Studio e progettazione di una macchina frigorifera innovativa a variazione continua della potenza erogata. Implicazioni sull'impianto.
Autore
Lorenzo De Pascalis - Università degli Studi di Lecce - [2004-05]
Documenti
Abstract
Lo studio che mi accingerò a riportare in questo lavoro di tesi è stato svolto presso la Thermocold Costruzioni S.r.l. sita in Modugno (BA). L’idea alla base di tale studio è quella di sviluppare una macchina frigorifera (chiller) evoluta per il condizionamento civile e commerciale, un sistema avanzato e modulare in grado di soddisfare esigenze disparate, contemporaneamente ed in ambienti dello stesso edificio ricorrendo a dispositivi e strategie di funzionamento ad alta efficienza energetica curanti di tutti gli aspetti legati al benessere ambientale e dalle emissioni rumorose adeguatamente ridotte.
Il cuore del sistema idronico centralizzato e modulare in studio è il modulo di compressione dell’unità esterna, il quale si presenta come un refrigeratore d’acqua condensato ad aria, utilizzabile anche in pompa di calore, di concezione innovativa ed equipaggiato con componenti all’avanguardia, alcuni dei quali non ancora del tutto pienamente ottimizzati da parte delle case costruttrici e ancora oggetto di studi e ricerche, quindi passibili di ulteriori miglioramenti.
Le sfide progettuali affrontate per il corretto studio teorico e realizzativo del prototipo sono varie e di diversa natura.
• L’intelligente disposizione dei componenti all’interno dell’unità a garanzia del loro ottimale funzionamento e la possibilità di accoppiamento tra i diversi moduli al fine di ottenere potenze frigorifere complessive superiori a 200 kW. Questo accoppiamento dovrà consentire la perfetta integrazione dei circuiti elettrici, elettronici e idraulici di asservimento all’impianto e alla stessa unità centrale. E’ risultato fortemente necessario progettare, con approccio diverso da quello tradizionale, l’involucro esterno dell’unità refrigerante in maniera tale da poter permettere il semplice accoppiamento dei singoli moduli anche sul sito d’installazione. L’accoppiamento deve quindi garantire l’assenza di giochi fra le pareti adiacenti, evitare i problemi di tenuta del circuito frigorifero e idraulico e quelli di sicurezza dell’impianto elettrico a bordo macchina.
• Il ridotto utilizzo di fluido refrigerante con la conseguenza di una drastica diminuzione del potenziale di danneggiamento dell’ambiente, del rischio per gli utenti e del costo di primo approvvigionamento. Si perviene a tale prerogativa richiesta alla macchina attraverso la totale centralizzazione del circuito frigorifero: a differenza delle macchine ad espansione diretta del frigorigeno nell’aria, si utilizza un fluido intermedio (l’acqua) per farlo espandere nei termoconvettori (o fan-coils terminali) oppure accumularlo in serbatoi per un utilizzo sanitario.
• Il risparmio energetico ottenuto da un sistema innovativo di parzializzazione del carico attraverso la modulazione continua del numero di giri del compressore.
• Il risparmio energetico gestito dal sistema di controllo centrale. Quest’ultimo deve sempre operare mettendo d’accordo la esigenze di ogni singolo ambiente da soddisfare: si utilizza per questo un elemento recuperatore del calore altrimenti dissipato in batteria di condensazione nell’aria esterna.
Il cuore del sistema idronico centralizzato e modulare in studio è il modulo di compressione dell’unità esterna, il quale si presenta come un refrigeratore d’acqua condensato ad aria, utilizzabile anche in pompa di calore, di concezione innovativa ed equipaggiato con componenti all’avanguardia, alcuni dei quali non ancora del tutto pienamente ottimizzati da parte delle case costruttrici e ancora oggetto di studi e ricerche, quindi passibili di ulteriori miglioramenti.
Le sfide progettuali affrontate per il corretto studio teorico e realizzativo del prototipo sono varie e di diversa natura.
• L’intelligente disposizione dei componenti all’interno dell’unità a garanzia del loro ottimale funzionamento e la possibilità di accoppiamento tra i diversi moduli al fine di ottenere potenze frigorifere complessive superiori a 200 kW. Questo accoppiamento dovrà consentire la perfetta integrazione dei circuiti elettrici, elettronici e idraulici di asservimento all’impianto e alla stessa unità centrale. E’ risultato fortemente necessario progettare, con approccio diverso da quello tradizionale, l’involucro esterno dell’unità refrigerante in maniera tale da poter permettere il semplice accoppiamento dei singoli moduli anche sul sito d’installazione. L’accoppiamento deve quindi garantire l’assenza di giochi fra le pareti adiacenti, evitare i problemi di tenuta del circuito frigorifero e idraulico e quelli di sicurezza dell’impianto elettrico a bordo macchina.
• Il ridotto utilizzo di fluido refrigerante con la conseguenza di una drastica diminuzione del potenziale di danneggiamento dell’ambiente, del rischio per gli utenti e del costo di primo approvvigionamento. Si perviene a tale prerogativa richiesta alla macchina attraverso la totale centralizzazione del circuito frigorifero: a differenza delle macchine ad espansione diretta del frigorigeno nell’aria, si utilizza un fluido intermedio (l’acqua) per farlo espandere nei termoconvettori (o fan-coils terminali) oppure accumularlo in serbatoi per un utilizzo sanitario.
• Il risparmio energetico ottenuto da un sistema innovativo di parzializzazione del carico attraverso la modulazione continua del numero di giri del compressore.
• Il risparmio energetico gestito dal sistema di controllo centrale. Quest’ultimo deve sempre operare mettendo d’accordo la esigenze di ogni singolo ambiente da soddisfare: si utilizza per questo un elemento recuperatore del calore altrimenti dissipato in batteria di condensazione nell’aria esterna.
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