. Al basso GWP si unisce anche un ODP (Ozone Depleting Point) pari a zero, fattore anch’esso molto apprezzato in un’epoca in cui la scelta dei refrigeranti è orientata verso quelli che non producono danni ad atmosfera, ambiente e quant’altro.
La disponibilità in natura dell’ R290 è un’altra consistente leva significativa che spinge a considerarlo utile, perché esso non è un prodotto di sintesi soggetto alle regole di mercato che governano la proprietà di una formula chimica e quindi condizioni per cui i produttori sono pochi e capaci di governare con grande attenzione il prezzo del refrigerante, ma è disponibile in quantità determinate dalla capacità di molti operatori di estrarre e portare a condizioni di utilizzo una risorsa naturale.
Regole di Utilizzo dell'R290 e Sicurezza
È molto importante conoscere le regole di utilizzo dell’R290. L’aspetto delicato della questione è costituito dal fatto che essendo l’R290 un idrocarburo HC puro rientra nella categoria di sicurezza ASHRAE A3. Questo comporta un sostanziale divieto all’utilizzo in ambienti chiusi, divieto che fino a poco tempo fa era “violabile” fino a un limite massimo di carica di 150 g.
Una cosa molto importante nell’utilizzo di unità con gas R290 è il posizionamento della stessa in modo da evitare possibili situazioni di pericolo. Quando si utilizza il refrigerante R-290, gli aspetti da considerare sono: pericolo di infiammabilità; pericolo di esplosività; tossicità per l’uomo; sicurezza (anche in fase di trasporto e stoccaggio).
Normative di Riferimento
- Circolare VVF n. 9833 del 22 luglio 2020 - Disposizioni di prevenzione incendi per gli impianti di climatizzazione inseriti nelle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi.
- Regola dell’arte: la norma UNI EN 378.
- UNI EN 378-1: 2021 «Sistemi di refrigerazione e pompe di calore - Requisiti di sicurezza e ambientali - Parte 1: Requisiti di base, definizioni, criteri di classificazione e selezione».
- UNI EN 378-2: 2017 «Sistemi di refrigerazione e pompe di calore - Requisiti di sicurezza e ambientali - Parte 2: Progettazione, costruzione, prova, marcatura e documentazione».
- UNI EN 378-3: 2021 «Sistemi di refrigerazione e pompe di calore - Requisiti di sicurezza e ambientali - Parte 3: Sito di installazione e protezione delle persone».
- UNI EN 378-4: 2020 «Sistemi di refrigerazione e pompe di calore - Requisiti di sicurezza e ambientali - Parte 4: Conduzione, manutenzione, riparazione e recupero».
Considerate tutte queste premesse, già in fase di progettazione occorre considerare alcuni importanti fattori. Ė, infatti, fondamentale evitare le perdite del refrigerante sia per ragioni di sicurezza sia per motivi ambientali. In termini di sicurezza, se può essere minimizzata la probabilità della perdita di un refrigerante, ne consegue una riduzione del rischio di infiammabilità. Riguardo all’impatto ambientale, sebbene gli HC abbiano zero ODP e GWP irrilevante, la perdita di refrigerante da un sistema porterà ad una riduzione dell’efficienza del sistema e della prestazione.
Soluzioni Hoval
Le pompe di calore Hoval contengono solo una piccola quantità di refrigeranti e vantano un’ottima tenuta. Hoval utilizza inoltre solo refrigeranti conformi alla normativa vigente e anche refrigeranti alternativi che fanno scendere il valore GWP quasi a zero. Le nuove pompe di calore Belaria pro compact e Belaria pro comfort funzionano infatti con il refrigerante naturale R-290 o con il propano (che ha un valore GWP pari a 3). Sono pompe di calore molto silenziose, che vengono installate all’esterno e raggiungono temperature di mandata di 70 gradi.
