Manuale applicativo per la refrigerazione industriale

Questo capitolo fornisce un'introduzione ai vari sistemi di refrigerazione a compressione di vapore e alle loro applicazioni.

Il compressore è il "cuore" dell'impianto di refrigerazione e ha due funzioni di base:  1. Mantenere la pressione nell'evaporatore in modo che il liquido refrigerante possa evaporare alla temperatura richiesta; 2. Comprimere il refrigerante in modo che possa condensarsi a una temperatura più alta.

Nelle aree in cui vi sono grandi variazioni nelle temperature dell'aria ambiente e/o nelle condizioni di carico, è necessario controllare la pressione di condensazione per mantenere un elevato grado di efficienza del sistema. Scopri le diverse soluzioni in questo capitolo.

I condensatori disperdono il calore dall'impianto di refrigerazione all'aria ambiente o all'acqua. Il controllo del condensatore è essenziale per il funzionamento efficiente del sistema di refrigerazione.

La regolazione del livello del liquido è un elemento importante nella progettazione degli impianti di refrigerazione industriale. Controlla l'iniezione di liquido per mantenere un livello di liquido costante. Informazioni sulle principali funzioni: sistema di regolazione del livello del liquido ad alta pressione (HP LLRS) e sistema di regolazione del livello del liquido a bassa pressione (LP LLRS) 

L'evaporatore è la parte dell'impianto di refrigerazione in cui il calore effettivo viene trasferito dal mezzo che si desidera raffreddare (ad es. aria, fluido termovettore o il prodotto direttamente) al refrigerante. Pertanto, la funzione principale del sistema di controllo dell'evaporatore è quella di raggiungere la temperatura del mezzo desiderata. Inoltre, il sistema di controllo deve anche sempre mantenere l'evaporatore in funzione e in piena efficienza. 

In generale, i compressori per la refrigerazione industriale sono lubrificati con olio, che viene forzato dalla pompa dell'olio o dalla differenza di pressione tra i lati ad alta e bassa pressione alle parti mobili dei compressori (cuscinetti, rotori, pareti dei cilindri, ecc.). In questo capitolo vengono fornite informazioni sul controllo della temperatura e della pressione dell'olio, che sono i due parametri principali dell'olio che devono essere controllati per garantire un funzionamento affidabile ed efficiente del compressore.

Tutti gli impianti di refrigerazione industriale sono progettati con diversi sistemi di sicurezza per proteggerli da condizioni non sicure, come una pressione eccessiva. Qualsiasi pressione interna eccessiva prevedibile deve essere evitata o attenuata con rischi minimi per le persone, gli oggetti e l'ambiente. I requisiti dei sistemi di sicurezza sono strettamente controllati dalle normative, pertanto è sempre necessario verificare i requisiti della legislazione locale nei vari paesi. Generalmente le illustrazioni in questo capitolo riflettono lo standard EN 13136, ma alcune vanno considerate come "best practice". 

In genere, gli impianti di refrigerazione industriali sono dotati di pompa di circolazione del refrigerante liquido. Esistono alcuni vantaggi della circolazione con pompa rispetto ai sistemi di tipo DX. Le pompe assicurano una distribuzione efficiente del liquido refrigerante agli evaporatori e il ritorno della miscela vapore-liquido al separatore della pompa. Fornendo più refrigerante di quanto gli evaporatori possano evaporare (sovra-alimentazione), è possibile evitare il surriscaldamento del refrigerante nell'evaporatore, aumentando così l'efficienza degli evaporatori, senza il rischio di colpi d'ariete nel compressore. In questo capitolo vengono descritte le "best practice" per la progettazione di sistemi di pompaggio che includono il controllo della capacità e i problemi di sicurezza.

Questo capitolo tratta le applicazioni di refrigerazione industriale per la rimozione dell'acqua e dell'aria nell'impianto, nonché i sistemi di recupero del calore. Queste applicazioni mirano a ottimizzare il funzionamento degli impianti di refrigerazione, riducendo il consumo energetico e raccogliendo il calore in eccesso per altri scopi, ad esempio riscaldamento degli ambienti o produzione di acqua calda.

Questo capitolo tratta l'uso della C02 nelle applicazioni di refrigerazione industriale. L'uso dell'anidride carbonica (CO2) negli impianti di refrigerazione non è una novità. L'uso dell'anidride carbonica come refrigerante venne proposto per la prima volta da Alexander Twining (rif. [1]), che la citò nel suo brevetto britannico nel 1850. Thaddeus S.C. Lowe sperimentò la CO2 per i palloncini militari, ma nel 1867 progettò anche una macchina per il ghiaccio con la CO2. Lowe inoltre sviluppò una macchina a bordo di una nave per il trasporto di carne congelata.

Il capitolo tratta l'introduzione dei sistemi CO2 transcritici e le configurazioni tipiche, tra cui il sistema booster, la compressione parallela e l'uso di eiettori a bassa pressione, ad alta pressione ed eiettori di liquido. Copre anche i prodotti più comunemente utilizzati nel lato di alta pressione e nella linea di bypass.

Gli scambiatori di calore svolgono le funzioni principali dei sistemi di refrigerazione/a pompa di calore (riscaldamento e raffreddamento), nonché diverse funzioni interne.  Per un funzionamento efficiente degli scambiatori di calore, è necessario che il sistema sia progettato, costruito e controllato in modo appropriato. Il capitolo descrive l'uso dello scambiatore di calore in una selezione di applicazioni di refrigerazione.