LO SBRINAMENTO AD INVERSIONE DI CICLO

Risposta per Armando che chiedeva chiarimenti sullo sbrinamento ad inversione di ciclo.

a mio avviso è in assoluto il sistema migliore per lo sbrinamento, anche se sui grossi impianti i componenti per realizzarlo iniziano a diventare costosi, è per questo che quasi tutti preferiscono le resistenze elettriche a discapito dei consumi (solita storia )

Passiamo ora al circuito:

La valvola ad inversione di ciclo (posizione 1) permette di invertire il senso di passaggio de fluido e il rispettivo ruolo degli scambiatori. Durante tutta la durata dello sbrinamento l'evaporatore diventa condensatore, poiché è alimentato dal gas di mandata. Il controllore della Pego raffigurato permette di eseguire tutte le funzioni necessarie per questo tipo di sbrinamento.

L'elettrovalvola ( posizione 2 ) sul liquido permette di arrestare il compressore tramite la messa in vuoto , al fine di facilitare il ritorno di olio. (in sbrinamento chiusa)

L'elettrovalvola (posizione 3) è di tipo normalmente aperta, il suo ruolo è di impedire che il fluido contenuto nel ricevitore di liquido allaghi il condensatore, il quale deve assicurare la funzione di evaporatore durante il ciclo di sbrinamento. (in sbrinamento alimentata quindi chiusa)

Le valvole di non ritorno ( posizione 4 ) dirigono il liquido attraverso la valvola termostatica in cella ( posizione 6 ) durante il ciclo di raffreddamento e attraverso l'altra valvola (riferimento 7) durante lo sbrinamento.

Il filtro (posizione 5 ) è del tipo biflusso visto che il verso si inverte anche su di esso.

La valvola termostatica (posizione 6 ) con equalizzatore esterno, indispensabile vista la presenza di un distributore di liquido e quindi tiene conto della perdita di carico nell'evaporatore. Da notare il regolatore di avviamento (posizione 10 ) quindi non è necessaria una valvola termostatica con punto M.O.P.

Valvola termostatica manuale (posizione 7 ) chiamata anche valvola pressostatica, viene utilizzata solo in sbrinamento. (Si potrebbe utilizzare anche una valvola termostatica per ottimizzare la potenza del condensatore, ma in quel caso sarebbe obbligatorio usare una valvola M.O.P. per evitare le sovrapressioni nel sistema termostatico durante il ciclo di refrigerazione.

Termostato di fine sbrinamento (posizione 8 ) stesso principio degli sbrinamenti elettrici.

Separatore di liquido o accumulatore ( posizione 9 ) protegge il compressore dai ritorni di liquido nel momento delle inversioni di ciclo quando la valvola termostatica è molto aperta.

Ed in fine ma non meno importante il regolatore di avviamento (posizione 10 ) che mantiene una pressione costante anche dopo un ciclo di sbrinamento.

Circuito in fase di raffreddamento. 

Circuito in fase di sbrinamento. 

  
Spero di essere stato abbastanza chiaro in questa descrizione.
Per ulteriori informazioni contattatemi pure.

LO SBRINAMENTO A GAS CALDO

Lo sbrinamento a gas caldo viene fatto iniettando i gas di scarico surriscaldati all'interno dell'evaporatore subito a valle della valvola termostatica o capillare (In caso di impianto a valvola termostatica la dove è installata una valvola solenoide sulla liquida, questa deve restare chiusa durante lo sbrinamento. I Gas caldi iniettati nell'evaporatore a causa della bassa temperatura e del eventuale presenza di ghiaccio tendono a condensare velocemente. A differenza dello sbrinamento elettrico tramite resistenze questo sistema richiede il funzionamento del compressore durante la fase di sbrinamento con ventole evaporatore e condensatore ferme.

Ora passiamo alla circuitazione: 

Ora vediamo dove creare l'attacco per prelevare il gas caldo (posizione 1) la quale deve essere effettuata sul lato alto del tubo onde evitare trappole d'olio.

Dopo aver realizzato la presa di gas caldo bisogna installare un elettrovalvola N.C. la quale renderà automatico il sistema (su grossi impianti si usa un rubinetto e quindi le procedure di sbrinamento vengono azionate in manuale) Si può usare anche una valvola a 3 vie in questo modo si risparmia la valvola di ritegno descritta in seguito.

