Realizzare il miracolo dell efficienza. Il refrigeratore azionato dal calore.

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1 Realizzare il miracolo dell efficienza Il refrigeratore azionato dal calore.

2 Refrigerare con il calore I refrigeratori ad adsorbimento di SorTech sono costruiti come Successivamente il refrigerante viene fatto laminare in modo gruppi frigoriferi a compressione. da abbassarne la temperatura. A questo punto è nuovamente Nei gruppi frigoriferi a compressione ad azionamento elettrico il calore proveniente dal circuito dell acqua fredda in grado di acquisire calore dall edificio da refrigerare, evaporando. viene assorbito dal refrigerante che evapora. Questo vapore Attraverso il circuito dell acqua di raffreddamento il calore di refrigerante viene compresso tramite un compressore ad viene rilasciato in ambiente attraverso uno scambiatore di azionamento elettrico. calore. Il vapore di refrigerante che ha ora una densità alta ed una temperatura elevata cede il calore al circuito dell acqua di raffreddamento più freddo tramite uno scambiatore di calore. Refrigeratore a compressione azionato elettricamente Raffreddatore Condensatore Valvola d espansione Energia elettrica Evaporatore Circuito acqua calda (HT) Circuito acqua fredda (LT) Oggetto da raffreddare Circuito acqua di raffreddamento (MT)

3 Il refrigeratore termico utilizza invece energia termica, al posto dell energia elettrica, per portare a condensazione il vapore del refrigerante con densità e temperatura elevate attraverso il circuito dell acqua di raffreddamento. Si utilizza il processo di adsorbimento*. *Per adsorbimento si intende la concentrazione di sostanze fluide o gassose sulla superficie di un solido o in generale sulla superficie di separazione tra due fasi. L assorbimento si distingue per il fatto che le sostanze penetrano all interno del solido o del liquido. Il termine generico per entrambi i processi è assorbimento. Refrigeratore termico azionato dal calore Raffreddatore Valvola d espansione Evaporatore Sorgente di calore Condensatore Circuito acqua calda (HT) Oggetto da raffreddare Circuito acqua fredda (LT) Circuito acqua di raffreddamento (MT)

4 Componenti del sistema Tipiche sorgenti di calore Raffreddatori o dissipatori di calore tipici Impianti di distribuzione del freddo comuni per temperature acqua calda tra 55 C e per il raggiungimento di temperature per temperature acqua fredda comprese 95 C: dell acqua di raffreddamento comprese tra 6 C e 20 C: Impianti di cogenerazione Impianti solari termici tra 20 C e 40 C: Raffreddatori a secco Raffreddatori ibridi Celle a combustibile Torri di raffreddamento ad umido Teleriscaldamento Sistemi di raffreddamento Calore di processo adiabatici Sonde geotermiche Accumulatori termici Soffitti raffreddanti Impianti di ricircolo aria Ventilconvettori Piastre ad accumulo di freddo Raffrescamento a pavimento Impianti di refrigerazione diretta Scambiatori di calore Piscine Acque di falda Acque Rappresentazione schematica dell impianto Sorgente di calore C Refrigeratore ad adsorbimento Accumulatore acqua calda Modulo pompa Circuito acqua calda (HT) Circuito acqua fredda (LT) Circuito acqua di raffreddamento (MT) Raffreddatore C Distribuzione del freddo 6 20 C

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6 Esempi Abitazione privata con impianto solare termico dotato di caldaia a pellet come sorgente di calore, sistema a ventilconvettori per la distribuzione del fresco e sonda interrata per raffreddamento acqua di ritorno Panificio con forno di cottura come sorgente di calore, sistema a ventilconvettori per la distribuzione del fresco e raffreddatore a secco

7 Edificio ad uso ufficio con impianto di cogenerazione come sorgente di calore, riscaldamento e raffrescamento a pavimento e raffreddatore a secco Centro di calcolo con impianto di cogenerazione come sorgente di calore, raffreddamento dei rack (scambiatore di calore) per la distribuzione del fresco e torre di raffreddamento a umido per raffreddamento acqua di ritorno Capannone industriale con impianto di cogenerazione come sorgente di calore ed emettitore calore-fresco per distribuzione del fresco e torre di raffreddamento a umido per raffreddamento acqua di ritorno

