Mudando a tecnologia do compressor | Notícias ACHR #ÚltimasNotícias

OEMs, distribuidores, contratantes e técnicos estão todos de olho no dia 31 de dezembro.

Essa é a data, de acordo com os regulamentos da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA), após a qual bombas de calor residenciais e equipamentos de ar condicionado recém-fabricados ou importados devem ser construídos para usar refrigerantes com um GWP de no máximo 700. Refrigerantes com níveis mais altos de hidrofluorcarbonetos (HFCs) e, portanto, GWPs mais altos, como o R-410A (um GWP de 2.088), estão sendo eliminados em favor de refrigerantes A2L, como o R-32 (um GWP de 675) e o R-454B (466).

(Há um período de venda de um ano: equipamentos para refrigerantes com maior PAG, como o R-410A, que foram fabricados ou importados neste ano ou antes, podem ser vendidos até 2025.)

A transição do refrigerante requer grandes mudanças em um componente no coração dos sistemas de ar condicionado e bomba de calor — o compressor. Os fabricantes dizem que estão trabalhando nisso.

“Por vários anos, temos apoiado OEMs na preparação para lançar sistemas otimizados para A2L”, disse Reema Kamat, diretora de gerenciamento de produtos e marketing estratégico na Copeland. “Estamos bem avançados no caminho da comercialização; muitas de nossas linhas de compressores já estão disponíveis.”

“A Carlyle Compressor atualmente fabrica soluções de compressor para refrigerantes naturais de baixo GWP… e refrigerante HFC/HFO (hidrofluoroolefina) de baixo GWP para nossos clientes e mercados globais de HVACR”, disse Joel Mosely, gerente geral da Carlyle Compressors, uma empresa Carrier. Mais novos compressores Carlyle para refrigerantes de baixo GWP devem ser introduzidos neste ano e no próximo, incluindo um compressor atualizado para R-454B, acrescentou Mosely.

Especialistas dizem que compressores são máquinas de engenharia de precisão, geralmente projetadas com base no comportamento de um refrigerante específico.

“Cada compressor é projetado, testado e otimizado para o refrigerante específico selecionado para oferecer características de desempenho ideais nas condições de projeto da aplicação alvo”, disse Kamat.

“Normalmente, a maioria dos OEMs e usuários finais selecionam um refrigerante com base em sua classificação GWP e características de desempenho dentro de uma aplicação específica”, ela continuou. “Nosso objetivo é ajudá-los a atingir essas metas enquanto alcançamos a combinação mais otimizada de eficiência, sustentabilidade e confiabilidade robusta.”

Alguns compressores são projetados para uso com dois refrigerantes diferentes; compressores da série YHV de velocidade variável da Copeland, por exemplo, podem acomodar R-454C, um refrigerante A2L (levemente inflamável, baixa toxicidade), ou R-290, que é classificado como A3 (altamente inflamável, não tóxico).

No entanto, colocar um compressor R-32 em um sistema R-410A, ou mesmo trocar um compressor R-32 por um projetado para seu companheiro refrigerante A2L R-454B, não são boas ideias. Os compressores são construídos para faixas específicas de pressão e temperatura, e o R-32 requer pressão mais alta e tem uma temperatura de saturação mais alta do que o R-454B.

“A troca de compressores não é aconselhável e pode introduzir uma variedade de complicações de aplicação e potenciais riscos de segurança”, disse Kamat.

“Seriam necessários dois modelos diferentes de compressores para suportar R-32 e R-454B — cada um otimizado individualmente para maximizar o desempenho e a confiabilidade, de acordo com as características específicas de cada refrigerante”, disse ela.

Jerry Edwards, gerente sênior de engenharia de vendas da LG Electronics USA Component Solutions, ofereceu alguns dos motivos pelos quais os compressores precisam ser feitos para refrigerantes específicos:

• Óleos de compressor diferentes podem ser necessários. Um compressor, disse Edwards, precisa de um óleo que seja miscível — isto é, capaz de ser combinado em uma solução homogeneizada — com seu refrigerante específico.
  
  “Em certos tipos de compressores, a seleção de óleo permaneceu a mesma; mas em outros, foi necessário mudar o que era aplicado anteriormente com R-410A”, disse Edwards.
• Compressores diferentes podem exigir motores diferentes; o motor deve operar em todo o “envelope operacional” do compressor.
  