In fase di sbrinamento dobbiamo fare in modo che tutto il gas di scarico venga convogliato verso l'evaporatore a temperatura più alta possibile è per questa ragione che deve essere installata una valvola di non ritorno (posizione 3) la quale permette (grazie al suo differenziale di apertura) ai gas di fluire prevalentemente verso l'evaporatore. Buona norma è prevedere alcuni rubinetti di intercettazione per facilitare eventuali interventi o sostituzioni.

Ora grazie alla terza tubazione possiamo andare verso l'evaporatore e collegarci come sopra illustrato e cioè tra il distributore a ragno e la valvola termostatica sempre dal lato superiore, preciso che esistono raccordi speciali (tipo LG Danfoss) che permettono una distribuzione anulare quindi con ottima ripartizione.

Come anticipato in precedenza i gas caldi inviati all'evaporatore e avendo i ventilatori fermi in cella si crea una condizione pericolosa per il compressore dovuta ai colpi di liquido.

Con questa tipologia di sbrinamento è indispensabile un separatore di liquido (posizione 7) Nonostante la sua presenza durante lo sbrinamento con i gas che condensano velocemente all'interno dell' evaporatore il quale ha i ventilatori ovviamente fermi il separatore si ritrova ad essere invaso da grossi volumi di liquido. Quindi per evitare gli eccessi L'accumulatore di liquido è immerso a bagnomaria preferibilmente con olio e non acqua visto che evaporerebbe molto velocemente (posizione 8) e mantenuto a circa 30°C da un termostato a immersione (posizione 9) che comanda una resistenza elettrica. Questo controllore della Pego presenta tutti i requisiti per effettuare questo tipo di sbrinamento.I tempi di sbrinamento di solito non superano i 5 minuti con frequenze stabilite in virtù dell'utilizzo della cella.

Dove posso utilizzare questo tipo di sbrinamento?

Questo sistema viene usato molto spesso nelle macchine per il ghiaccio a cubetti per permettere la formatura.

Particolarmente interessante è l'utilizzo di questo sistema su grosse celle munite di più evaporatori collegati allo stesso gruppo di condensazione. In effetti permette di sbrinare gli evaporatori individualmente uno dopo l'altro e quindi di controllare meglio la temperatura ambiente. 

Posso sbrinare a gas caldo su un circuito con un solo evaporatore?

Fondamentalmente SI. Bisogna tener presente che con questo tipo di sbrinamento il calore disponibile è alquanto limitato (solo calore di compressione) quindi ci deve essere un giusto rapporto compressore evaporatore. A titolo di esempio risulta efficace in impianti a bassa temperatura o ancora meglio in impianti di surgelazione visti i rapporti tra compressore e superficie evaporatore.

Durante lo sbrinamento l'elettrovalvola sulla linea del liquido resta chiusa e l'evaporatore viene alimentato solo da una piccola portata di gas caldo. Poiché il compressore continua ad aspirare normalmente, la pressione di aspirazione diminuisce molto ma se la pressione nell'evaporatore scende sotto lo 0°C (per fluido utilizzato) non riusciremo più a sbrinare correttamente. 

Precauzioni sugli impianti multi-evaporatore.

Nelle grandi celle si consiglia di non sbrinare più di un quarto o massimo un terzo della superficie totale di evaporazione dell'impianto. A titolo di esempio: Se ci sono tre evaporatori in una cella bisogna sbrinarli uno alla volta. Inoltre se la superficie da sbrinare è troppo grande il tempo necessario al compressore per far riscendere la BP dopo uno sbrinamento rischia di essere troppo lungo.Quindi si rischia un sovraccarico che farà intervenire o la protezione termica o il Krivan o il pressostato di massima. Per ovviare a questo problema si usa un regolatore di pressione al Carter come di seguito:

 Il regolatore (posizione 10) protegge il compressore da eccessivi carichi (per intenderci la KVL Danfoss) che va regolata in base alle caratteristiche del compressore.

VALVOLA A 4 VIE PER L'INVERSIONE DI CICLO

Questo post è in risposta alle richieste di due lettori Giovanni e Flavio che chiedevano qualche chiarimento sul funzionamento della valvola a 4 vie.

