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RAFFRESCAMENTO CON CICLO AD ASSORBIMENTO E SOLARE TERMICO



La crescente difficoltà di approvvigionamento elettrico dalla rete nazionale, i relativi rischi di black-out ad esse collegate e la sempre maggior richiesta di reali risparmi energetici, hanno recentemente portato a prendere in considerazione le tipologie impiantistiche di refrigerazione e climatizzazione che usano bassi prelievi di energia primaria e che impieghino una quota sempre più elevata di energia rinnovabile (solare termico, fotovoltaico).
L'industria fin dalla fine del 1800 rende disponibili refrigeratori ad assorbimento alimentati da acqua calda-vapore-gas combusti, ma solamente per potenze elevate. In questi ultimi anni la tecnologia del raffreddamento ad assorbimento ha fatto enormi passi in avanti grazie all'impiego di nuovi materiali e componenti elettronici, elevando lo standard qualitativo delle macchine sia in termini di efficienza che di affidabilità. In particolare si è visto un forte sviluppo di macchine frigorifere ad assorbimento monoblocco di piccola potenza alimentate direttamente con acqua calda (a 90°C) o surriscaldata (180°C) che come si può facilmente intuire, apre interessanti prospettive per l'utilizzo in accoppiata a collettori solari.

ciclo ad assorbimento solare e solare termico

 

Caratteristiche degli assorbitori ad acqua calda e surriscaldata monoblocco

Sono gruppi completi di tutti gli accessori per il loro corretto funzionamento (torre, pompe e accessori, incluse tutte le connessioni idrauliche, tubazioni di connessione assorbitore-torre, valvole, filtri, pressostato differenziale, controlli di temperatura). Le unità risultano estremamente compatte con pannelli di chiusura su tutti i lati, facilitando il trasporto e l'installazione. La disponibilità per questa categoria (monoblocco) per le piccole e medie taglie, è costituita essenzialmente da due famiglie di macchine:

  1. assorbitori monoblocco alimentati ad acqua calda
    comprendono una serie da 35 kW, 45 kW, 55 kW e 70 kW di potenza frigorifera resa, con un COP (Coefficient Of Performance) pari a 0,75. All'occorrenza possono essere create batterie costituite da più assorbitori per poter soddisfare svariati livelli di potenza frigorifera
  2. assorbitori monoblocco alimentati ad acqua surriscaldata
    comprendono per le piccole e medie taglie 4 livelli di potenza di potenza frigorifera resa, 16 kW, 23 kW, 70 kW, 115 kW, con un COP pari a 1, alimentate con acqua surriscaldata a 180°C. Tutti i modelli hanno a bordo, di serie, anche un bruciatore di backup per l'integrazione del carico termico solare qualora l'irraggiamento dovesse diminuire o mancare.

 

Caratteristiche degli assorbitori con torre evaporativa separata

Sono gruppi ad assorbimento così definiti perché con la torre evaporativa separata dalla macchina frigo vera e propria. Per il loro corretto funzionamento necessitano quindi di collegamenti idraulici eseguiti in opera fra la torre e la macchina stessa. La disponibilità per questa categoria di piccole e medie taglie varia da 17 kW a 105 kW, con alimentazione di acqua da 75°C a 95°C.

assorbitore

Ciclo di funzionamento dell'assorbitore a semplice effetto alimentato ad acqua calda

In un gruppo ad assorbimento ad acqua e bromuro di litio, l'acqua funge da refrigerante e il bromuro di litio da assorbente. Quando un liquido evapora, assorbe calore da ciò che lo circonda. Se si versa ad esempio una goccia di alcool su una mano, si prova una immediata sensazione di freddo, in quanto l'alcool evaporando assorbe calore dalla mano stessa. L'evaporazione è alla base della progettazione della maggior parte delle macchine refrigeranti. L'acqua evapora a 100°C a pressione atmosferica (760 mmHg), ma può evaporare ad una temperatura molto più bassa se ne diminuiamo la pressione. Con una pressione assoluta di 6 mmHg in un recipiente stagno, l'acqua evapora ad una temperatura di 4°C. Il principio della produzione del freddo del gruppo ad assorbimento è di natura chimico-fisica, infatti si basa sulla variazione di concentrazioni di soluzioni saline mediante somministrazione di calore. Gli organi meccanici in movimento di questi gruppi risultano notevolmente ridotti rispetto a quelli delle altre categorie a ciclo termodinamico. Contrariamente a quanto accade per i refrigeratori tradizionali a compressione, le unità ad assorbimento si avvalgono del ciclo frigorifero con miscela acqua e bromuro di litio attivato dal calore che lavora a pressioni molto basse, dove l'acqua opera come refrigerante ed il bromuro di litio (un sale con alta affinità per il vapor d'acqua), agisce da assorbente. La soluzione di acqua e bromuro di litio viene riscaldata nel generatore di calore provocando la separazione dell'acqua, sotto forma di vapore ad alta temperatura. Il vapore d'acqua viene condensato (nel condensatore) tramite l'acqua di raffreddamento proveniente dalla torre evaporativa. In condizione di vuoto, l'acqua refrigerante (alla temperatura di 4°C) viene spruzzata sui tubi dell'evaporatore dove evaporando a bassa temperatura, sottrae calore all'acqua dell'impianto di condizionamento che circola negli stessi tubi dell'evaporatore, entrando a 14°C ed uscendo a 7°C. Il vapore d'acqua a bassa temperatura viene assorbito dal bromuro di litio, con trasferimento di calore al circuito di raffreddamento della torre evaporativa, che a sua volta lo disperde in ambiente. A questo punto la soluzione iniziale di acqua e bromuro di litio, cosi ricostituita, viene trasferita nuovamente, tramite una pompa, nel generatore di calore per riprendere il ciclo. Prima di arrivare al generatore, passa attraverso uno scambiatore di calore, che permette di ottenere migliori prestazioni al sistema, garantendone una maggiore affidabilità.

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