Gas refrigeranti e ambiente: il supporto della normativa

(Gas refrigeranti e ambiente: il supporto della normativa)

La norma attualmente in vigore, Cei En 60335-2-40:2005-06 «Sicurezza degli apparecchi elettrici d’uso domestico e similare – Parte 2: Norme particolari per le pompe di calore elettriche, per i condizionatori d’aria e per i deumidificatori», equivalente della norma Cenelec En 60335-2-40 del 2003 «Household and similar electrical appliances – Safety – Part 2-40: Particular requirements for electric heat pumps, air-conditioners and dehumidifiers», è in fase di revisione in seguito alle richieste avanzate dalla Commissione europea in merito alla graduale riduzione degli attuali fluidi frigorigeni appartenenti agli idrofluorocarburi (Hfc), che da circa una ventina di anni hanno sostituito i clorofluorocarburi (Cfc) e gli idroclorofluorocarburi (Hcfc), dannosi per la salute umana in quanto sostanze cosiddette “ozonolesive”. Queste sostanze sono tra i responsabili del “buco nell’ozono” stratosferico, il quale, come è noto, riduce sensibilmente la protezione degli essere umani e degli altri esseri viventi dalle radiazioni nocive ultraviolette (Uv) irradiate dal sole.

Il motivo per cui la Commissione europea ha richiesto una graduale riduzione degli Hfc è dovuto al fatto che questi fluidi frigorigeni, pur non incidendo particolarmente sullo strato di ozono, hanno tuttavia un elevato Gwp (global warming potential) o potenziale di riscaldamento globale, che esprime il contributo all’effetto serra e conseguenti cambiamenti climatici provocato da un gas confrontandolo con l’effetto della CO₂ (anidride carbonica), il cui potenziale di riferimento è pari a 1 in un orizzonte temporale, o intervallo di tempo, pari a 100 anni. Gli idrofluorocarburi Hfc sono, infatti, disciplinati dal regolamento (Ue) n. 517/2014 del Parlamento europeo e del Consiglio del 16 aprile 2014 sui gas fluorurati a effetto serra.

Per questo motivo che la direzione generale per l’ambiente della Commissione europea incoraggia e raccomanda l’utilizzo dei soli gas cosiddetti “naturali” (idrocarburi) o comunque aventi un Gwp minore a 150, tollerando temporaneamente quelli con un Gwp inferiore a 750.

L’orientamento dei costruttori

I produttori di condizionatori d’aria, ma anche di apparecchi refrigeranti in generale, per l’utilizzo negli apparecchi si sono orientati sui fluidi frigorigeni Hfc-32 (difluorometano), i quali hanno un Gwp quasi pari a 650-675, e stanno anche studiando l’impiego degli idrocarburi Hc; per gli apparecchi destinati al condizionamento stazionario o alla refrigerazione industriale lo studio è rivolto verso gli Hfo (idrofluoroolefine) aventi un Gwp molto basso, minore di 10. Ciononostante, anche se con gradi differenti, tutti questi fluidi frigorigeni sono infiammabili; di conseguenza, l’attuale norma Cei En60335-2-40, che ne limita considerevolmente l’utilizzo in ogni apparecchiatura, è in fase di revisione e a breve sarà sostituita da una sua nuova edizione in quanto si è reso necessario un adeguamento soprattutto per le apparecchiature di climatizzazione fisse, che normalmente risultano utilizzare una carica di gas refrigerante notevolmente superiore ai limiti attualmente previsti dalla norma.

Nel contempo, si è però anche appurato che gli Hfc e gli Hfo hanno un indice di infiammabilità basso, cioè la velocità di propagazione della fiamma è inferiore a 10 cm/s; per questo motivo, si è sentita la necessità di aggiungere, nell’evoluzione normativa della Cei En 60335-2-40, la classificazione dei fluidi refrigeranti A2L, fornendo un sistema per determinare i limiti di concentrazione massimi del refrigerante, dove A indica un refrigerante a bassa tossicità, 1 indica che non è infiammabile, 2L leggermente infiammabile, 2 infiammabile e 3 altamente infiammabile (vedere la tabella 1). Ciò in aggiunta a quelli classificati A1, A2 e AB, secondo la norma Iso 817:2014 «Refrigerants – Designation and safety classification» che stabilisce un sistema per assegnare una classificazione di sicurezza ai refrigeranti in base alla loro tossicità e ai dati di infiammabilità.

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Tabella 1

Esempi di fluidi frigorigeni A2L (bassa infiammibilità)

Un ulteriore fluido frigorigeno alternativo e di cui si sente spesso parlare è l’anidride carbonica CO_2, anche denominato R-744, che pur non essendo infiammabile, presenta tuttavia qualche difficoltà nell’utilizzo nei sistemi di climatizzazione domestici. La prima di queste è di carattere tecnico, ovvero il funzionamento in regime trascritico, o in cicli termodinamici che operano in condizioni al di sopra del punto critico di un fluido. Questo comporta l’ulteriore inconveniente dell’utilizzo della CO₂ in quanto è necessario ricorrere a pressioni di lavoro del circuito frigorigeno molto elevate e superiori a 10 MPa (quasi 4 volte quelle dell’Hfc-32).