HOVAL propone soluzioni diversificate:
- Pompe di calore condensate ad aria
- Pompe di calore condensate ad acqua
- Pompe di calore per esterno
- Pompe di calore per interno
Le soluzioni più «delicate» sotto il profilo della sicurezza sono quelle per interno, specie se confinate in ambienti seminterrati o interrati. In questo caso, a fronte di tutti gli aspetti coinvolti, non esiste una normativa specifica ma occorre prendere in esame diversi aspetti importanti.
Regolamento UE 2024/573
Il nuovo regolamento UE 2024/573 mira a ridurre drasticamente l’uso di gas ad alto GWP (Global Warming Potential) nei dispositivi monoblocco con potenza inferiore a 50 kW. Per la precisione dal 1 Gennaio 2027 sarà vietata l’immissione nei mercati europei di macchine per la climatizzazione contenenti gas con GWP superiore a 150.
Il gas R290 è un idrocarburo naturale composto esclusivamente da propano puro. Il suo valore indica il contributo di una sostanza all’aumento dell’effetto serra in termini di CO2 (tutti i gas vengono paragonati alla CO2 per essere confrontabili), ovvero l’effetto di riscaldamento globale in un periodo di 100 anni. Il propano offre prestazioni eccellenti in termini di efficienza energetica, contribuendo a ridurre i consumi. Questo perché lavora a pressioni più basse a parità di temperatura. L’R290 è compatibile con molti sistemi di refrigerazione moderni, e può essere utilizzato come alternativa a refrigeranti ad alto impatto ambientale.
La ragione principale per cui questo gas non è sempre stato utilizzato è che il gas R290 rientra nella classificazione dei fluidi pericolosi in quanto è infiammabile. Il gas R290 rappresenta una soluzione innovativa e sostenibile per il settore della refrigerazione e del condizionamento.
Pompe di Calore a Propano: Vantaggi
Il vantaggio principale della tecnologia a pompe di calore a propano è che sono rispettose dell'ambiente grazie al basso GWP del gas, rispettando in pieno il regolamento europeo sugli F-Gas. Il R290, inoltre, è caratterizzato da ottime proprietà termodinamiche, elevate efficienze (quindi prestazioni) ed è disponibile in natura, con conseguenti bassi costi di produzione.
Le nuove pompe di calore monoblocco Viessmann Vitocal 250-A e Vitocal 252-A utilizzano refrigerante "verde" R290 (propano) estremamente ecologico con un GWP (Global Warming Potential) particolarmente basso, solo 3. In queste soluzioni l'intero circuito frigorifero è alloggiato nell'unità esterna, quindi il refrigerante è sempre fuori casa. Come ogni gas refrigerante, il propano è soggetto a requisiti di sicurezza.
R32 vs R290: Un Confronto Dettagliato
In un mondo sempre più concentrato sull’efficienza energetica e sulla sostenibilità, la scelta del refrigerante giusto per sistemi di refrigerazione e condizionamento diventa cruciale. I gas refrigeranti come il R32 e il R290 stanno emergendo come soluzioni popolari, ciascuno con i suoi punti di forza e limitazioni.
Il R32, conosciuto per il suo basso GWP rispetto ad altri HFC tradizionali, è diventato una scelta popolare soprattutto in ambito domestico per i nuovi sistemi di climatizzazione in pompa di calore; mentre il R290, noto anche come propano, è apprezzato per il suo GWP quasi nullo e per essere un’opzione ecologica per refrigerazione commerciale e industriale.
La scelta tra questi due gas dipende da vari fattori tecnici e normativi, sottolineando l’importanza di selezionare il gas non solo per la massima efficienza, ma anche per la minimizzazione dell’impatto ambientale.
R32: Pro e Contro
Il R32 (Difluorometano) è noto per il suo relativo basso Potenziale di Riscaldamento Globale di 675, che è significativamente inferiore rispetto ad altri refrigeranti tradizionali come il R410A. Il R32 è un componente puro, il che elimina la necessità di miscelazione con altri gas e facilita il processo di riciclo al termine del suo ciclo di vita. Queste caratteristiche rendono il R32 una scelta popolare per i nuovi sistemi di climatizzazione, in particolare in quelle realtà che richiedono un bilanciamento tra efficienza e responsabilità ambientale.
