Quando non è possibile installare le Pompe di Calore con R290?

Le pompe di calore stanno diventando una scelta sempre più popolare per il riscaldamento e il raffreddamento di edifici residenziali e commerciali, grazie alla loro efficienza energetica e al basso impatto ambientale. Tra i vari refrigeranti utilizzati, l'R290, noto anche come propano, ha guadagnato attenzione per le sue eccellenti proprietà termodinamiche e il basso GWP (Global Warming Potential). Tuttavia, l'uso dell'R290 non è sempre possibile o consigliabile. Questo articolo esplora le situazioni in cui l'adozione di pompe di calore con R290 non è fattibile o presenta significativi svantaggi.

Normative di Sicurezza

1. Limiti Normativi

Le normative di sicurezza rappresentano uno dei principali ostacoli all'adozione dell'R290 come refrigerante. Il propano è altamente infiammabile, il che pone restrizioni rigorose sulla quantità di refrigerante che può essere utilizzata in un sistema di climatizzazione o riscaldamento. La normativa EN 378 impone limiti sulla carica massima di refrigerante infiammabile in ambienti occupati. Questi limiti variano ma generalmente sono molto più bassi rispetto ai refrigeranti non infiammabili.

2. Zone di Rischio di Esplosione

In ambienti classificati come Zone di Rischio di Esplosione (ATEX in Europa), l'uso dell'R290 è severamente regolamentato o proibito. Questo include industrie chimiche, impianti di raffinazione del petrolio, magazzini di gas infiammabili e altri luoghi dove il rischio di esplosione è elevato. In tali contesti, l'uso di refrigeranti non infiammabili o a bassa infiammabilità è spesso l'unica opzione consentita.

Limitazioni Tecniche

3. Capacità di Raffreddamento e Riscaldamento

Le pompe di calore che utilizzano R290 possono avere limitazioni in termini di capacità di raffreddamento e riscaldamento, soprattutto in applicazioni di grandi dimensioni. Mentre l'R290 è efficiente per sistemi di piccole e medie dimensioni, i limiti di carica imposti per motivi di sicurezza possono rendere difficile la progettazione di sistemi più grandi senza compromettere le prestazioni o la sicurezza.

4. Necessità di Componenti Speciali

A causa della natura infiammabile dell'R290, le pompe di calore devono essere progettate con componenti speciali che minimizzino il rischio di fughe e accensioni accidentali. Questo include componenti elettrici antideflagranti, sensori di rilevamento di fughe di gas e sistemi di ventilazione forzata per evitare l'accumulo di gas infiammabili. Tali componenti aumentano i costi di produzione e manutenzione, rendendo l'R290 meno competitivo rispetto ad altri refrigeranti in alcune applicazioni.

Ambienti Residenziali e Commerciali

5. Spazi Confinati

In ambienti residenziali o commerciali con spazi confinati, l'uso dell'R290 può rappresentare un rischio significativo. In caso di fuga di gas, il propano può accumularsi rapidamente e raggiungere concentrazioni infiammabili. Questo è particolarmente pericoloso in cantine, soffitte, o piccoli locali tecnici senza adeguata ventilazione. In questi casi, è spesso preferibile utilizzare refrigeranti non infiammabili come l'R410A o l’R32.

6. Edifici Pubblici e Aree ad Alta Frequentazione

Negli edifici pubblici come scuole, ospedali e centri commerciali, le normative di sicurezza sono ancora più rigorose. La presenza di un gran numero di persone aumenta il rischio associato a un'eventuale fuga di gas. Di conseguenza, le autorità locali spesso vietano l'uso di refrigeranti infiammabili in tali ambienti, favorendo invece l'uso di alternative più sicure.

Considerazioni Ambientali

7. Impatto Ambientale della Produzione e Smaltimento

Sebbene l'R290 abbia un basso GWP, il processo di produzione e smaltimento del propano può avere un impatto ambientale significativo. La produzione di propano è legata all'industria petrolifera e del gas naturale, che ha notoriamente un'impronta di carbonio elevata. Inoltre, lo smaltimento di sistemi contenenti R290 richiede procedure specifiche per evitare rischi di esplosione, aggiungendo ulteriori complessità e costi.