8 Albergo con teleriscaldamento come sorgente di calore, soffitti raffreddanti per la distribuzione del fresco e swimming pool per raffreddamento acqua di ritorno Capannone industriale con calore di processo come sorgente di calore, accumulatore di freddo e raffreddatore a secco

9 Locale frigorifero con impianto di cogenerazione come sorgente di calore, sistema a ventilconvettori per la distribuzione del freddo e sonda interrata per raffreddamento acqua di ritorno Container mobile con impianto di cogenerazione come sorgente di calore, sistema a ventilconvettori per la distribuzione del fresco e raffreddatore a secco Circuito acqua calda (HT) Circuito acqua fredda (LT) Circuito acqua di raffreddamento (MT)

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11 Refrigerare mediante adsorbimento Il refrigeratore ad adsorbimento è composto da: evaporatore con refrigerante (acqua) condensatore adsorbitore 1 adsorbitore 2 Il processo all interno del refrigeratore ad adsorbimento può essere descritto in modo semplificato come segue: All ambiente o al processo da refrigerare viene sottratto calore tramite uno scambiatore di calore. A tale scopo lo scambiatore di calore viene percorso da acqua fredda che assorbe il calore nell ambiente. In questo modo l ambiente si raffredda. Refrigeratore ad adsorbimento L acqua fredda riscaldata viene convogliata nel refrigeratore attraverso uno scambiatore di calore e cede nell evaporatore calore al refrigerante che viene così riscaldato. Attraverso la MT cessione di calore dell acqua fredda al refrigerante, l acqua MT fredda si raffredda e può essere utilizzata nuovamente per la refrigerazione di processi o ambienti. Condensatore Il refrigerante nell evaporatore riesce a passare alla fase gassosa a temperature molto basse (6 C 20 C) grazie a valori di pressione ridotti. L acqua da refrigerare cede calore al refrigerante che evaporando fluisce all interno di un adsorbitore. HT Adsorbitore 1 Adsorbitore 2 MT Nell adsorbitore si trova uno scambiatore di calore rivestito con un materiale adsorbente (gel di silice, zeolite). Il vapore HT MT di refrigerante si deposita sul materiale adsorbente. Il processo di adsorbimento di vapore di refrigerante causa un accumulo di calore nell adsorbitore. Questo calore viene smaltito dal circuito dell acqua di raffreddamento. Evaporatore con refrigerante (acqua) LT LT

12 L acqua di raffreddamento attraversa lo scambiatore di Per sottrarre costantemente calore all acqua fredda e quindi calore all interno dell adsorbitore con una temperatura tra generare 20 C e 40 C e ne assorbe il calore. Questo calore assorbito funzionano in modo alternato: mentre un adsorbitore dall acqua di raffreddamento viene smaltito nell ambiente assorbe il vapore del refrigerante proveniente dall eva- all esterno poratore (adsorbimento), l altro adsorbitore cede il vapore del refrigeratore attraverso il sistema di dissipazione. costantemente il freddo, due adsorbitori di refrigerante al condensatore (desorbimento) rigene- Quando l adsorbitore è saturo di refrigerante viene randosi. rigenerato tramite circolazione di acqua calda (55 C 95 C) proveniente dalla sorgente di acqua calda. In questo modo il materiale adsorbente viene essiccato. Il refrigerante contenuto nell adsorbente viene vaporizzato (desorbito). Il vapore di refrigerante emesso fluisce ad una temperatura di 55 C 95 C nel condensatore. Cedendo Refrigeratore ad adsorbimento calore al materiale adsorbente da essiccare l acqua calda si raffredda. L apporto di calore tramite l acqua calda nell adsorbitore per MT il processo di desorbimento è definito anche compressione MT termica. Il vapore di refrigerante ritorna allo stato liquido nel condensatore che viene raffreddato attraverso Condensatore uno scambiatore collegato al circuito dell acqua di raffreddamento. Quest acqua fluisce attraverso lo scambiatore di calore, con MT Adsorbitore 1 Adsorbitore 2 HT una temperatura compresa tra 20 C e 40 C, e sottrae calore al vapore di refrigerante nel condensatore. Il refrigerante, condensato a temperature comprese tra 20 C MT HT e 40 C, ritorna nuovamente nell evaporatore passando attraverso un sifone (analogo alla valvola di espansione del ciclo a compressione meccanica). Evaporatore con refrigerante (acqua) LT LT

