Refrigeranti a basso GWP per pompe di calore: evoluzione normativa e prestazioni a confronto

Le pompe di calore sono protagoniste della transizione energetica per il riscaldamento e il raffrescamento di edifici residenziali, commerciali e industriali.

Tuttavia, la loro sostenibilità è fortemente condizionata dal tipo di refrigerante utilizzato.

Molti dei gas tradizionali appartengono alla famiglia degli HFC (idrofluorocarburi), caratterizzati da un alto GWP (Global Warming Potential), ovvero un indice che misura il potenziale di un gas serra di intrappolare calore nell'atmosfera rispetto alla CO₂. Più è alto il GWP, maggiore è l'impatto sul riscaldamento globale. In questo articolo esaminiamo le alternative a basso GWP, le normative di riferimento e le relative prestazioni.

Il ruolo del gas refrigerante nelle pompe di calore

Il gas refrigerante è l'elemento chiave che permette alla pompa di calore di trasferire energia termica da una sorgente (aria, acqua o terreno) all’ambiente interno. Questo avviene attraverso un ciclo termodinamico chiuso che prevede quattro fasi fondamentali: evaporazione, compressione, condensazione ed espansione.

Durante l’evaporazione, il refrigerante assorbe calore dalla sorgente esterna; dopo essere stato compresso e portato ad alta pressione e temperatura, cede calore all’ambiente da riscaldare durante la condensazione. Infine, si espande e il ciclo ricomincia.

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I vantaggi dei refrigeranti moderni risiedono nella loro capacità di operare con elevati rendimenti anche a basse temperature esterne, garantendo efficienza e comfort. Tuttavia, alcuni refrigeranti presentano rischi legati alla tossicità, infiammabilità o impatto ambientale in caso di perdite.

La scelta del fluido frigorigeno deve quindi bilanciare prestazioni energetiche, sicurezza d’uso e compatibilità con i regolamenti ambientali.

Normativa europea e internazionale sui gas refrigeranti

Prima di scegliere un refrigerante, è importante comprendere come la normativa stia evolvendo per limitare le emissioni climalteranti. Negli ultimi anni, i regolamenti internazionali e comunitari hanno imposto limiti sempre più stringenti all'uso di gas a elevato GWP.

Un esempio significativo è l’R-410A, una miscela HFC con GWP pari a 2088, che ha rappresentato per anni lo standard nei sistemi split e multisplit grazie alla sua efficienza e stabilità. Non è infiammabile (classe A1), ma presenta un elevato impatto ambientale. Proprio per questo, è attualmente in fase di dismissione progressiva a favore di alternative più sostenibili, come previsto dal Regolamento F-Gas.

A livello globale, l’emendamento di Kigali al Protocollo di Montreal (2016) ha avviato un percorso di riduzione graduale degli HFC, con l’obiettivo di limitarne l’uso dell’85% entro la metà del secolo. L’Unione Europea ha recepito e rafforzato questi obiettivi con il Regolamento F-Gas (517/2014), aggiornato nel 2024.

Nuova normativa europea sugli F GAS: Il Regolamento UE 2024/573
L'Unione europea ha adottato il nuovo Regolamento UE 2024/573 sui gas fluorurati a effetto serra, che mira a ridurre drasticamente le emissioni di queste sostanze, essendo queste tra le principali responsabili del riscaldamento globale. In questo articolo analizzeremo gli obiettivi che la Commissione si pone attraverso l’introduzione del nuovo Regolamento, il suo campo d’applicazione e le principali novità introdotte.

La nuova versione prevede:

• Riduzione del 95% dell’utilizzo di HFC entro il 2030

•  Divieto di immissione sul mercato per apparecchiature con GWP >150, a partire da:
  
  • 2027 per i monoblocco <50 kW
  • 2029 per gli split <12 kW
  • 2033 per gli split >12 kW

Queste scadenze indicano che, nel prossimo futuro, i refrigeranti ad alto GWP non saranno più compatibili con le nuove installazioni. Le deroghe saranno concesse solo in casi giustificati da limiti tecnici o di sicurezza. L’obiettivo è incentivare soluzioni con un impatto climatico drasticamente ridotto.

I principali refrigeranti alternativi

L’evoluzione normativa ha stimolato lo sviluppo e la diffusione di refrigeranti alternativi, più sostenibili dal punto di vista ambientale.

Di seguito una panoramica dei principali:

• R-32: Gas HFC con GWP pari a 675.
  Offre una buona efficienza energetica (COP +5-8% rispetto a R-410A), ma è leggermente infiammabile (classe A2L). È considerato un refrigerante "ponte" nella transizione verso soluzioni a GWP più basso.

• R-290 (propano): Refrigerante naturale con GWP ~3.
  È molto efficiente anche a basse temperature, ed è adatto per pompe di calore monoblocco. Tuttavia, è altamente infiammabile (classe A3), il che richiede misure di sicurezza aggiuntive e limiti di carica.

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• R-1234yf/ze: Gas HFO (idrofluoro-olefine) con GWP <1.
  Le sue prestazioni sono simili a quelle del R-134a, con una leggera perdita di capacità frigorifera. Ha un basso livello di infiammabilità (classe A2L) ma potrebbe produrre residui come il TFA, una sostanza persistente nell’ambiente.

• R-744 (CO₂): Anidride carbonica utilizzata come refrigerante naturale con GWP=1.
  Non è infiammabile. È molto adatta per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS), ma risulta meno efficiente nei climi caldi, dove il ciclo transcritico (un ciclo che non prevede condensazione completa del refrigerante) ne limita le prestazioni.

• R-717 (ammoniaca): GWP=0, ottima efficienza energetica.
  Tuttavia, è tossica e leggermente infiammabile, quindi è utilizzata soprattutto in ambito industriale con personale qualificato e impianti appositamente progettati.

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