"Tutto per le applicazioni retail CO2" compendium
Pur essendo stato utilizzata già agli inizi del ‘900 l'anidride carbonica ha visto affermarsi il proprio utilizzo come refrigerante solo negli ultimi anni. Questo è dovuto al crescente interesse per i fluidi naturali e alle normative che, specialmente in Europa vanno nella direzione della limitazione dell'utilizzo dei refrigeranti sintetici.
La grande disponibilità, anche come prodotto di scarto di altri processi fa della CO2 un refrigerante dal costo nettamente inferiore a quello dei fluidi tradizionali. Al vantaggio economico si aggiungono anche il limitato potere inquinante (GWP=1, nessun impatto sull'ozono atmosferico), l'assenza di pericoli legati a tossicità o infiammabilità e la non necessità di riciclare il gas alla fine della vita dell'impianto.
La CO2 presenta diversi caratteristiche termodinamiche, che in numerose applicazioni possono costituire dei vantaggi grazie ai quali può competere alla pari con i refrigeranti tradizionali.
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La principale differenza tra l'anidride carbonica e i fluidi sintetici è che il punto critico si trova a 31.1 °C, quindi a una temperatura che può essere raggiunta facilmente in diverse parti del pianeta. Al punto critico si ha l'eguaglianza tra le densità del liquido e del vapore saturi e, per temperature superiori, non si ha più differenza tra i due stati e si parla di fase supercritica. Di conseguenza la pressione e la temperatura non sono più legate tra loro, obbligando ad alcuni accorgimenti per mantenerle sotto controllo, ottimizzare lo scambio termico e massimizzare l'efficienza. |
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Tipi di ciclo |
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Dalla letteratura si ha che la temperatura critica per la CO2 è all'incirca 31°C (87°F) e la pressione critica, sempre all'incirca, è pari a 73barg (1045psig). |
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L'applicazione più semplice per l'anidride carbonica come refrigerante è quella subcritica: si utilizza la CO2 in un ciclo secondario di bassa temperatura, sia esso a compressione di vapore (ciclo in cascata) o sia un anello di CO2 liquida con una pompa di circolazione. Il ciclo primario è affidato a un fluido refrigerante tradizionale e ha il compito di mantenere la temperatura di condensazione del ciclo a CO2 al di sotto del punto critico, generalmente tra -5 e -10 °C. |
È possibile anche l'utilizzo di un ciclo a CO2 che scambia calore con l'ambiente esterno (aria o acqua). In questo caso si deve parlare di ciclo transcritico dal momento che in qualche fase dell'anno la temperatura ambiente sarà prossima o superiore al punto critico di 31.1 °C. Ciò comporta la fase in cui il gas compresso viene raffreddato, tale fase non corrisponde ad una transizione a temperatura di "condensazione" costante. |
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