L’evoluzione normativa

Tutte queste considerazioni sui gas refrigeranti fanno sì che la futura nuova edizione della norma En 60335-2-40, che deriverà dalla pubblicazione Iec 60335-2-40:2018, si adeguerà alle esigenze di carattere ambientale e a quelle dei costruttori di apparecchi per la climatizzazione senza tralasciare gli aspetti fondamentali della sicurezza degli stessi apparecchi. Infatti, mentre altre norme di apparecchi che utilizzano gas refrigeranti continueranno a mantenere un unico limite massimo di carica fissata in 150 g per qualsiasi apparecchiatura, o meglio, per ogni singolo circuito frigorifero, indipendentemente dal tipo di refrigerante infiammabile utilizzato, la nuova edizione della norma EN 60335-2-40 stabilirà sì un limite massimo per un’installazione senza restrizioni, ma questo dipenderà dal limite inferiore d’infiammabilità (LFL – lower flammability limit) del gas refrigerante utilizzato che, come è noto, differisce per ogni tipo di gas.

Se l’attuale norma Cei En 60335-2-40 stabilisce che il coefficiente moltiplicativo per la carica massima sia lo stesso indipendentemente dalla classe d’infiammabilità dei gas refrigeranti, la futura nuova edizione della norma prevederà che per i gas classificati A2L il limite massimo della carica di refrigerante m₁ sia pari a 6 volte il valore di Lfl attribuito al gas refrigerante preso in considerazione.

Per fare un esempio, se viene utilizzato un gas quale l’R-451A, il cui limite inferiore d’infiammabilità Lfl è pari a 0,323, è ammessa una sua carica massima m₁ fino a un valore di 1,938 kg (m₁ = 6 x 0,323 LFL). La stessa norma consentirà anche di derogare a questi limiti facendo subentrare il progettista dell’impianto, il quale dovrà verificare gli spazi disponibili e calcolare la carica massima ammissibile allorquando sull’apparecchiatura sia riportata la superficie minima dell’ambiente in m² all’interno del quale l’apparecchiatura potrà essere installata. In funzione della carica massima m₁ e dei limiti ambientali in m², dovranno essere anche verificate alcune condizioni addizionali presenti all’interno dell’ambiente nel quale verranno installate le apparecchiature tenendo presente se quest’ultimo sia o meno ventilato, se la ventilazione avvenga forzatamente o in condizioni naturali, se la ventilazione meccanica sia o meno controllata anche da un sensore di fughe di gas refrigerante e che potrebbe, quindi, intervenire in caso di fughe di gas bloccando il compressore dell’apparecchiatura, se l’ambiente sia interrato o valutando quale sia l’altezza alla quale verrà installata l’unità interna.

Il sottocomitato Cei Sc 59/61D

I membri del sottocomitato Cei Sc 59/61D “Condizionatori, pompe di calore e deumidificatori”, costituito all’interno del comitato Cei Ct 59/61 “Apparecchi utilizzatori elettrici per uso domestico e similare”, e mirror del Clc/Tc 61 e Iec/Tc 61/SC 61D, contribuiscono a formare la posizione nazionale italiana nell’attività normativa in ambito europeo e internazionale; quando necessario propongono norme su argomenti di interesse nazionale e contribuiscono alla loro preparazione nell’ambito della standardizzazione dei prodotti per la climatizzazione domestica.

La partecipazione attiva ai gruppi di lavoro internazionali dei membri del sottocomitato Cei Sc 59/61D è garantita a dimostrazione del loro impegno nel seguire e collaborare allo sviluppo normativo dei prodotti; in tabella 2 si elencano i gruppi di lavoro internazionali iIec ai quali si può accedere mediante la partecipazione al sottocomitato Cei Sc 59/61D.

Tabella 2

Gruppi di lavoro internazionali Iec

Nella tabella 3 si elencano le norme pubblicate Cei En di competenza del sottocomitato Cei Sc 59/61D.

Tabella 3

Le norme di competenza del sottocomitato Cei Sc 59/61D 

Conclusioni

Il lavoro qui descritto è un esempio distinto di come l’attività normativa sui prodotti segua un corso e un’evoluzione dettata sempre più spesso da esigenze di carattere ambientale. Lo scopo è quello di contribuire anche al raggiungimento di alcuni obiettivi sostenibili di sviluppo (Sdg) che Cenelec e Iec si sono impegnati nel perseguire proprio attraverso le norme, alle quali bisogna rispondere individuando le migliori soluzioni di carattere tecnico, cosicché si possa usufruire di pubblicazioni normative sempre aggiornate e al passo con le nuove tecnologie e sempre più rivolte agli aspetti ambientali.