R290: Pro e Contro
Al contrario, il R290 ha un Potenziale di GWP di 3, ovvero quasi nullo, posizionandolo come una delle opzioni più ecologiche disponibili. È un idrocarburo naturale e non contribuisce all’impoverimento dell’ozono (ODP = 0). Queste proprietà rendono il R290 particolarmente attraente per l’uso in ambito commerciale e industriale dove la sostenibilità è una priorità critica. Tuttavia, il suo uso richiede precauzioni aggiuntive a causa della sua infiammabilità.
La scelta tra R32 e R290 dovrebbe considerare non solo le esigenze di risparmio, quindi di efficienza, ma anche i requisiti di sicurezza, le normative locali, e gli impatti ambientali a lungo termine. La comprensione delle loro proprietà può aiutare i progettisti e gli ingegneri a selezionare il gas più adatto in base al contesto specifico di utilizzo e agli obiettivi di sostenibilità dell’installazione.
Tabella Comparativa dei Gas
| Nome GAS | R-410 A | R-32 | R-290 |
|---|---|---|---|
| Composizione | Miscela 50% R-21 e 50% R-125 | Puro R-32 (Nessuna Miscela) | Propano puro al 99,9 (Nessuna Miscela) |
| GWP (Potenziale di riscaldamento globale) | 2087,5 | 675 | 3 |
| ODP (Potenziale di impoverimento dell’Ozono) | 0 | 0 | 0 |
| ASHRAE (Indice di tossicità, infiammabilità e pericolosità) | A1 | A2 | A3 |
Efficientamento Energetico e Impatto Ambientale
L’efficienza energetica di un refrigerante è un parametro critico che incide direttamente sui costi energetici di gestione dei sistemi di climatizzazione e refrigerazione. Il R32, noto per il suo moderato Potenziale di Riscaldamento Globale di 675, offre una buona efficienza, rendendolo preferibile in molte costruzioni moderne che richiedono un bilanciamento tra performance e impatto ambientale minore. Grazie alla sua alta capacità termica e alla ridotta quantità necessaria per ottenere la stessa resa termica rispetto ad altri gas, il R32 può ridurre significativamente il consumo di energia.
D’altra parte, il R290, con un GWP quasi nullo (3), rappresenta una scelta eccezionalmente efficiente dal punto di vista energetico per l’impiego in quelle realtà che siano in grado di gestire le sue proprietà infiammabili con sicurezza. È particolarmente valorizzato nei settori che richiedono grandi volumi di fluido refrigerante, come il settore frigorifero industriale e commerciale, dove il suo impiego può comportare una riduzione sostanziale dei costi energetici a lungo termine, oltre a benefici ambientali notevoli.
L’impatto del R32, sebbene sia inferiore rispetto a quelli tradizionali, solleva comunque preoccupazioni in termini di emissioni di gas serra. Questo aspetto spinge il settore verso sistemi che usino gas con un G.W.P. ancora più basso come il R290, il quale offre un impatto quasi nullo sul riscaldamento del Pianeta.
Normative sui Refrigeranti
Le leggi attuali e le prospettive future sulla regolamentazione energetica degli impianti di refrigerazione sono cruciali per orientare le decisioni in ambito HVAC, specialmente riguardo all’uso di R32 e R290. Questi regolamenti sono principalmente progettati per mitigare l’impatto ambientale, promuovere la sicurezza nell’uso di questi gas e guidare l’industria verso pratiche più sostenibili.
Il R32, essendo un idrofluorocarburo (HFC), è soggetto a regolamenti specifici che mirano a ridurre l’uso di sostanze con alto GWP. In Europa, il regolamento F-Gas impone limiti rigorosi sull’uso di HFCs, e simili regolamenti sono in vigore in molte altre parti del mondo.
Per quanto riguarda il R290, la situazione è un po’ diversa data la sua classificazione come idrocarburo. Nonostante il suo bassissimo GWP, le preoccupazioni riguardano principalmente la sua infiammabilità. Pertanto, le leggi per l’impiego del R290 tendono a concentrarsi più sulla sicurezza e sulle misure di protezione necessarie durante l’installazione e la manutenzione dei sistemi di riscaldamento che lo impiegano. Inoltre, vi sono direttive specifiche che regolano la dimensione massima delle cariche per minimizzare i rischi.