  “Esses novos compressores A2L estão exigindo torque de motor adicional em comparação ao R-410A e também exigem designs diferentes entre si, o que os torna únicos para seus respectivos refrigerantes”, disse Edwards.
• Diferentes refrigerantes podem exigir diferentes tipos de protetores de sobrecarga, ou OLPs, que são projetados para desligar os compressores em caso de superaquecimento.
  
  “Com qualquer refrigerante, se o compressor for protegido por um OLP, o fabricante do compressor deve selecionar um OLP que dispare conforme necessário”, disse Edwards. Quando a corrente do motor e a temperatura do motor estão dentro da faixa, ele disse, o OLP não deve viagem.
• Devido às suas diferentes densidades, diferentes refrigerantes exigem diferentes deslocamentos do compressor.
  
  “O R-454B e o R-32 têm densidades diferentes do R-410A, portanto, deslocamentos diferentes são necessários dentro de compressores de velocidade fixa para fornecer a mesma capacidade alvo”, disse Edwards. “Um deslocamento de um determinado compressor de velocidade fixa variará em mais de 10% ao comparar o R-32 com o R-454B.”

Em um compressor de velocidade variável, a diferença entre o deslocamento necessário para o R-32 e o necessário para o R-454B poderia ser acomodada ajustando a velocidade operacional do compressor, “que seria projetada no controlador do sistema”, disse Edwards.

Mas mesmo que isso seja possível, Edwards enfatizou que é fundamental analisar os compressores de uma perspectiva de todo o sistema.

“Muitas outras decisões de sistema, como dimensionamento de válvula de expansão termostática, dimensionamento de trocador de calor, movimento de ar em pés cúbicos por minuto, são todas baseadas em torno da operação adequada em nível de sistema”, ele disse. “Então, mesmo que um determinado compressor possa ser compatível, toda a aplicação do sistema é desenvolvida em torno do comportamento de seu refrigerante, e esses refrigerantes são diferentes o suficiente para que qualquer sistema projetado para um desses refrigerantes não deva ser alterado ‘cegamente’ para o outro, mesmo que o rótulo do compressor possa mostrar que o fabricante do compressor o aprovou para uso com qualquer um deles.”

Mosely, Kemat e Edwards dizem que suas respectivas empresas já estão no meio da transição.

“A Carlyle tem várias soluções de compressores que ajudam a dar suporte às iniciativas atuais e futuras de baixo PAG, incluindo refrigerantes naturais NH3 e CO₂”, disse Mosley. Uma nova linha de compressores 06M da Carlyle, projetados para R-454B, deve ser lançada em breve, acrescentou Mosely, e 2025 verá o lançamento dos novos modelos 06D e 06E, que serão construídos para usar R-454A ou R-454C. Ambos são refrigerantes A2L.

OTIMIZADO PARA R-454B: Um compressor scroll de velocidade fixa Copeland YAK1, que a empresa projetou para usar R-454B. O compressor é para bombas de calor comerciais e residenciais leves. (Cortesia de Copeland)

COMPRESSOR DE ROLAGEM: O compressor scroll LG YPH, para aplicações residenciais de ar condicionado e bombas de calor, está em produção em massa e foi projetado para usar o refrigerante R-454B. (Cortesia da LG)

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Entre os compressores da Copeland para refrigerantes A2L, disse Kamat, estão os compressores scroll de velocidade fixa YAK1 (R-454B) e YPK1 (R-32), que são projetados para aplicações residenciais e comerciais leves de bombas de calor, e os modelos scroll de velocidade variável YAW (R-454B), que são projetados para bombas de calor residenciais e comerciais de clima frio e aquecimento de água, disse Kamat.

“A LG desenvolveu soluções de baixo GWP/A2L em todas as suas várias plataformas”, disse Edwards. “Rotativo de velocidade fixa, scroll de velocidade fixa, scroll de dois estágios, rotativo de velocidade variável, scroll de velocidade variável e scroll de velocidade variável ‘R1’ da LG estão sendo lançados ao longo de 2024 em preparação para uso por fabricantes de equipamentos.”