Architetture CO₂ nella refrigerazione: confronto tra sistemi booster, cascade e secondary loop

Nel percorso di transizione verso una refrigerazione a basse emissioni, la CO₂ (R744) si è affermata come uno dei refrigeranti naturali più utilizzati nella refrigerazione commerciale e industriale. Il suo GWP pari a 1, la disponibilità globale e le buone prestazioni termodinamiche la rendono una soluzione concreta per rispondere alle crescenti esigenze normative e ambientali del settore HVAC/R.

Oggi, la vera differenza non è più nella scelta del refrigerante, ma nella configurazione impiantistica: le diverse architetture CO₂ consentono infatti di adattare il sistema alle condizioni climatiche, ai carichi termici e agli obiettivi energetici dell’impianto.

Le principali architetture CO₂ a confronto

Le architetture CO₂ più diffuse – booster, cascade e secondary loop – si distinguono per struttura, complessità e campo di applicazione. La scelta della soluzione più idonea richiede un’attenta valutazione delle condizioni operative e delle prestazioni richieste.

In sintesi, le caratteristiche principali delle tre architetture possono essere così riassunte:

• Sistema cascade: utilizza due circuiti refrigeranti separati, uno dei quali impiega CO₂ per le basse temperature. Garantisce buone prestazioni anche in climi caldi, grazie al funzionamento subcritico del circuito CO₂, ma comporta una maggiore complessità impiantistica e costi di installazione più elevati.
• Sistema booster: impiega esclusivamente CO₂ per temperature medie e basse, semplificando la progettazione e riducendo l’impatto ambientale. È oggi la soluzione più diffusa nella refrigerazione commerciale e nella GDO, soprattutto nei contesti europei, anche se nei climi più caldi richiede soluzioni avanzate come ejector o compressione parallela per mantenere elevata l’efficienza.
• Sistema secondary loop: prevede l’utilizzo della CO₂ come fluido secondario pompato. Riduce la carica di refrigerante primario e migliora la sicurezza, ma presenta rendimenti inferiori rispetto ad altre architetture a causa delle perdite legate al circuito di pompaggio.

Aspetti tecnici e competenze richieste

L’adozione della CO₂ come refrigerante comporta sfide progettuali e operative legate alle alte pressioni di esercizio e alla gestione del ciclo transcritico. Progettisti, installatori e manutentori devono disporre di competenze specifiche che includono il controllo preciso della pressione, la gestione del recupero di calore e l’ottimizzazione delle prestazioni in funzione della temperatura esterna.

Fondamentale è anche l’impiego di componenti certificati per CO₂ ad alta pressione e una formazione continua del personale tecnico, necessaria per operare in sicurezza e garantire la conformità alle normative europee. Un approccio integrato consente di ottenere impianti affidabili, efficienti e duraturi nel tempo.

Verso una refrigerazione più efficiente e decarbonizzata

La diffusione delle architetture CO₂ sta accompagnando il settore della refrigerazione verso modelli sempre più efficienti, sostenibili e competitivi. La possibilità di adattare l’architettura impiantistica alle specifiche condizioni operative consente di ridurre consumi energetici e costi di esercizio, migliorando al contempo la conformità ambientale degli impianti.

Per progettisti e operatori HVAC/R, la sfida è oggi quella di scegliere l’architettura più adatta, integrando soluzioni tecnologiche avanzate e competenze specialistiche per realizzare sistemi realmente sostenibili, sicuri e performanti nel lungo periodo.