Está em curso legislação para aprovar os fluidos refrigerantes A2L na refrigeração comercial. Com um potencial de aquecimento global (GWP) inferior a 300 e normas de segurança que permitem cargas de refrigerante mais elevadas, os A2L de baixa inflamabilidade podem abrir uma vasta gama de novas aplicações e possibilidades de equipamento. Este artigo explica algumas das principais considerações para a conceção e aplicação seguras de equipamentos de refrigeração que funcionam com refrigerantes A2L.
Ao longo da cadeia de abastecimento de refrigeração, as partes interessadas podem ter muitas dúvidas sobre a aplicação dos fluidos frigorigéneos A2L. Para os fabricantes de equipamento original (OEMs), projectistas de sistemas e técnicos de assistência, os fluidos frigorigéneos A2L introduzem novas considerações sobre a segurança do equipamento, estratégias de conceção de sistemas e melhores práticas de manutenção.
O que significa a classificação A2L “baixa inflamabilidade”?
Compreender as características de inflamabilidade dos fluidos frigorigéneos A2L é um bom ponto de partida para avaliar a conceção e as aplicações do equipamento. Embora os fluidos frigoríficos A2L sejam ainda largamente desconhecidos na indústria da refrigeração, a utilização de fluidos frigoríficos inflamáveis não é nova. O R-290 (também conhecido como propano) tem sido utilizado com segurança em aplicações de refrigeração há muitos anos e é classificado pela ASHRAE como um refrigerante altamente inflamável. É importante ter em conta as diferenças relativas entre as características de inflamabilidade A2L e A3 ao garantir a segurança e avaliar os potenciais factores de risco.
Em comparação com o R-290, as características de inflamabilidade do A2L são inferiores em todos os indicadores-chave.
Limite inferior de inflamabilidade (LFL) – O LFL dos refrigerantes A2L típicos que estão a ser considerados na refrigeração comercial é aproximadamente 8 a 10 vezes superior ao do R-290. Por conseguinte, os fluidos frigorigéneos A2L são menos propensos à inflamabilidade do que o R-290. Por conseguinte, é menos provável que um fluido frigorigéneo A2L crie as condições necessárias para a ignição do que concentrações equivalentes de R-290. O LFL é um fator-chave utilizado pelas normas de segurança para determinar a carga de refrigerante permitida para cada tipo de equipamento de refrigeração e conceção de sistema. Assim, o R-290 é permitido em limites de carga baixos, e o A2L está a ser considerado em cargas significativamente mais elevadas para aplicações de maior capacidade.
Pode ocorrer um evento inflamável quando a concentração de refrigerante em fuga excede o seu limiar LFL e é exposta a uma fonte de ignição (por exemplo, uma chama ou uma fonte de energia de ignição elevada) na presença de um oxidante (oxigénio).
Energia mínima deignição (MIE) – As MIEs dos refrigerantes A2L são significativamente mais elevadas do que as do R-290. O R-290 pode ser inflamado por fontes de energia inferiores, como uma descarga eléctrica estática. Os A2L necessitam de mais energia para se inflamar, exigindo frequentemente a exposição a uma chama aberta ou a uma forte fonte de energia eléctrica, o que os torna relativamente mais seguros para utilização perto de determinados componentes eléctricos. caixa patek.
Taxa de ignição (Su) – Enquanto o LFL e o MIE criam as condições necessárias para a ignição, a Su indica a taxa de propagação do acontecimento inflamável. O R-290 tem um efeito quase explosivo, propagando-se rapidamente (a 46 cm/s), enquanto o Su do A2L é muito inferior (menos de 10 cm/s).
Minimizar a possibilidade de ignição é a principal consideração de segurança para todos os fluidos frigorigéneos inflamáveis. Mas com uma classificação de inflamabilidade mais baixa do que o R-290, os A2L têm características de inflamabilidade menos intensas e são menos susceptíveis de se inflamar. Isto expande o potencial de utilização do A2L em cargas mais elevadas numa vasta gama de tipos de equipamento e aplicações de refrigeração comercial.
Medidas de segurança A2L para a conceção de equipamentos e sistemas
A Norma de Segurança de Produtos 60335-2-89 da Underwriters Laboratories (UL), 2ª edição, fornece directrizes para a utilização segura de refrigerantes A2L e A3 na refrigeração comercial. De acordo com a norma UL 2-89, são definidos os requisitos de conceção, construção e instalação do equipamento para unidades autónomas e sistemas remotos.
