De ce să alegeți CO2?
Considerații generale
În contextul preocupărilor actuale privind schimbările climatice şi al noilor reglementări europene privind agenţii frigorifici cu efect de seră, este necesară şi reconsiderarea agenţilor frigorifici naturali, cum sunt NH3 (R717) şi CO2 (R744), agenţi care prin comparaţie cu freonii utilizaţi în prezent în industria frigorifică, practic nu prezintă nici un impact asupra mediului ambiant. Potenţialul de încălzire globală (Global Warming Potential – GWP) al NH3 este 0 şi al CO2 este 1, în timp ce potenţialul de distrugere a stratului de ozon (Ozone Depletion Potential – ODP) este 0 pentru ambii agenţi, GWP al CO2 poate fi neglijat, când este utilizat în aplicaţii tehnice, deoarece acesta reprezintă un produs secundar din numeroase procese industriale.
În tabelul alăturat sunt prezentate valorile ODP şi GWP pentru câţiva agenţi frigorifici.
| Agent frigorific | ODP | GWP (100 ani) |
| R12 | 1 | 2400 |
| R22 | 0.05 | 1700 |
| R134A | 0 | 4300 |
| R404A | 0 | 3300 |
| R407A | 0 | 1600 |
| R410A | 0 | 2088 |
| R32 | 0 | 650 |
| R1234yf | 0 | 4 |
| R1233zd | 0 | 1 |
| R717 (NH3) | 0 | 0 |
| R718 (H20) | 0 | 0.2 |
| R744 (CO2) | 0 | 1 |
Atât NH3 cât şi CO2 se numără printre primele substanţe utilizate ca agenţi frigorifici, încă din anii 1850. În 2008 se propune o clasificare a agenţilor frigorifici în patru generaţii:
- Prima generaţie (orice funcţionează; whatever worked) (1830-1930): include atât NH3 cât şi CO2;
- A doua generaţie (siguranţă şi durabilitate – safety and durability) (1931-1990): este caracterizată prin trecerea la agenţii frigorifici de tip CFC, dar NH3 rămâne reprezentativ şi pentru această perioadă;
- A treia generaţie (protecţia ozonului – ozone protection) (1990-2010): propune agenţii de tip HCFC într-o perioadă de tranziţie şi cei de tip HFC pentru utilizarea pe termen lung, în contextul în care au apărut şi primele reglementări privind protecţia stratului de ozon. Agenţii naturali, printre care NH3 şi CO2 au început să fie reconsideraţi în această perioadă;
- A patra generaţie (încălzirea globală – global warming) (după 2010): înlăturarea agenţilor sintetici cu efect negativ asupra mediului. În acest context actual, atât NH3 cât şi CO2 sunt consideraţi printre cele mai viabile alternative.
Ciclurile frigorifice care funcţionează cu ambii agenţi sunt bine cunoscute şi noi îmbunătăţiri sunt implementate continuu, în special pentru CO2.
Caracteristici ale CO2
Co2 este un agent frigorific foarte cunoscut şi cu o tradiţie foarte îndelungată, nu este toxic,nu este inflamabil, este abundent (inclusiv în aerul ambiant) şi prezintă impact foarte redus asupra mediului ambiant în comparaţie cu alţiagenţi frigorifici.
CO2 este considerat o alternativă excelentă la NH3, mai ales în situaţiile în care toxicitatea şi inflamabilitatea reprezintă probleme care trebuie evitate. Aceste motive pot explica succesul CO2 în domenii ca industria auto sau aplicaţiile casnice şi comerciale. În ultima perioadă, CO2 a devenit un agent competitiv inclusiv în climatizare.
Principalul dezavantaj al CO2 este reprezentat de valoarea scăzută a temperaturii critice (tcr=31.06 ºC), care determină funcţionarea transcritică, sau supracritică în numeroase aplicaţii când condensarea devine imposibilă din cauza condiţiilor climatice. Faţă de NH3, eficienţa energetică a ciclurilor cu CO2 este mai redusă, mai ales în regim supracritic.
Instalația cu CO2
În toate cazurile în care datorită temperaturii prea ridicate a agentului de răcire (sursa caldă a ciclului frigorific), nu este posibilă condensarea CO2, ciclurile de funcționare a instalațiilor cu acest agent devin supracritice, respectiv funcționează la temperaturi şi presiuni mai mari decât cele ale punctului critic (tcr = 31.06 ºC; pcr = 73.834 bar). Temperatura maximă de condensare a CO2 este temperatura critică (≈ 31 °C).
Reprezentarea ciclului convențional (clasic) supracritic cu CO2