Il refrigerante della pompa di calore è sicuro?

Il governo federale crede pompe di calore sono il futuro del riscaldamento domestico, tanto che l'Inflation Reduction Act del 2022 prevede un credito d'imposta ai proprietari di casa che ne installano una nuova. Le pompe di calore non bruciano combustibili fossili e consumano una frazione dell'energia dei forni elettrici.

Ma questo non vuol dire che le pompe di calore non abbiano alcun impatto sull'ambiente. Lo fanno ancora, soprattutto perché usano il refrigerante.

In passato, i refrigeranti per frigoriferi e condizionatori d'aria hanno dimostrato di avere un effetto negativo sull'ambiente. Nel 1987, un trattato internazionale chiamato Protocollo di Montreal ha vietato l'uso dei refrigeranti più comunemente usati in quel momento. Si scopre che le sostanze chimiche contenute in questi refrigeranti erano parzialmente responsabili dell'esaurimento di lo strato di ozono nell'atmosfera terrestre e i "buchi di ozono" stagionali al nord e al sud Poli.

I refrigeranti che sono arrivati ​​dopo il Protocollo di Montreal non danneggiano lo strato di ozono, ma ne hanno comunque un po' impatti ambientali negativi. Di conseguenza, lo sviluppo del refrigerante perfetto è un lavoro in corso. Finora, nessuno ha sviluppato un refrigerante senza alcuni problemi di sicurezza. Ciò non dovrebbe impedire a nessuno di installare a pompa di calore, però, perché i vantaggi della tecnologia superano di gran lunga i rischi.

Cos'è un refrigerante?

Il refrigerante in un condizionatore d'aria, frigorifero o pompa di calore è un composto che circola all'interno delle serpentine di refrigerazione. Il refrigerante è in grado di trasferire il calore da un luogo all'altro, nel caso di a pompa di calore, dall'interno all'esterno. Nessun sistema di refrigerazione funzionerebbe senza refrigerante.

Il refrigerante utilizzato in un impianto a pompa di calore deve avere diverse qualità:

• Basso punto di ebollizione;
• Non tossico;
• Non infiammabile;
• Elevato potenziale di assorbimento del calore;
• Effetto zero sullo strato di ozono; E
• Basso potenziale di riscaldamento globale.

Esistono quattro classi comuni di refrigeranti: clorofluorocarburi (CFC), idroclorofluorocarburi (HCFC), idrofluorocarburi (HFC) e idrofluoroolefine (HFO). I CFC e gli HCFC contengono cloro, che è la sostanza chimica responsabile dell'esaurimento dell'ozono, ed entrambi sono stati gradualmente eliminati o sono in fase di eliminazione. La maggior parte dei refrigeranti moderni sono HFC, HFO o una combinazione dei due.

Il refrigerante della pompa di calore è sicuro?

Pompe di calore fabbricati prima del 2010 sono stati caricati con refrigerante R-22, un HCFC che è in fase di eliminazione a causa del suo effetto sullo strato di ozono. Se si dispone di un vecchio sistema a pompa di calore, è possibile, a seconda del modello, essere in grado di sostituire il refrigerante R-22 con un R-410A più sicuro. Se continui a utilizzare il tuo sistema con R-22, non potrai ricaricarlo dopo il 2030, quando entrerà in vigore la fase finale della sua eliminazione graduale.

L'R-410A è un HFC che non ha alcun potenziale di riduzione dell'ozono. È venduto con i marchi Gentron AZ-20, Suva 410A e Puron. Impianti a pompa di calore prodotti dopo il 2010 sono già caricati con R-410A. Sebbene l'R-410A non abbia alcun effetto sullo strato di ozono, ha un potenziale di riscaldamento globale. Per questo motivo, è anche in procinto di essere gradualmente eliminato dall'EPA.

A partire dal 2023, il refrigerante utilizzato nei nuovi sistemi di climatizzazione e pompa di calore è l'R-454B, un composto HFO. Non può essere utilizzato in sistemi progettati per R-410A. Ha un basso potenziale di riscaldamento globale e nessun potenziale di riduzione dell'ozono, ma sfortunatamente è leggermente infiammabile.

Finora, sembra che non si possa avere tutto in termini di sicurezza. Ma la tecnologia è in rapida evoluzione e nei prossimi anni ci saranno senza dubbio nuovi sviluppi nei refrigeranti per pompe di calore.

L'evoluzione dei refrigeranti

Nel 1800, quando le persone usavano le ghiacciaie per mantenere il cibo freddo, il professore di ingegneria tedesco Carl von Linde ha brevettato il primo sistema di refrigerazione basato sull'espansione e la contrazione di un refrigerante. Quello che usava era l'ammoniaca, e molti frigoriferi successivi usavano anche ammoniaca o sostanze chimiche come il cloruro di metile e l'anidride solforosa. Queste sostanze chimiche sono tossiche, infiammabili e sono state responsabili di molti incidenti.

Nel 1928, un ingegnere che lavorava per la General Motors, inventò una classe di composti "miracolosi" completamente inerti per sostituire queste sostanze chimiche pericolose. Erano conosciuti come clorofluorocarburi perché contenevano carbonio, fluoro, idrogeno e cloro. Questo composto è stato commercializzato da DuPont con il marchio Freon.

Il freon divenne ampiamente utilizzato fino al 1970, quando James Lovelock (noto per aver promosso il Ipotesi Gaia) è stato in grado di rilevare molecole di queste sostanze che fluttuano nell'atmosfera. Poco dopo, gli scienziati hanno rilevato il monossido di cloro nella stratosfera. L'unico modo per arrivarci era se i CFC ricchi di cloro non riuscivano a disintegrarsi nella bassa atmosfera e migravano verso l'atmosfera superiore e reagivano con l'ozono.

Quella era una gigantesca bandiera rossa e i CFC furono banditi subito dopo.

Mentre i CFC venivano gradualmente eliminati, gli scienziati hanno sviluppato una serie di alternative, tra cui HFC e HCFC, ma anche loro sono ritenuti dannosi per l'ambiente, in particolare perché sono gas serra, e alcuni sono leggermente infiammabili. Gli HFO sono lo sviluppo più recente. Sono formati da atomi di idrogeno, fluoro e carbonio e hanno un potenziale di riduzione dell'ozono pari a zero e un basso potenziale di riscaldamento globale. Data la possibilità che in futuro si scopra che gli HFO presentano alcuni svantaggi ambientali ancora sconosciuti, esiste anche un movimento verso l'utilizzo di composti presenti in natura come anidride carbonica, isobutano e propano - e ancora una volta, ammoniaca - come refrigeranti.

Chris Deziel è attivo nel settore edile da oltre 30 anni. Ha contribuito a costruire da zero una piccola città nel deserto dell'Oregon e ha contribuito a fondare due società di architettura paesaggistica. Ha lavorato come falegname, idraulico e rifinitore di mobili. Deziel scrive articoli fai-da-te dal 2010 e ha lavorato come consulente online, più recentemente con il servizio Pro Referral di Home Depot. Il suo lavoro è stato pubblicato su Landlordology, Apartments.com e Hunker. Deziel ha anche pubblicato contenuti scientifici ed è un appassionato musicista.