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14 Per effetto del funzionamento alternato dei due adsorbitori, La sottopressione nel refrigeratore è compresa, a seconda nell evaporatore si trova sempre refrigerante sufficiente per della zona, tra 10 mbar e 100 mbar. La differenza di pres- poter assorbire il calore apportato dall acqua refrigerata. sione tra condensatore ed evaporatore è assicurata da un si- La durata del processo di adsorbimento e desorbimento (cicli) ha influenza sull adsorbimento del calore proveniente dall evaporatore e quindi sull asportazione di calore dall acqua nel circuito dell acqua fredda (potenza frigorifera). Le valvole di alimentazione degli assorbitori (ad acqua calda o di raffreddamento) permettono di far terminare un ciclo e dare inizio al successivo. La commutazione di tali valvole è gestita, tramite un unità di comando, in funzione di parame- fone: attraverso uno strozzamento locale della sezione della tubazione tra il condensatore e l evaporatore diminuisce la pressione del refrigerante in transito e si ottiene così un aumento del volume (espansione). Il rendimento di un gruppo refrigeratore ad adsorbimento viene definito come COP termico (coefficiente di prestazione) e si calcola come rapporto tra potenza frigorifera generata e potenza termica introdotta. tri impostabili (temperatura acqua fredda, potenza frigorife- La potenza frigorifera e il COP termico del refrigeratore sono ra, rendimento, potenza elettrica assorbita, ecc.). In questo pertanto direttamente influenzate dalle temperature, dalle modo si può variare la durata di ogni ciclo. Inoltre, tramite portate in volume e dalla natura dei fluidi vettore impiegati l unità di comando, è possibile influire sulla portata in volume nei tre circuiti (i.e. acqua, acqua/glicole). dei tre circuiti. Il processo di desorbimento è influenzato dal circuito dell ac- Il vapore di refrigerante fluisce attraverso le serrande (valvole qua calda mentre quelli di adsorbimento e condensazione di ritegno) nell adsorbitore o nel condensatore. L apertura e sono influenzati dal circuito dell acqua di raffreddamento Il la chiusura delle valvole del vapore avviene per effetto del- processo di evaporazione dipende dal circuito dell acqua da le differenze di pressione che si creano a seguito dei diversi refrigerare. livelli di temperatura tra evaporatore/adsorbitore e adsorbitore/condensatore.

15 Temperature di dimensionamento ideali Temperature di dimensionamento ideali per ottenere la massima potenza frigorifera Temperature di dimensionamento ideali per ottenere la massima efficienza termica Avendo definito natura e portate in volume dei fluidi Avendo definito natura e portate in volume dei fluidi vettore: vettore: Temperatura acqua calda: più alta possibile Temperatura acqua calda: più bassa possibile Temperatura acqua fredda: più alta possibile Temperatura acqua fredda: più alta possibile Temperatura acqua di raffreddamento: Temperatura acqua di più bassa possibile raffreddamento: più bassa possibile L assorbimento di corrente del gruppo refrigeratore molto I refrigeratori ad adsorbimento raggiungono un fattore basso rispetto alla potenza frigorifera generata assicura di prestazione annuo massimo di sono integrati in un ottima efficienza e costi d esercizio molto bassi. Il rapporto impianti completi con moduli pompa tipici e raffreddatori; tra potenza frigorifera generata e energia elettrica utilizzata solitamente è possibile raggiungere fattori di prestazione viene definito come fattore di prestazione annuo ed è il annui tra 10 e 15 (per un confronto: i fattori di prestazione parametro utile per ricercare l efficienza elettrica. annui di gruppi refrigeratori a compressione ad azionamento elettrico sono compresi tra 1,5 e 6).

16 Zscherbener Landstraße Halle (Saale) Germania Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Salvo errori ed omissioni. Con riserva di modifiche tecniche /agentur-bemberg.de

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