Le legislazioni a livello globale, come l’Emendamento di Kigali al Protocollo di Montreal, stanno spingendo per una riduzione progressiva dell’uso di tutti quei gas che presentano un alto GWP e promuovendo l’adozione di alternative più ecologiche come il R290.
Dati provenienti da recenti studi sulla refrigerazione individuano la grande distribuzione alimentare quale maggior causa nelle emissioni di F-Gas. Proprio questo settore, altamente energivo, sembra essere oggetto di una serie di necessità innovative tra cui: il condizionamento dell’aria dei supermercati, il risparmio energetico, la produzione di energia da fonti rinnovabili, ma anche l’incremento nell’uso di sistemi di refrigerazione a basso impatto ambientale.
Punti Chiave delle Normative
- Regolamento F-Gas dell’Unione Europea: Limitazioni alla vendita e all’uso, obblighi di controllo delle perdite, requisiti di certificazione per il personale, riciclaggio e recupero.
- Protocollo di Montreal e l’Emendamento di Kigali: Riduzione fasata, sostegno per i paesi in via di sviluppo, obiettivi di riduzione.
- Leggi nazionali e locali: Requisiti di sicurezza per il R290, regolamenti edilizi e di sicurezza.
Considerazioni Pratiche per la Scelta del Refrigerante
La scelta del refrigerante appropriato per un sistema di riscaldamento non dipende solo dalle caratteristiche intrinseche dei gas utilizzati, ma anche da una serie di fattori tecnici e legislativi che possono influenzare significativamente l’efficienza e la sicurezza dell’impianto. Ecco alcuni suggerimenti pratici per aiutarti a scegliere tra R32 e R290:
- Valutare le specifiche tecniche del sistema: Capacità di raffreddamento necessaria, design del sistema.
- Considerare le disposizioni legislative vigenti: Conformità normativa, implicazioni legali.
- Analizzare il consumo energetico: Efficienza energetica, costi operativi.
- Sicurezza e implicazioni ambientali: Sicurezza, ambiente.
Pompe di Calore R290: Un'Alternativa Ecologica
Le pompe di calore con R290 (propano) rappresentano una soluzione di riscaldamento a basse emissioni di carbonio, in grado di soddisfare il fabbisogno di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria delle abitazioni. Oltre a essere un refrigerante a basso GWP (Global Warming Potential), questo gas refrigerante si rivela particolarmente efficace in termini di efficienza energetica.
Limiti e Opportunità dell'R290
I limiti dell’R290 esistono, ma è bene considerare le opportunità. Tutto parte dal nuovo Regolamento F-Gas, ma è un percorso cominciato ben prima, con il Protocollo di Montreal e, successivamente, con il protocollo di Kyoto. Già da allora si è proceduto a conciliare la necessità di gas refrigeranti performanti con la finalità di tutelare il nostro Pianeta, prima salvaguardando lo strato di ozono e poi volendo ridurre quanto più possibile i gas effetto serra.
Come operatori del settore, siamo stati abituati per anni a lavorare con gas A1, quindi non tossici e non infiammabili, operando nel rispetto delle norme con relativa tranquillità, contando su parametri tutto sommato non così stringenti. Molti di essi sono già in via di sostituzione in quanto hanno un potenziale di riscaldamento globale (GWP) troppo alto.
Il propano (R290) su questo aspetto è un’alternativa molto interessante. Tuttavia, come detto, è un gas A3, scarsamente tossico, ma altamente infiammabile. Questo ambia completamente l’approccio progettuale e installativo anche solo rispetto a pochi anni fa.
Per quanto riguarda le modalità progettuali e installative delle pompe di calore R290, si può contare su due norme, la serie EN 378 e la EN IEC 60335-2-40:2023, che forniscono diverse indicazioni su come progettare, installare e mantenere le macchine che contengono gas tra cui R290.