Arrefecimento sustentável em cozinhas industriais e supermercados com R290

Se analisarmos mais profundamente o sector da refrigeração comercial na gama de capacidade de refrigeração, podemos ver que o propano (R290) foi confirmado como o melhor refrigerante natural em equipamento comercial de pequena dimensão, como armários refrigerados, vitrinas e unidades comerciais compactas para pequenas câmaras frigoríficas em cozinhas industriais e supermercados.

O R290 também está a ser utilizado com sucesso em instalações de refrigeração de glicol de média e grande capacidade, sobrepondo-se a outros refrigerantes naturais, onde estas soluções substituíram e continuam a substituir progressivamente os HFC.

No entanto, existe uma gama de capacidades de arrefecimento em que o R290 ou outros fluidos frigorigéneos naturais não podem substituir facilmente os HFC, sendo difícil para os fluidos frigorigéneos naturais competir com eles. Esta gama refere-se a pequenas aplicações comerciais com equipamento semi-compacto na gama de 2 a cerca de 8 ou 10 kW.

Esta gama é demasiado pequena para que o CO2 seja competitivo e demasiado grande para unidades compactas com R290. Encontramos muitas aplicações dentro desta gama, tais como câmaras frigoríficas com uma dimensão entre 10 e 50 m3, frequentemente utilizadas na refrigeração comercial em lojas de produtos alimentares, supermercados, restaurantes e pequenas indústrias.

Arrefecimento sustentável em cozinhas industriais e supermercados com R290

Para responder a esta necessidade, a INTARCON desenvolveu uma nova gama de equipamentos denominada Waterloop Evaporators, que permite substituir a tradicional unidade de condensação ligada a um ou dois evaporadores de expansão direta com HFC (R449A ou R134a) utilizando R290 no circuito de refrigeração, completando assim a gama de refrigeração comercial.

Propriedades do gás refrigerante propano, R290

O propano tem um excelente desempenho e propriedades térmicas:

• O R290 tem um ponto de ebulição adequado, semelhante ao do R404A.
• O rendimento teórico num ciclo de uma só fase é bastante elevado, o que corrobora a sua eficácia.
• Baixa densidade do líquido e elevado calor latente, o que significa que é necessária uma menor carga de refrigerante para obter a mesma capacidade de arrefecimento.
• Baixa massa molecular com pequeno coeficiente politrópico que conduz a uma temperatura de descarga moderada, baixa viscosidade e menor queda de pressão.

No entanto, o principal inconveniente do R290 é a sua inflamabilidade (classe A3). O seu limite prático é muito baixo (8 g/m3 de volume de câmara). Isto implica que a carga máxima permitida num sistema é baixa, especialmente quando o R290 é utilizado em interiores em instalações acessíveis ao público. Neste caso, estamos limitados a sistemas de energia compactos e pequenos como a única solução aceitável.

Características técnicas

As unidades de evaporação waterloop com compressor incorporado. Trata-se de um sistema compacto hermeticamente fechado para instalação no interior de pequenas câmaras frigoríficas. São pré-carregadas com uma pequena carga de refrigerante natural R290, abaixo do limite prático do volume refrigerado e inferior a 500 g, pelo que estão isentas do Regulamento RSIF e da norma EN 378.

Características:

• Alimentação eléctrica 230 V-I-50 Hz ou 400 V-III-50 Hz. Outras tensões a pedido.
• Carga de refrigerante R290 inferior a 0,2 kg.
• Carroçaria em chapa de alumínio e estrutura em perfis de aço galvanizado lacados a tinta de poliéster.
• Compressor hermeticamente selado, integrado num compartimento com isolamento térmico, com aquecedor do cárter.
• Circuito de refrigeração em tubo de cobre recozido, com interrutor de alta pressão, filtro secador e funil de carga.
• Serpentina do evaporador em tubos de cobre e alhetas de alumínio, com expansão por válvula termostática e descongelação por injeção de gás quente.
• Ventoinhas com motor EC eletrónico.
• Condensador de placas soldadas.
• Ligações hidráulicas roscadas.
• Quadro elétrico em armário de chapa lacada a branco, com proteção magneto-térmica e regulação eletrónica multifunções.
• Cabos de interligação de 3 m.

O pormenor de construção seguinte mostra todos os componentes acima referidos:

Vantagens e benefícios

Sistema Plug & Play:

• O propano é um refrigerante natural, de baixo custo, sem efeito de estufa e com elevada eficiência energética. Além disso, o equipamento é pré-carregado com R290, testado e ajustado na fábrica.
• Apenas necessita de ligação ao circuito de água para condensação. Na maioria das instalações, a água pode ser utilizada como fluido secundário sem necessidade de glicol e o circuito é normalmente desenvolvido em tubo de PVC ou PPR sem necessidade de isolamento, permitindo uma fácil modificação e expansão.

Desenvolvimento e segurança:

• A produção descentralizada de refrigeração proporciona um elevado nível de fiabilidade operacional ao sistema, garantindo uma elevada disponibilidade do sistema em caso de falha de uma única unidade.
• Está incluída uma proteção contra congelamento, que protege o equipamento contra baixas temperaturas ambiente.
• Sistema tropicalizado até 45ºC de temperatura ambiente, com temperaturas da água de condensação até 55ºC, e sem necessidade de equipamento de arrefecimento adicional.
  55 ºC, sem necessidade de equipamento de arrefecimento adicional.
• Carga reduzida de R290 sem riscos de segurança.

Além disso, apresenta as seguintes vantagens em relação aos sistemas de expansão direta tradicionais:

Redução significativa do TEWI (Total Equivalent Warming Impact)

O sistema de circuito de água com R290 tem um PAG consideravelmente mais baixo (PAG=3) em comparação com os HFC, pelo que a TEWI direta se torna quase nula. Quanto à TEWI indireta, o consumo do compressor é ligeiramente favorecido graças à eficiência do R290. Isto torna-o uma solução a longo prazo, provavelmente isenta da regulamentação relativa aos gases fluorados no futuro.

Redução do consumo anual da instalação

Prevê-se que o consumo de energia seja inferior ao de um sistema de expansão direta convencional. Mesmo que o COP nos sistemas indirectos seja normalmente inferior ao dos sistemas directos, isto é parcialmente compensado pela maior eficiência do R290. Ainda assim, o COP nominal pode ser um pouco mais baixo em sistemas de circuito de água com uma temperatura ambiente superior a 32 °C, embora, se considerarmos a eficiência sazonal, num sistema de circuito de água de condensação indireta o compressor condensaria menos, uma vez que um sistema de expansão direta forçaria normalmente uma pressão de condensação mais elevada regulando a velocidade de rotação das ventoinhas do condensador.

O gráfico abaixo ilustra uma comparação entre um sistema de expansão direta semi-compacto e um evaporador de circuito fechado onde considerámos cada consumo de energia adicional (arrefecedor de ar e bomba de circulação). Apesar de, a priori, um sistema de condensação indireta ser cerca de 25% mais caro do que uma solução semi-compacta, mostra que podemos recuperar o custo inicial excedente num período de retorno moderado.

Graças a estas vantagens e benefícios, prevê-se que os evaporadores de circuito fechado substituam os sistemas de refrigeração tradicionais como a solução definitiva, eficiente e segura.