RECUPERO PARZIALE
Recupero di calore dall’aria compressa
condensatore Dsh
h
p
Acqua calda recuperata
evaporatore
Acqua calda recuperata
Acqua refrigerata
cond. recupero RECUPERO TOTALE h condensatore
p evaporatore
Acqua refrigerata
Figura 3 – Schema di principio nel caso di recupero parziale (in alto) e totale (in basso) di macchine monoblocco assemblate in fabbrica) intervenire in retrofit su impianti esistenti al fine di inserire ulteriori scambiatori. In questo caso l’energia termica è disponibile sotto forma di acqua calda, sfruttabile unicamente quando è in esercizio il sistema frigorifero o interponendo un sistema di accumulo. Il recupero può essere parziale (Figura in alto), con l’inserimento nel circuito frigorifero di un cosiddetto desurriscaldatore (Dsh in Figura ), che sfrutta l’elevata temperatura dei gas refrigeranti in uscita dal compressore, operando appunto il desurriscaldamento degli stessi prima dell’ingresso al condensatore; di norma la potenza termica ottenibile è compresa fra il % e % di quella frigorifera nominale, e si può stimare in prima istanza circa pari alla potenza elettrica assorbita dai compressori (tuttavia il valore effettivo dipende dal refrigerante e dalle caratteristiche dello scambiatore inserito). Il vantaggio del recupero
parziale è poter raggiungere temperature fino a °C senza tuttavia influire in modo significativo sulla prestazione energetica del ciclo frigorifero. Il recupero totale (Figura in basso), consiste invece nella realizzazione di un vero e proprio ulteriore condensatore, dal quale recuperare tutto il calore di condensazione. Ciò implica un maggior costo e una maggiore complicazione costruttiva della macchina e non consente di ottenere temperature lato fluido troppo elevate (indicativamente massimo °C); la temperatura del recupero influenza tuttavia la prestazione in freddo della macchina, con una riduzione dell’EER frigorifero, che è poi compensata dalla produzione di energia termica [] nella valutazione della prestazione globale (in questi casi si parla di TER, Total Efficiency Ratio, []). La scelta fra recupero parziale o recupero totale deve essere fatta in funzione della temperatura necessaria e della domanda termica e frigorifera, oltre che dei costi dell’energia elettrica e termica di stabilimento. Molto interessanti sono le applicazioni di recupero per la produzione di acqua calda per i lavaggi e i processi nel settore alimentare, nel quale vi sono numerose realizzazioni.
Il recupero di calore dai compressori d’aria rappresenta un’altra delle classiche soluzioni tecniche, molto spesso tuttavia non sfruttata adeguatamente in ambito industriale. Limitando la trattazione ai compressori che operano con pressioni ordinarie (fino a bar), se si considerano i compressori a vite lubrificati, è possibile recuperare il calore dal circuito di raffreddamento dell’olio sotto forma di aria calda (con le dovute cautele in tema di sicurezza) o sotto forma di acqua calda, da inviare a un sistema di accumulo. La temperatura massima ottenibile dell’acqua è circa °C, anche se normalmente si opera con circa °C nelle applicazioni reali. La potenza termica ottenibile è indubbiamente interessante se si considera che può essere dell’ordine del % della potenza elettrica assorbita dal compressore. Nella valutazione tecnico economica del sistema è opportuno considerare però i seguenti aspetti: • ore di esercizio del compressore; • carico medio del compressore: se il compressore opera con inverter o con cicli di carico-vuoto, non sarà disponibile sempre una potenza termica pari a quella massima; • domanda termica: in questo caso è importante inserire un adeguato serbatoio di accumulo; • costi di interfaccia impiantistica. Lo scambiatore di calore per il recupero è un accessorio ordinario disponibile a catalogo per i principali costruttori, e anche in questo caso è sicuramente opportuno pensare fin dal momento dell’ordine del compressore alla scelta dello stesso. Per quanto riguarda invece i compressori oilfree, se raffreddati ad acqua è possibile recuperare calore nel raffreddamento fra i due stadi; nel caso invece di quelli raffreddati ad aria il calore recuperato sotto forma di aria calda può essere sfruttato per la rigenerazione di essiccatori ad adsorbimento, tipicamente necessari nelle applicazioni che richiedono aria con requisiti alimentari o farmaceutici.
Impiego pompe di calore e macchine ad assorbimento/adsorbimento Ogni qual volta è disponibile del calore a temperature anche di soli - °C (come accade spesso in circuiti di raffreddamento industriale), è possibile ipotizzare di sfruttare tale fluido come sorgente termica per una pompa di calore. Molte sono le applicazioni industriali di pompe di calore, inserite all’interno dei processi produttivi (per una trattazione ampia si rimanda a [], []). Se la finalità è produrre calore a temperatura inferiore ai - °C partendo da sorgenti termiche a temperature non superiori a °C, vengono impiegati prodotti comunemente disponibili a catalogo dei principali produttori, tipicamente pompe di calore acqua-acqua. Se si considera invece una temperatura di mandata più elevata, pari o superiore a °C, o sorgenti termiche molto calde, si
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