Queste valvole sono usate maggiormente in condizionamento sulle pompe di calore per permettere di invertire il ciclo passando dal regime estivo (raffreddamento) al regime caldo (riscaldamento). Oggi sempre più spesso vengono usate in refrigerazione come sistema di sbrinamento visto che questo sistema risulta più efficiente e non si ha la necessità di usare grosse resistenze elettriche.

Dal disegno si deduce che essa è composta da : Una valvola principale a 4 vie e da una piccola elettrovalvola pilota a 3 vie la quale viene montata solitamente sul corpo della valvola principale.

Iniziamo parlando della valvola principale a 4 vie:

 Precisiamo che dei 4 collegamenti presenti sulla valvola principale, 3 li troviamo da un lato con al centro sempre l'aspirazione del compressore, e il quarto sull' altro lato che è sempre lo scarico del compressore.

 I passaggi interni sono commutabili grazie ad un gruppo mobile (posizione 3) di questo gruppo mobile fanno parte anche 2 pistoni (posizione 4) Ognuno dei due pistoni è fornito di un orifizio (posizione 5) ed inoltre è presente una valvola a spillo su ognuno dei 2 pistoni (posizione 6), in ultimo 3 capillari (posizione 7) sono saldati al corpo della valvola principale e collegati alla valvola pilota. 

Ora per capirci meglio prendendo una valvola non collegata al circuito, e alimentando semplicemente la bobina sentiremmo solo il ticchettio della pilota 3 vie, ma nella valvola principale non succederebbe assolutamente niente questo perché essa per funzionare ha bisogno per forza che al suo interno siano presenti sia  l' alta pressione e sia la bassa pressione.

  

La mandate HP, e l'aspirazione del compressore sono sempre collegate come sopra rappresentato,ora a titolo di esempio per raffigurare meglio il funzionamento sostituiremo la valvola pilota a 3 vie con 2 rubinetti manuali (riferimento 5-6) Adesso passiamo al funzionamento vero e proprio: Al centro della valvola la HP esercita una forza sui 2 pistoni che spinge il gruppo verso sinistra (riferimento 1) e nello stesso tempo verso destra (riferimento 2) quindi cosa fa questo gruppo ?? Essendo queste due forze identiche si annullano. Ricordiamo pero' che i due pistoni presentano un orifizio, quindi la HP può passare dietro al pistone di sinistra (riferimento 3) e quindi si avrà una spinta del gruppo verso destra. Contemporaneamente la HP passa ugualmente dietro al pistone di destra (riferimento 4) ma siccome la valvola 6 è aperta e il diametro del capillare di collegamento è molto più grande del diametro dell'orifizio sul pistone, questo fa si che la massa di gas HP che attraversa questo orifizio sia subito aspirate dalla BP. La pressione dietro al pistone di destra (riferimento 4) si stabilizza con la BP. Alla fine la forza più grande dovuta alla HP spinge il gruppo verso destra mettendo in comunicazione la mandata del compressore con la tubazione di sinistra (riferimento 7) e l'aspirazione con la tubazione di destra (riferimento 8).

COMMUTAZIONE

Adesso applicando la HP sulla destra (valvola 6 chiusa) e la BP a sinistra (valvola 5 aperta) la forza dominante spinge il gruppo verso sinistra il quale mette in comunicazione la mandata con la tubazione di destra (riferimento 8) e l'aspirazione con la tubazione di sinistra (riferimento 7) 

 (Alcuni costruttori per avere un effetto amplificato usano la pilota tre vie per aziona una piccola valvola quattro vie che a sua volta va a comandare la quattro vie principale) 

Parliamo ora della valvola pilota:

Dalla descrizione si evince che il funzionamento della valvola 4 vie è possibile grazie alla differenza di pressione tra HP e BP. Per questo lavoro si utilizza la valvola pilota a 3 vie. La via centrale è la via in comune la quale è sempre collegata alla BP.

Quando la bobina non è alimentata la via di destra è chiusa e la via di sinistra è in comunicazione con la BP, viceversa quando la bobina è alimentata la via di destra è messa in comunicazione con la BP e la via di sinistra è chiusa.

Circuito frigorifero a blocchi con valvola 4 vie. 

