Raffreddatori: un primer

Quando pensiamo ai refrigeratori, generalmente pensiamo ai sistemi progettati per svolgere il lavoro pesante quando si tratta di raffreddare strutture di grandi dimensioni: negozi al dettaglio, torri di uffici, centri commerciali, terminal aeroportuali, campus universitari e simili. Anche se principalmente per il raffreddamento, i refrigeratori producono calore che può essere utilizzato anche per l'acqua calda sanitaria o anche per il riscaldamento degli ambienti, spesso con assistenza.

In poche parole, un refrigeratore utilizza un refrigerante e i principi della termodinamica per rimuovere il calore da uno spazio condizionato. Ma "refrigeratore" è un termine ampio che comprende diverse configurazioni di sistema, tecnologie di refrigerazione e metodi per respingere il calore catturato.

Esistono due tipi principali di refrigeratori. I refrigeratori a compressione utilizzano un sistema meccanico per modificare lo stato del refrigerante e spostarlo. I refrigeratori ad assorbimento utilizzano una fonte di calore per azionare il ciclo di refrigerazione.

NEWS ha recentemente chiesto ad esperti di tutto il settore di spiegare vari sistemi e tecnologie di refrigerazione, nonché i vantaggi, i limiti e gli usi tipici dei diversi tipi di refrigeratori. Ecco cosa avevano da dire.

Come funziona:I componenti principali di un refrigeratore a compressione sono un evaporatore, un compressore motorizzato, un condensatore e una valvola di espansione, ha affermato Rob Tanner, direttore marketing prodotto per le apparecchiature applicate presso Johnson Controls Inc.

Un refrigeratore a compressione comprime meccanicamente un gas refrigerante e lo invia attraverso il ciclo di refrigerazione a compressione. "All'interno di questo ciclo, l'acqua refrigerata viene prodotta all'interno dell'evaporatore e viene inviata attraverso le serpentine di raffreddamento nelle unità di trattamento dell'aria (AHU) situate in tutto l'edificio", ha affermato Tanner.

FUNZIONAMENTO CALDO E FREDDO: La pompa di calore YORK CYK è una combinazione refrigeratore-pompa di calore che utilizza due compressori centrifughi per fornire temperature dell'acqua più elevate rispetto a un refrigeratore con recupero di calore e può fornire acqua calda e refrigerata contemporaneamente. L'unità può risparmiare sull'utilizzo dell'acqua e sui costi operativi rispetto all'abbinamento di un refrigeratore e una caldaia per il raffreddamento e il riscaldamento. (Per gentile concessione di Johnson Controls Inc.)

L'aria viene soffiata sulle serpentine di raffreddamento e le AHU spostano l'aria raffreddata attraverso l'edificio e trasferiscono il calore indesiderato nel circuito dell'acqua del refrigeratore. Il calore viene assorbito nel refrigerante che scorre attraverso lo scambiatore di calore e poi ritorna al compressore, secondo Jeff Sturgeon, direttore del centro di formazione della California meridionale presso il National Comfort Institute (NCI).

"Dopo che si verifica lo smaltimento del calore, l'acqua refrigerata ritorna al condensatore per ripetere il ciclo", ha affermato Tanner.

Un refrigeratore a compressione utilizza una delle quattro tecnologie di compressione meccanica.

I compressori centrifughi utilizzano giranti rotanti per aggiungere energia cinetica al refrigerante, ha affermato Eddie Rodriguez, senior product manager di Danfoss. "La girante quindi aumenta la velocità del fluido, che aggiunge energia e aumenta la pressione", ha detto.

I compressori a vite, a spirale e alternativi aumentano tutti la pressione del refrigerante diminuendone il volume, ha affermato Rodriguez. Un compressore a vite utilizza una vite elicoidale rotante, un compressore scroll accoppia una spirale stazionaria con una spirale orbitante per creare la pressione e un compressore alternativo utilizza un sistema a pistoni; tutte e tre le tecnologie sono chiamate “spostamento positivo”, ha detto Rodriguez.

TURBOCORE: Un compressore centrifugo Danfoss Turbocor TGS380, utilizzato nei refrigeratori a compressione di vapore. La tecnologia Turbocor utilizza cuscinetti magnetici senza olio, un azionamento a velocità variabile, compressione a due stadi e un motore sincrono a magnete permanente. (Per gentile concessione di Danfoss)

Applicazioni: La capacità di raffreddamento dei refrigeratori a compressione varia ampiamente a seconda del tipo di tecnologia di compressione utilizzata. I refrigeratori a compressione scroll e alternativa sono generalmente utilizzati per applicazioni più piccole, i refrigeratori a compressione a vite sono per applicazioni di medie dimensioni e i refrigeratori a compressione centrifuga sono per applicazioni medio-grandi, ha affermato Rodriguez.