8. Fuga di Gas e Effetti Locali

In caso di fuga, l'R290 non solo rappresenta un rischio di incendio, ma può anche avere effetti negativi sull'ambiente locale. Sebbene il propano si disperda rapidamente nell'atmosfera, elevate concentrazioni locali possono essere dannose per la vegetazione e la fauna. Inoltre, in spazi chiusi, una fuga può creare un'atmosfera potenzialmente letale per gli esseri umani e gli animali. Viene così definita una zona di pericolo che si intende identificata in un’area circoscritta attorno alla macchina in cui si ha, in caso di perdita di gas refrigerante, la formazione per un breve periodo di un’atmosfera infiammabile.

Le zone di pericolo non devono contenere alcuna sorgente di innesco, tra cui:

• gas e spray infiammabili, polveri auto-innescanti;
• apparecchi elettrici che non siano idonei all’utilizzo in aree potenzialmente esplosive (zona 2 secondo direttiva 89/391);
• fiamme libere, superfici riscaldate (temperatura superficiale massima di 360°C) e lavorazioni a caldo; deve essere imposto il divieto di fumare, anche per le sigarette elettroniche;
• scintille, cariche elettrostatiche, effetti di fulminazione diretti e indiretti, correnti parassite e protezioni catodiche;
• fonti di innesco dovute a processi a distanza (radiazioni ionizzanti e non ionizzanti);
• sorgenti elettriche permanenti (interruttori, lampade, ecc.) o altre possibili cause di innesco;

In aggiunta, le zone di pericolo NON devono:

• contenere luoghi o elementi potenzialmente pericolosi come pozzi, botole, tombini, aperture verso la rete fognaria e altre aperture verso luoghi e locali interrati (ad esempio garage), scarichi fluviali, elettrodotti, depositi infiammabili, impianti elettrici, ecc.;
• includere porte, finestre o vetrate, per impedire il possibile rientro del gas all’interno dell’edificio;
• estendersi verso proprietà residenziali limitrofe, zone adibite a parcheggio, luoghi ad accesso pubblico, strade o ferrovie.

Queste normali avvertenze sono necessarie per poter utilizzare nel modo corretto queste pompe di calore che attualmente sono le più performanti sul mercato e che permettono di avere le detrazioni più alte disponibili.

Alternative all'R290

11. Refrigeranti Non Infiammabili

Per le applicazioni in cui l'uso dell’ R290 non è possibile, esistono numerose alternative non infiammabili. L’R410A, sebbene abbia un GWP più elevato, è ampiamente utilizzato grazie alla sua sicurezza e facilità di gestione. L’R32, con un GWP inferiore rispetto all’R410A, sta guadagnando popolarità come compromesso tra prestazioni ambientali e sicurezza.

12. Refrigeranti Naturali Alternativi

Altri refrigeranti naturali, come l'ammoniaca (R717) e l'anidride carbonica (R744), offrono soluzioni alternative all'R290. L'ammoniaca è altamente efficiente e non contribuisce al riscaldamento globale, ma è tossica e corrosiva, il che limita il suo uso a specifiche applicazioni industriali. L'anidride carbonica ha un GWP trascurabile ed è sicura da usare in molte applicazioni, ma richiede pressioni operative elevate che possono complicare la progettazione del sistema.

Conclusioni

L'R290 è un refrigerante con molte qualità positive, tra cui un basso impatto ambientale e buone proprietà termodinamiche. Tuttavia, la sua infiammabilità presenta una serie di sfide che limitano la sua adozione in molte applicazioni. Normative di sicurezza stringenti, limitazioni tecniche, e considerazioni ambientali e logistiche rappresentano ostacoli significativi. Mentre l'R290 può essere una scelta eccellente per sistemi di piccole e medie dimensioni in ambienti ben ventilati e non classificati come Zone a Rischio di Esplosione, altre applicazioni richiederanno refrigeranti alternativi. La continua innovazione nel settore dei refrigeranti è essenziale per bilanciare sicurezza, efficienza energetica e sostenibilità ambientale.