Propano (R290) vs R32: O duelo de refrigerantes para bombas de calor mais ecológicas.

Na feira ISH 2023, em Frankfurt, todos os fabricantes de bombas de calor apresentaram os seus mais recentes modelos que funcionam com R290, um novo refrigerante mais amigo do ambiente, mais conhecido por propano.

Após o substituição do R410A pelo R32Neste artigo, vamos analisar as diferenças entre estes dois fluidos frigorigéneos, para o ajudar a escolher um novo modelo de bomba de calor.

O R290 é um hidrocarboneto natural

Trata-se de uma molécula simples constituída por carbono e hidrogénio (C3H8): é portanto um hidrocarboneto natural. Ao contrário dos HFC, não tem impacto na camada de ozono e o seu GWP (potencial de aquecimento global) é muito baixo.

O R32, com a fórmula CH2F2, não contém cloro. O seu impacto na camada de ozono é também muito reduzido, mas superior ao do R290.

O R290 tem um GWP praticamente nulo

O propano (R290) tem um potencial de aquecimento global de 3 são extremamente baixas, o que faz dele um gás praticamente neutro em termos de efeito de estufa. Por conseguinte, é naturalmente preferido por fabricantes de bombas de calor.

O R32 tem um PAG de 675. Isto torna-o uma melhor escolha do que os fluidos mais antigos, como o R410A ou o R407C.

Leia também: diferenças entre R410A e R32

O R290 é mais eficiente do ponto de vista energético do que o R32

Enquanto o R32 é excelente e permite que as bombas de calor atinjam COPs na ordem dos 3 a 5, o R290 está um pouco acima e permite COPs entre 4 e 6 se as condições forem adequadas.

O R290 tem muito boas propriedades termodinâmicas, incluindo uma melhor condutividade térmica (0,152 W/m-K) do que o R32 (0,084 W/m-K) e uma capacidade térmica que é cerca de duas vezes superior (1,64 kJ/kg-K), permitindo-lhe transportar o calor de forma mais eficiente do que o R32 (0,85 kJ/kg-K).

Para além disso, o desempenho a baixa temperatura dos dois gases é mais ou menos o mesmo. O R32 tem um ponto de ebulição de cerca de -52°C, enquanto o R290 tem um ponto de ebulição de cerca de -42°C. Embora teoricamente o R32 tenha uma vantagem porque pode continuar a evaporar-se acima dos -42°C e até aos -52°C, estamos a falar de temperaturas tão baixas que são irrelevantes: afinal, não vivemos na Yakutia. Em geral, a baixas temperaturas, o R290 tem uma vantagem graças às suas melhores propriedades termodinâmicas, que lhe permitem transportar o calor de forma mais eficiente.

O R290 é altamente inflamável, muito mais do que o R32

O R32 está classificado como A2L para inflamabilidade, o que faz dele um fluido ligeiramente inflamável. Com uma energia de ignição mínima de 100mJ, é necessária uma grande quantidade de energia para o inflamar.

Além disso, são necessários pelo menos 14,4% de R32 no ar em concentração para que a combustão ocorra, e a velocidade de propagação da chama em caso de ignição é muito inferior à dos gases altamente inflamáveis, como o R290.

O R290 é classificado como A3, que é altamente inflamável. Em comparação com o R32, a sua energia mínima de ignição é de 0,25 mJ, ou seja, 400 vezes inferior à do R32.

Além disso, são necessários apenas 2,1% de gás R290 para iniciar a combustão no ar, e a velocidade de propagação do R290 é superior à do R32.

Por conseguinte, o R290 só pode ser utilizado quando o circuito do fluido frigorigéneo se encontra fora de casa, o que limita a sua utilização a bombas de calor ar/água exteriores.

Problemas de compatibilidade do equipamento

Como os dois gases têm propriedades diferentes, um sistema R32 pode não ser compatível com um sistema R290 e vice-versa. Isto torna impossível a substituição do gás.

Por exemplo, os compressores têm de ser dimensionados especificamente para cada gás, uma vez que existem diferenças nas propriedades termodinâmicas e na densidade do vapor. Um compressor de R32 pode não ser ideal para R290.

Os permutadores de calor têm de ser dimensionados para maximizar a transferência de calor, e os dois fluidos têm diferentes condutividades térmicas e capacidades de calor. Um permutador de calor para R32 pode não ser muito eficiente para R290 e vice-versa.

Finalmente, uma bomba de calor que utilize R290 requer equipamento de segurança adicional devido à elevada inflamabilidade do gás. Todos estes são sistemas que não seriam necessários numa bomba de calor R32.

Se substituíssemos o R32 pelo R290, não se trataria apenas de substituir o fluido, mas teríamos também de rever um certo número de componentes internos para assegurar o bom funcionamento de tudo e, sobretudo, de pôr em prática as medidas de segurança necessárias devido à elevada inflamabilidade do propano. O que torna esta operação pouco sensata do ponto de vista económico.

O antigo gás R22 foi mais facilmente substituído por fluidos mais recentes, como o R407 ou o R410A, com alguns pequenos ajustes. Um retrofit é quando se substitui um gás por outro e se fazem ajustes para o fazer funcionar. Um retrofit do R290 é impossível, por assim dizer, por razões de segurança.

O R290 é mais barato do que o R32

Embora o gás R290 (89 euros por 5 kg) seja mais barato do que o R32 (139 euros por 5 kg) quando comprado em garrafas, não é necessariamente esse o caso de uma bomba de calor que utilize R290 em comparação com uma que utilize R32. Isto deve-se às medidas de segurança exigidas para o R290: ventilação melhorada, detectores de fugas e protocolos especializados de instalação e manutenção. Tudo isto aumenta o custo global da máquina instalada.

Finalmente, o que deve escolher entre R32 e R290 para a sua bomba de calor ar/água exterior?

Embora o R32 possa ser substituído pelo R290 de forma bastante vantajosa, o R32 continua a ser utilizável ao abrigo dos regulamentos relativos aos fluidos frigorigéneos até 2030. O que o torna um candidato sustentável.

Embora o R290 dê origem a máquinas mais eficientes e seja mais amigo do ambiente do que o R32, continua a ser um gás altamente inflamável, o que aumenta o custo da bomba de calor e da sua instalação.

Embora mais barata de comprar, o custo global de uma bomba de calor R290 pode ser elevado devido às medidas de segurança necessárias. A escolha entre o R290 e o R32 dependerá, portanto, das suas prioridades em termos de ecologia, eficiência e segurança. O que é certo é que a grande maioria dos fabricantes mudou para o R290 e que, dentro de alguns anos, será a única opção que restará. Alguns outros fabricantes, tais como Stiebel Eltron optaram pelo R454C, que tem um PAG muito baixo de 148 e é menos inflamável do que o R290.