Non essendo alimentata la bobina dell'elettrovalvola pilota la sua via di sinistra cosi come la parte sinistra del gruppo, è messa in comunicazione con la BP (teniamo sempre presente che il diametro del orifizio sul pistone è molto più piccolo del diametro dei capillari di collegamento) Visto che la HP è sulla destra del gruppo la differenza di pressione tende a spingere bruscamente sulla destra della valvola principale. Arrivando in fondo a sinistra lo spillo presente sul pistone (riferimento A) chiude l'orifizio di collegamento del capillare in modo che interrompa il passaggio di gas, diventato a quel punto inutile. A questo punto la pressione va di nuovo ad equilibrarsi con la HP a sinistra del gruppo ma siccome la HP si trova ugualmente a destra , il gruppo non potrà più cambiare posizione. 

 Ora alimentando la bobina si mette in comunicazione la parte destra del gruppo con la BP ed il gruppo si sposta bruscamente verso destra. Arrivando a fine corsa lo spillo del pistone interrompe il passaggio di gas chiudendo il passaggio di collegamento del capillare.

Per ulteriori chiarimenti contattatemi. 

Sistemi di avviamento RSIR CSIR PSC CSR

Parliamo un po dei motori ermetici monofase:

Normalmente il rotore è del tipo a gabbia di scoiattolo e lo statore presenta solo due avvolgimenti: uno principale (di marcia) e uno ausiliario (di avviamento).
Ed è proprio l'avvolgimento ausiliario che consente, mediante l'uso di opportuni accorgimenti, l'avviamento di questo tipo di motore; infatti, alimentando il solo avvolgimento principale, non si ottiene un campo rotante necessario per porre in rotazione il rotore, ma un campo magnetico alternato che è la risultante dalla sovrapposizione di due vettori rotanti in senso opposto dimezzato rispetto a quello principale. Il rotore in tali condizioni non può mettersi in rotazione, perché viene sollecitato nei due sensi con una coppia di uguale valore.
Però se con l'intervento di una forza esterna lo si lancia in una direzione o nell'altra, si viene a rompere l'equilibrio delle due coppie opposte a favore di quella che sollecita il rotore nel senso della forza esterna.
In questo caso il motore proseguirà nella sua rotazione anche se viene a mancare la forza esterna che l'ha lanciato in rotazione (circuito di spunto).
Diciamo che un compressore frigorifero alternativo presenta una forte coppia in partenza e in alcune condizioni anche durante la marcia a seguito di elevati rapporti di compressione. Il motore elettrico deve essere capace di rispondere a queste esigenze sia in partenza (spunto cioè momento torcente in avviamento) sia in marcia la dove si creano elevati rapporti di compressione (alta pressione di condensazione e bassa pressione di evaporazione)

Il tipo di motore maggiormente utilizzato e il tipo asincrono monofase e trifase (in questo caso ci concentreremo sui motori monofase) essi prevedono vari sistemi di avviamento atti a rispondere alle varie applicazioni.
Sul mercato troviamo fondamentalmente due grosse famiglie di compressori ermetici monofase, e cioè: HST (Hig Starting Torque) che sarebbero quelli che lavorano su circuito a valvola termostatica   o la dove il riequilibrio delle pressioni risulta relativamente lungo con conseguenti coppie di spunto elevate, oppure LST (Low Starting Torque) che lavorano in circuiti a capillare la dove i tempi di riequilibrio delle pressioni sono relativamente brevi e di conseguenza si hanno basse coppie di spunto. In realtà i compressori si suddividono ulteriormente in HBP- LBP rispettivamente: alta espansione e bassa espansione, ma in questo post ci concentreremo sui sistemi di avviamento.

Tutti i compressori ermetici monofase sono split phase (a fase ausiliaria) strutturati in due distinti avvolgimenti (uno dedicato alla marcia e uno per lo spunto) i quali presentano differenze costruttive di base e cioè: avvolgimento di marcia costruito con filo di elevata sezione quindi con bassa impedenza elettrica, e avvolgimento ausiliario di spunto o avviamento, costruito con filo di piccola sezione e quindi un elevata impedenza elettrica (sapendo questo ci torna utile la dove non sappiamo quale sia il circuito di marcia o quello di spunto, con un comune multimetro misurando l'impedenza

troveremo subito i relativi circuiti)

Ora passiamo alle varie configurazioni.

