Refrigeranti infiammabili: componenti, ATEX e misure di sicurezza

La crescente diffusione di refrigeranti infiammabili sta modificando profondamente la progettazione dei sistemi di refrigerazione. R290, R32 e altri fluidi classificati A2L, A2 o A3 permettono di ridurre il GWP, ma richiedono una valutazione più attenta di componenti, possibili fonti di accensione, carica di refrigerante e misure di mitigazione.

Le indicazioni tecniche più recenti chiariscono proprio come interpretare i requisiti applicabili a valvole, scambiatori, compressori, controlli elettronici ed elettromeccanici utilizzati nei sistemi a compressione di vapore con refrigeranti infiammabili. Un punto particolarmente importante riguarda l’ATEX: utilizzare un refrigerante infiammabile non significa automaticamente che ogni componente dell’impianto debba essere certificato ATEX.

Per costruttori, progettisti e installatori diventa quindi fondamentale distinguere tra requisiti del singolo componente, valutazione del rischio dell’intero sistema e misure aggiuntive necessarie nelle specifiche condizioni di installazione.

Refrigeranti infiammabili: la sicurezza parte dalla valutazione del sistema

La presenza di un refrigerante infiammabile non può essere gestita semplicemente sostituendo un componente con una versione dichiarata compatibile con il nuovo fluido.

Il punto di partenza rimane la valutazione del rischio dell’intero sistema frigorifero, considerando architettura, quantità di refrigerante, posizione dell’apparecchiatura, accessibilità degli ambienti e possibili conseguenze di una perdita.

Gli standard di sicurezza definiscono infatti requisiti relativi a:

• competenze del personale;
• limiti di carica del refrigerante;
• temperature superficiali;
• prevenzione delle fonti di accensione;
• caratteristiche dell’installazione;
• gestione di eventuali perdite.

I limiti di carica, in particolare, non dipendono soltanto dal refrigerante utilizzato. Possono variare in funzione della configurazione del sistema, del luogo di installazione, delle persone che possono accedere all’ambiente e della destinazione d’uso dell’apparecchiatura.

La responsabilità finale della sicurezza rimane quindi in capo a chi progetta e realizza il sistema, che deve verificare la corretta applicazione dei componenti e la conformità dell’insieme alle norme e alle prescrizioni applicabili.

Componenti compatibili: non basta guardare il refrigerante

Compressori, valvole, scambiatori e dispositivi elettronici devono essere qualificati per le effettive condizioni di funzionamento.

Con un refrigerante infiammabile acquistano particolare importanza almeno tre aspetti: pressione, temperatura superficiale e possibilità che il componente costituisca una fonte di accensione.

La classificazione prevista per le apparecchiature in pressione può inoltre cambiare in funzione di pressione, dimensione del componente e gruppo del fluido, influenzando i requisiti applicabili alla progettazione e alla verifica dei materiali.

Per i componenti che potrebbero entrare in contatto con refrigerante disperso, occorre inoltre valutare l’eventuale presenza di superfici calde, archi elettrici, scintille o altri fenomeni in grado di innescare una miscela infiammabile.

Il costruttore del componente deve quindi definire chiaramente:

• refrigeranti compatibili;
• campo di applicazione;
• pressioni ammissibili;
• condizioni di installazione;
• eventuali limitazioni;
• certificazioni o approvazioni necessarie.

La scelta del componente non può essere separata dalla sua posizione all’interno dell’impianto e dallo scenario di perdita considerato.

ATEX: non tutti gli impianti con R290 o A2L diventano zone ATEX

Uno degli aspetti più delicati riguarda proprio l’applicazione dei requisiti ATEX.

Un sistema frigorifero contenente un refrigerante infiammabile non genera automaticamente una zona ATEX permanente. Gli impianti frigoriferi sono normalmente progettati come sistemi a tenuta e, nelle applicazioni ordinarie, l’area circostante non viene necessariamente classificata come atmosfera potenzialmente esplosiva.

Richiedere indiscriminatamente componenti ATEX può quindi portare a una sovraspecificazione non sempre tecnicamente necessaria.

La situazione cambia quando, sulla base della valutazione del rischio o delle condizioni dell’installazione, viene effettivamente definita una zona ATEX.

Particolare attenzione è richiesta anche durante le operazioni di service, perché apertura del circuito, recupero o altre attività possono creare temporaneamente condizioni differenti rispetto al normale funzionamento.

In questi casi, i dispositivi destinati a rimanere alimentati in una zona classificata possono richiedere caratteristiche specifiche. Tra gli esempi rientrano:

• illuminazione di emergenza;
• sistemi di allarme;
• rilevatori di gas;
• ventilazione di emergenza.

Anche per i tecnici diventano importanti strumenti portatili adeguati alle condizioni nelle quali viene effettuato l’intervento.

Il punto centrale è quindi evitare due estremi: sottovalutare il rischio di infiammabilità oppure considerare automaticamente ogni apparecchiatura a R290 o A2L come un impianto interamente ATEX.

Gas detector, valvole e ventilazione per mitigare una perdita

Quando la sola progettazione del circuito non è sufficiente a mantenere il rischio entro i livelli previsti, possono essere introdotte specifiche misure di mitigazione.

L’obiettivo è individuare una perdita e intervenire prima che la concentrazione del refrigerante raggiunga il Lower Flammability Limit (LFL), cioè il livello minimo al quale una miscela di refrigerante e aria può propagare una fiamma.

Tra i principali dispositivi utilizzabili rientrano:

• valvole di intercettazione;
• rilevatori di refrigerante;
• ventilatori di emergenza;
• sistemi di circolazione dell’aria.

Un gas detector può, ad esempio, rilevare l’aumento della concentrazione di refrigerante e attivare la ventilazione oppure comandare l’arresto di determinati componenti e la chiusura delle valvole di sezionamento.

In un involucro ventilato, il sistema può essere progettato in modo da mantenere il refrigerante eventualmente disperso confinato e convogliarlo verso l’esterno, evitando che raggiunga concentrazioni pericolose nell’ambiente occupato.

Le misure di mitigazione diventano quindi parte integrante della progettazione e non semplici accessori aggiunti successivamente.

Dal componente all’intero sistema frigorifero

La transizione verso R290, A2L e altri refrigeranti infiammabili richiede in definitiva un cambio di prospettiva.

Non esiste un singolo componente in grado di rendere automaticamente sicuro l’impianto. La sicurezza nasce dall’interazione tra refrigerante, carica, componenti, ambiente di installazione, controllo, ventilazione e modalità di manutenzione.

Le applicazioni interessate possono essere molto diverse: chiller a R290, apparecchiature commerciali autonome, unità condensanti remote, sistemi split e multisplit, rooftop ed equipaggiamenti installati all’interno di involucri ventilati.

Per la refrigerazione professionale questo significa che la diffusione dei refrigeranti a basso GWP dovrà essere accompagnata da una capacità sempre maggiore di progettare il rischio, anziché limitarsi alla semplice sostituzione del fluido.