Amsterdam (Paesi Bassi) – Un gruppo di ricercatori composto da Daniel Calleja-Anta, Katja Klinar, Urban Tomc e Andrej Kitanovski ha condotto uno screening termodinamico di 29.271 composizioni di refrigeranti destinate a sistemi di refrigerazione a compressione di vapore e pompe di calore su scala micro. Lo studio, pubblicato su Science Direct, ha analizzato refrigeranti puri e miscele binarie e ternarie, utilizzando come principali criteri di valutazione il coefficiente di prestazione (Cop) e la capacità volumetrica di raffreddamento o riscaldamento.
Lo screening ha preso in considerazione 11 refrigeranti puri, 1.045 miscele binarie e 28.215 miscele ternarie. Le proprietà termodinamiche sono state calcolate utilizzando NIST REFPROP 10.0, mentre per bilanciare Cop e capacità volumetrica è stato utilizzato il metodo multicriterio TOPSIS. Nella valutazione di base è stato assegnato un peso di 0,7 al Cop e di 0,3 alla capacità volumetrica di raffreddamento o riscaldamento.
L’analisi ha riguardato applicazioni di refrigerazione domestica e commerciale leggera su scala micro, refrigeratori per bevande, raffreddamento personale e raffreddamento dell’elettronica, oltre a pompe di calore reversibili destinate alla gestione termica dell’abitacolo e delle batterie dei veicoli elettrici. I ricercatori hanno sviluppato quattro scenari di screening, dedicati rispettivamente alle massime prestazioni, alla classificazione di sicurezza A1 dal punto di vista teorico, al funzionamento a bassa pressione e alla combinazione dei vincoli di bassa pressione e non infiammabilità.
Secondo i risultati, le miscele ternarie non offrono vantaggi termodinamici significativi rispetto alle più semplici miscele binarie. Per ottenere le massime prestazioni, lo studio indica R1270 e R290/RE170 nella proporzione 60/40%, mentre R1234yf/R1224yd(Z) nella proporzione 72/28% è stata identificata come soluzione per applicazioni nelle quali la sicurezza e la classificazione A1 assumono particolare importanza.
Per il funzionamento con refrigeranti naturali e a bassa pressione, tra le miscele selezionate figurano RE170/R600 nella proporzione 65/35% e R600/R1270 nella proporzione 28/72%. Considerando contemporaneamente i requisiti di bassa pressione e non infiammabilità, lo studio individua invece R1234ze(E)/R1233zd(E) nella proporzione 72/28% e R1234ze(E)/R1224yd(Z) nella proporzione 68/32% come possibili candidate per sistemi a compressione di vapore su scala micro.