RSIR (Resistence Start Induction Run)

Queso tipo di motore presenta una bassa coppia di spunto infatti non montano un condensatore, sono principalmente utilizzati in impianti a capillare con ridotti rapporti di compressione, durante la marcia se fermate il compressore e dopo due secondi lo volete riaccendere esso non partirà e ci sarà l'intervento del termico (klixson) questo è normale quindi bisognerà semplicemente attendere che le pressioni si equilibrino.

L' avvolgimento di spunto (S-C) di alta impedenza ohmica risulta temporaneamente collegato in parallelo all'avvolgimento di marcia. Un relè amperometrico con bobina in serie all'avvolgimento di marcia comanda la sua inserzione o disinsezione.

CSIR (Capacition Start Induction Run) 

In questo caso la coppia di spunto è discreta (quindi impianti a valvola), un circuito di tipo RSIR non si puo trasformare in CSIR montando un condensatore in serie all'avvolgimento di spunto questo perchè è vero che presentano lo stesso circuito di marcia ma gli avvolgimenti di spunto sono progettati per le due differenti configurazioni.

Notiamo la presenza di un condensatore di spunto SC (quelli neri) in serie all'avvolgimento di spunto, l'inserzione o lo stacco del circuito di spunto con relativo condensatore è gestita dal relè.
Questi motori assorbono una corrente di marcia di quasi 1/3 in meno rispetto a quelli RSIR a parità di potenza e sono anche meno sensibili ai cali di tensione di rete.

PSC (Permanent Split Capacitor)

Questa configurazione non presenta nessun relè, essa è indicata per impianti a capillare anche se a me non piace.

C'è un condensatore in serie al circuito di spunto il quale resta sempre inserito anche dopo lo spunto quindi si usano condensatori la cui capacità è molto inferiore a quella dei condensatori di spunto usati nei motori CSIR.
Questi motori sono costruiti appositamente per questo tipo di lavoro quindi non è possibile prendere un motore ad esempio CSIR e by-passare il relè.

CSR (Capacition Start Run)

Questo è in assoluto il sistema che preferisco, esso permette di avere elevate coppie sia di spunto che di marcia.
In questi casi si utilizza normalmente un relè di tipo voltometrico la cui bobina è inserita dalla tensione indotta presente ai capi dell' avvolgimento di spunto.

Il condensatore di marcia permette elevati valori di coppia anche durante la marcia e quindi risulta particolarmente adatto la dove si presentano elevati rapporti di compressione.



Ora giusto per chiarezza definiamo meglio le sostanziali differenze tra relè voltometrico e quello amperometrico:

Relè amperometrici 

Essi sono costituiti da una bobina con poche spire (proporzionate al passaggio della corrente di spunto) e dei contatti mobili (contatti normalmente aperti) gestiti da una molla. Quando il motore deve partire attraverso la bobina passa una corrente relativamente alta, tale da attrarre il nucleo mobile (questo comporta scintille e usura dei contatti) il quale viene rilasciato subito dopo che il rotore abbia raggiunto circa l'80% della sua velocità di lavoro visto che la corrente si abbassa ai valori di marcia.

                                                          Relè voltometrico

Questi relè si utilizzano per potenze che vanno dai 600-700 W in su', questo perché con l'aumento della potenza del motore aumenta pure la corrente quindi con i relè amperometrici bisognerebbe usare per la bobina del filo troppo grande quindi da escludere.
Essi funzionano sulla tensione anziché sulla corrente,i contatti del gruppo mobile sono normalmente chiusi (si evitano pure le scintille). La bobina di questi relè è costruita da un sottile filo con numerose spire, nella fase di partenza mentre aumenta la velocità del rotore aumenta pure la tensione ai capi del circuito di spunto, quando siamo prossimi al 90% della velocità di marcia la tensione è al punto massimo quindi il gruppo mobile viene attratto con conseguente disinserimento del circuito di spunto.

Esistono anche altri sistemi di avviamento ma diciamo che questi sono i più usati.
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Per ulteriori informazioni commentate pure.

COMPRESSORI COPELAND SCROLL

Come funziona?

Nel 1905 fu inventato e brevettato dal francese Lèon Creux.

 Lo Scroll non ha valvole, pistoni, bielle, albero a gomiti, non necessita di separatori di liquido, 

e non è rumoroso.                        

