IMPIANTO A BASSA CONDENSAZIONE

Negli impianti frigoriferi a compressione di vapore si rende necessario controllare la condensazione per alimentare in modo corretto le valvole termostatiche garantendo la giusta portata di refrigerante da iniettare nell' evaporatore. Un condensatore ad aria in fase di progettazione viene dimensionato in modo da essere capace di rispondere a tutte le escursioni termiche che si presentano durante le varie stagioni (non sempre). Come è facile immaginare lo stesso condensatore quando si ritrova con aria in ingresso a 10 C° renderà molto di più di quando l'aria in ingresso sarà a 35 C°, per questo motivo molti impianti vanno in crisi di rendimento nei periodi caldi la dove le condizioni di lavoro diventano tali da avere consumi elettrici molto alti e uno scarso rendimento, tutto ciò  per l’aumento del rapporto di compressione e per la conseguente riduzione della portata di refrigerante.
Gli elevati rapporti di compressione sollecitano enormemente il compressore il quale si ritrova con temperature di fine compressione (variano in base al tipo di gas refrigerante) molto spesso a punti critici tali da alterare anche le caratteristiche chimiche e la capacità lubrificante dell' olio. 
La potenza che una macchina frigorifera produrre dipende fondamentalmente dalla quantità  di refrigerante (portata massica) che riesce a far evaporare. A monte della valvola di espansione termostatica sono cruciali due fattori : La pressione e la temperatura, le quali determinano la qualità' del refrigerante come liquido sotto raffreddato alla giusta pressione di condensazione. 

La quantità' di refrigerante che attraversa la valvola di laminazione (portata ponderale riferita al peso: massa moltiplicata per l'accelerazione gravitazionale) , dipende dalla pressione differenziale esercitata su di essa. 

La necessita' di avere prima della valvola di espansione termostatica, refrigerante allo stato liquido senza bolle di vapore, e' uno dei parametri più importati ai fini della resa, pensate che con l' 1% di flash gas prodotti nella linea del liquido fanno calare del 17% il funzionamento dell’evaporatore. 

Per liquido, si intende liquido sotto raffreddato cioè: Gradi centigradi in meno della temperatura di saturazione. 

Ogni grado centigrado di sotto raffreddamento rende l'impianto più' efficiente dello 1% circa.

( il grafico è a titolo dimostrativo con paint non è facile tracciare le linee sulle politropiche)

La portata in massa (o massica espressa in Kg/s che è differente da quella volumetrica riportata in targa dai compressori) di refrigerante dipende dal rapporto di compressione, minore e' il rapporto di compressione e maggiore sara' il volume di refrigerante spostato dal compressore. 

Quando riusciamo ad avere un basso rapporto di compressione si ha anche un basso assorbimento elettrico( constatabile da un qualunque catalogo di compressori frigoriferi) e quindi consumi più ridotti, mentre tanto più' il rapporto di compressione e' elevato tanto più  elevato sara' l’assorbimento elettrico da parte del compressore con maggiori consumi. 

Un sistema ideale che ci permettesse di lavorare a bassa pressione di condensazione, con un refrigerante ben sotto raffreddato, privo di flash gas ( e con un basso rapporto di compressione, basso assorbimento elettrico ed elevata portata di refrigerante sarebbe bellissimo non credete?  

In tutti gli impianti reali ci ritroviamo con tutta una serie di problemi che vanno dalla pendolazioni della valvola di espansione termostatica, ai problemi legati ai ritorni di olio, alle inevitabili perdite di carico e cadute di pressione dovute alla tubazione ecc..  Per ovviare a questi problemi siamo costretti ad aumentare la pressione di condensazione con proporzionale aumento della corrente assorbita da parte del compressore/i. Un sistema per risolvere questo problema e sfruttare le basse temperature di condensazione (quindi un aumento della resa frigorifera grazie ad un guadagno entalpico aggiunto) è quello riportato nello schema seguente.

Questo sistema consente di abbassare la pressione di condensazione con l’iniezione di refrigerante liquido nella linea di scarico tra il compressore ed il condensatore e compensare le perdite di carico e la caduta di pressione della tubazione del liquido, questo grazie ad una pompa  capace di innalzare la pressione (a determinati valori) del liquido in uscita dal ricevitore e' quindi rende possibile iniettare una certa quantità di liquido nella linea di scarico, tra compressore e condensatore (senza l'ausilio di una pompa sarebbe impossibile visto che a valle dal condensatore abbiamo sia una temperatura che una pressione più basse rispetto all'ingresso). 

Il refrigerante liquido, a contatto con il vapore surriscaldato espande, anticipando la fase di de surriscaldamento e condensazione, liberando spazio e superficie di scambio nel condensatore, con una notevole riduzione sia della pressione di condensazione, che dell’energia elettrica assorbita. 

Inoltre, l’aumento della superficie disponibile nel condensatore, consente un aumento del sottoraffreddamento con un salto entalpico maggiore questo torna molto utile nei periodi estivi quando i condensatori risultano quasi tutti leggermente sottodimensionati. In questa configurazione si riescono ad ottenere risparmi energetici de 25/30%.

Questo sistema lo consiglio come modifica da proporre su impianti già esistenti, per quelli nuovi si possono concepire con soluzioni diverse.

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