Uma unidade autónoma é definida como um sistema de refrigeração completamente montado, carregado e testado na fábrica, no qual todas as partes que contêm refrigerante já estão ligadas “à saída da fábrica”. O evaporador, o condensador e o compressor fazem, portanto, parte de uma unidade embalada. Esta é uma estratégia de design comum para vitrinas. De acordo com a norma UL 2-89, os limites de carga para o equipamento autónomo A2L baseiam-se no facto de a unidade ser de porta fechada (ou gaveta) ou aberta. Os limites de carga para os equipamentos autónomos são calculados do seguinte modo
m1 = 8 m3 × LFL para projectos de portas fechadas (ou caixas)
m2 = 13 m3 × LFL para projectos de tipo aberto (sem portas e gavetas)
Utilizando o R-454C como exemplo – com um LFL de 0,293 kg/m3 – as cargas de refrigerante em caixas fechadas e abertas seriam as seguintes
2,344 kg de R-454C numa caixa fechada
3,809 kg de R-454C numa caixa aberta
Estes limites de carga mais elevados aumentariam consideravelmente as capacidades de arrefecimento encontradas nos actuais sistemas autónomos carregados com R-290. Qualquer sistema autónomo carregado com mais de 150 gramas de um fluido frigorigéneo inflamável deve também satisfazer os requisitos do Anexo CC, o método de ensaio para determinar a concentração de gás para além dos limites do aparelho.
Para os equipamentos autónomos que são mantidos abaixo da carga m1 e que excedem os requisitos de ensaio do Anexo CC da norma UL 2-89, não é necessária qualquer deteção de fugas ou atenuação adicional dos riscos. O Anexo CC também exige que os OEM verifiquem que, em caso de fuga, o seu equipamento não excederá 50 por cento do LFL do refrigerante durante um período superior a 5 minutos.
Em sistemas remotos – tais como unidades de condensação ou mini scroll packs – a utilização de fluidos frigorigéneos A2L permitiria uma nova geração de soluções de maior capacidade e menor GWP. Ao contrário das unidades autónomas, os sistemas remotos são montados, carregados e instalados no terreno. Como tal, exigirão o cumprimento de requisitos adicionais e considerações de segurança.
A UL 2-89 (2ª edição) fornece orientação sobre como calcular os limites de carga A2L em sistemas remotos e/ou montados em campo, onde os limites de carga são proporcionais ao tamanho da aplicação e/ou aos requisitos de refrigeração:
m2 = 52 m3 × LFL
m3 = 260 m3 × LFL
Utilizando o R-454C como exemplo, o tamanho máximo de carga permitido seria de 76,18 (m3) quilogramas e forneceria cerca de 35-45 kW de capacidade de arrefecimento. No entanto, a utilização de maiores cargas de refrigerante A2L em sistemas remotos pode exigir medidas adicionais de mitigação da segurança. Os cálculos de carga específicos e as estratégias de atenuação basear-se-ão no LFL do refrigerante A2L, na área do espaço de instalação e noutras condições de aplicação relevantes.
DVU e Anexo 101.DVG da UL 2-89, os sistemas devem ser concebidos para detetar, isolar e dispersar fugas de refrigerante A2L utilizando uma combinação de ferramentas e controlos:
- Sensores integrados em sistemas e caixas para detetar fugas
- Válvulas de isolamento e/ou de fecho de segurança no sistema de refrigeração para limitar a carga libertável
- Controlos electrónicos concebidos para que a A2L execute as acções necessárias em caso de fuga, como a paragem do compressor ou de outros componentes.
- Ventiladores de ventilação e/ou circulação no interior de armários ou unidades de entrada
- Considerações sobre os componentes electrónicos.
Trabalhar com refrigerantes inflamáveis num sistema de refrigeração comercial exige uma atenção especial aos componentes eléctricos no interior dos compressores e das unidades de condensação, tais como:
- Relés/contactores e/ou dispositivos utilizados para ligar/desligar a alimentação eléctrica
- Controladores
- Inversores de frequência
- Invólucro elétrico no qual pode ser alojado um sistema completo
- De acordo com a UL 2-89 (2ª edição), estes componentes comuns devem ser certificados individualmente (de acordo com o Anexo 101.DVL) ou num invólucro (de acordo com o Anexo 101.DVM).
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