Per un uguale rapporto di compressione lo Scroll è in grado di movimentare una portata di refrigerante superiore del 50% rispetto al compressore alternativo a pistoni di pari potenza.

Due spirali evolventi si accoppiano tra di loro formando tasche di gas a forma crescente. La prima spirale rimane fissa, mentre la seconda compie un movimento orbitale rispetto alla prima. Il movimento orbitale fa sì che il gas venga aspirato all'interno e convogliato verso il centro della spirale, dove si crea una pressione del gas sempre più alta. Il gas viene quindi scaricato dalla luce situata sulla spirale fissa. 

Perché la resa degli scroll è superiore a quella degli alternativi?

I compressori scroll hanno il vantaggio rispetto ai compressori alternativi semiermetici di fornire una capacita' che rimane piu' costante al variare del rapporto di compressione e quindi al variare della temperatura di condensazione o della temperatura ambiente a condizioni di evaporazione fisse: questa caratteristica e' dovuta all’efficienza volumetrica dello scroll che rimane circa costante in quanto non e' influenzata dal volume nocivo che penalizza invece i compressori alternativi, che sarà direttamente proporzionale all'aumento del rapporto di compressione. Quindi una bassa evaporazione con un alta condensazione (alto rapporto di compressione) maggiori quantità di gas che  si riespandono nel cilindro alla discesa del pistone, con conseguente calo di efficienza/resa.

Perché sono quasi immuni dai colpi di liquido?

Il design dei compressori Scroll garantisce una adattabilità assiale e radiale (destra e sinistra, su e giù ) tra le due spirali aumentando la vita utile del compressore. Per "adattabilità" si intende la capacità delle spirali di separarsi in condizioni anomale. Questa funzione elimina il contatto che può causare la rottura. La adattabilità assiale permette alla spirale di rimanere in contatto continuo in tutte le normali condizioni di lavoro, assicurando perdite minime anche senza l'uso di guarnizioni. La adattabilità radiale permette alle due spirali di separarsi lateralmente, in modo che i detriti o il refrigerante liquido possano attraversarle, migliorando significativamente la durata e l'affidabilità. La combinazione di adattabilità assiale e adattabilità radiale permette alle spirali di migliorare le prestazioni con l’aumentare dell’utilizzo. Il contatto continuo sul fianco, mantenuto dalla forza centrifuga, riduce al minimo le perdite di gas e ottimizza l'efficienza del compressore.

Come regolare la capacita di uno scroll?

In molti sistemi di refrigerazione il carico può variare all'interno di un ampio intervallo e ciò richiede l'uso del controllo della capacità del compressore. Le tecnologie di modulazione tradizionali includono azionamenti a velocità variabile (i quali sono costosi e comportano alcuni problemi relativi alla riduzione dei giri con conseguente riduzione della lubrificazione), sistemi di scarico, by-pass di gas caldo (iniettano gas caldo in aspirazione con relativo aumento della temperatura statorica) o architettura in parallelo. Alcune di queste soluzioni comportano diversi problemi, in quanto spesso sono complicate e difficili da progettare in apparecchiature esistenti.
Copeland Compliant Scroll™, la modulazione digitale opera in base a un meccanismo semplice. Il controllo della capacità viene ottenuto separando le due spirali in senso assiale per un breve periodo di tempo. Questa semplice soluzione meccanica permette un preciso controllo della temperatura e garantisce l'efficienza del sistema.

La modulazione viene ottenuta con un tempo di ciclo basato sul controllo PWM (Pulse Width Modulation, modulazione ad ampiezza di impulsi) di un'elettrovalvola, la quale aziona un pistone montato in modo rigido sulla spirale superiore. Questo pistone è azionato dalla pressione del gas. L'elettrovalvola si apre per consentire alla piccola camera di modulazione di comunicare con l'aspirazione attraverso la tubazione esterna.

Tempo di ciclo: 20 sec Valvola attiva/aperta: 12 sec e valvola inattiva/chiusa: 8 sec Capacità risultante: 40%. (Speriamo che i nostri amici della PEGO o ELIWELL propongano presto qualche controllore dedicato a questa applicazione)

La tecnologia Digital Scroll offre una modulazione continua 10-100% senza alcuna limitazione del campo operativo. Di conseguenza, le pressioni e le temperature del sistema sono strettamente controllate. I test hanno dimostrato una variazione di temperatura di +/-0,5 K negli espositori. Una maggiore stabilità delle temperature di evaporazione assicura una minore deumidificazione degli alimenti, una minore perdita di peso e una migliore conservazione della qualità degli alimenti. L'accensione e lo spegnimento del compressore vengono ridotti al minimo, assicurando un'efficienza del sistema ottimale e una più lunga aspettativa di vita delle apparecchiature. La possibilità di utilizzo a basse temperature di condensazione fino a 10 °C.

Nota:

Pensiamo ad una macchina di condizionamento quando lavora a pompa di calore......cosa succede quando le temperature sulla batteria esterna vanno sotto zero? L' evaporazione è bassa? La condensazione la vogliamo relativamente alta? Il rapporto di compressione diventa alto? Il compressore risulta sovradimensionato quindi si rende necessario regolare questo eccesso di potenza? Ecco poniamoci queste domande....

Iniezione di vapore: 

Grazie all'impiego della tecnologia Digital Scroll che consente di effettuare delle “iniezioni” di vapore a media pressione all'interno delle spirali, questi sistemi sono in grado di ottenere elevati valori di COP con incrementi fino al 20% rispetto alla tecnologia tradizionale.

Il ciclo ad iniezione di vapore con il compressore scroll e' simile a quello di un ciclo a due stadi (normalmente usati in refrigerazione su impianti a bassissima temperatura) con interstadio di raffreddamento, ma in cui il processo viene realizzato utilizzando un unico compressore.

Ciclo:

Circuito:

 Una parte del refrigerante liquido, dal lato di alta pressione, passa attraverso una valvola di espansione e poi in uno scambiatore di calore a piastre che funziona da sottoraffreddatore. Il vapore surriscaldato e' poi iniettato ad una pressione intermedia nella spirale del compressore scroll: il sottoraffreddamento addizionale aumenta l’effetto frigorifero all'evaporatore in quanto l’entalpia al suo ingresso diminuisce.

KW-COP

Prestazioni riportate da: Copeland Europe Emerson Climate Technologies.

L’efficienza del compressore Scroll ad iniezione di vapore è superiore a quella di un compressore tradizionale Scroll perché la capacità addizionale derivante dall'iniezione di vapore è ottenuta con una minore quantità di potenza assorbita. (Il vapore viene compresso solo a partire dalla pressione intermedia che è superiore rispetto alla pressione di aspirazione) La perdita di carico sulla linea di aspirazione risulta inferiore rispetto a quella di un ciclo tradizionale in quanto la portata in aspirazione e' minore. La riduzione di questo valore può  essere significativa, essendo proporzionale al quadrato della portata: per esempio, ad una riduzione della portata del 40% corrisponde una riduzione della perdita di carico in aspirazione del 64%.

Questo sistema può  anche essere sfruttato per modulare la capacita' del compressore nel caso in cui il carico frigorifero sia basso: utilizzando una valvola solenoide e' possibile escludere il circuito di iniezione vapore riducendo cosi' la capacita' frigorifera.(risulta molto più economico di un variatore di frequenza)
Il guadagno di capacita' che si ottiene e' maggiore in percentuale all'aumentare del rapporto di compressione: questo sistema si adatta bene ad essere utilizzato con l’R404A e risulta migliore rispetto all'impiego di uno scambiatore passivo tra linea liquido ed aspirazione.

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.

Per ulteriori informazioni contattatemi.

IMPIANTO CON VALVOLA STE (System-Three-Electronic)

Impianto classico

Questa è una configurazione classica di un impianto a temperatura ed umidità controllata con il recupero totale del calore (gas caldo)

In questa configurazione abbiamo la necessità di utilizzare i seguenti componenti:

N°1 Valvola tre vie (alcuni utilizzano due solenoidi ma io lo sconsiglio)

N°1 Valvola CPCE + LG.

N°2 Valvole di ritegno.

N°1 Valvola solenoide.

N°1 Valvola termostatica.

N°1 Ricevitore di liquido.

N°1 Separatore di liquido.

N°x Resistenze di sbrinamento.

Kg 10 gas frigorigeno.

Oggi tutti i componenti sopra descritti non sono più necessari grazie a questa valvola:

 

IMPIANTO CON VALVOLA STE (System-Three-Electronic)

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