Chiller sperimentale geotermico a fonte energetica mista

[Capitankevin]

Salve, sono un nuovo utente e vorrei sottoporvi un quesito, forse gli argomenti di questo forum non rispecchiano molto il problema che vi vorrei sottoporre ma questo forum è quello che si avvicina di più tra tutti quelli che ho guardato.

Veniamo al dunque: sono un ingegnere energetico e ho costruito un chiller sperimentale, per spiegarvi come funziona ci vorrebbero settimane quindi stringo e vengo al dunque, poi casomai mi chiederete chiarimenti.

Come dicevo è un sistema misto, pompa di calore e assorbimento, funziona con il solare fotovoltaico e con un particolare solare termico che  non posso spiegarvi perchè sono in attesa di brevetto.

Funziona egregiamente ha solo un piccolo problema che ora vi sottopongo:

La parte a pompa è un 24000 BTU doppio compressore con un inverter su ogni compressore il condensatore e in geotermico e lavora costante a 25 gradi, la parte evaporatore è in acqua e raffredda gli  impianti a pavimento radiante e 3 ventilconvettori idronici ( naturalmente è aiutato dalla parte ad assorbimento).

Il problema è che quando la temperatura dell'acqua scende sotto i 12 gradi gli evaporatori non scambiano più ( perchè non c'è abbastanza differenziale termico) quindi il gas mi evapora nel tubo di ritorno che arriva anche a ghiacciare.

Non ho il problema che mi ritorni liquido nel compressore perchè lo controllo con il processore e quindi abbasso i giri dell' inverter.

Mi servirebbero 10 gradi in meno per poter arrivare ad un buon risultato.

Il gas è un  R410 A per il primo compressore ed un R32  per il secondo, carica e pressioni sono ok perchè 600 litri di acqua me li porta da 30 gradi a 13 in 1 ora circa ( quindi freddo ne fa).

Io pensavo di montare una valvola di espansione a monte dell'evaporatore in modo da aumentare il salto di pressione tra la mandata liquida e l'evaporatore, dimenticavo ora l espansione è a capillare, l'impianto è derivato da due climatizzatori.

Se vi servono chiarimenti chiedete pure.

[Alessio Menditto]

9 minuti fa, Capitankevin scrisse:

perchè non c'è abbastanza differenziale termico

 

È questo che devi capire perché, non è colpa della macchina, ma se non ha più niente con cui scambiare vuol dire o che hai già raggiunto il risultato o devi rivedere la parte di scambio.

Quei 10 gradi che vorresti togliere dove andrebbero a finire?

Modificato: 17 giugno 2019 da Alessio Menditto

[Capitankevin]

Cerco di essere un pò più chiaro ma non è facile, Io lavoro con un accumulo da 600 litri di acqua e la raffreddo a 5 gradi in estate e la porto a 30 in inverno.

Il chiller è collegato a questo accumulo, lo scopo sarebbe quello di arrivare a 5 gradi nell'acqua, per ora arrivo a 8 ma facendo lavorare in sofferenza i compressori ( sono raffreddati a liquido ma comunque non sono fatti per un utilizzo cosi gravoso). Per ora mi accontento di arrivare a 10 gradi ( che per i pavimenti radianti va benissimo) per gli split idronici invece ce ne vorrebbero 5 di meno per avere un buon freddo.

Conciso conciso i 5 gradi in meno andrebbero nell'acqua dell'accumulo.

[Alessio Menditto]

Ma a che temperatura di evaporazione lavora l’impianto?

Per arrivare a 5 dovresti essere a circa -10 gradi di evaporazione.

[Capitankevin]

I gas sono abbastanza simili come comportamento boyle, con inverter al massimo lavoro a 0.6 - 0.7 Mpa che tradotto in soldoni fanno 0 gradi circa.  I compressori lavorano a 48 - 50 gradi il 410A  e 38 - 40 gradi l'R32 ( strana questa differenza ma raffreddano in modo abbastanza uguale).

[Alessio Menditto]

0 gradi è troppo alto, ci vuole un eternità e a +5 gradi è difficile ci arrivi, devi dargli almeno un salto di 10 gradi dalla temperatura desiderata.

[Capitankevin]

Questa sarebbe la mia idea ma non so se può funzionare, Il gas evapora con una temperatura ed una pressione corrispondente al cambiare della prima la seconda si deve adeguare altrimenti non c'è cambio di stato ( comportamento boyle).  Ora, il compressore comprime il gas e lo riscalda, il condensatore lo raffredda e lo fa passare liquido, il capillare gli abbassa la pressione al limite del cambio di stato (vapore saturo) sale per il tubo di mandata (tubo piccolo) arriva all'evaporatore dove il salto di pressione dal tubo al pacco radiante lo fa evaporare assorbendo calore.  Per abbassare la temperatura di scambio dovrei aumentare la pressione a monte e quindi il surriscaldamento ( che con i compressori raffreddati a liquido non sarebbe un problema), il discorso è: come? mettendo una valvola di espansione prima dell' evaporatore cosi a monte tutta la pressione si alza?

Sempre che il compressore riesca ad alzarla, questo è il dilemma.

[Alessio Menditto]

Capitan ti ringrazio mi spieghi come funziona, un ripasso non fa mai male, anche se un po’ confuso, ma resta il fatto che stai evaporando troppo alto, e purtroppo non esistono brevetti per andare contro le Leggi della fisica.

Per abbassare la pressione o che togli un po’ di gas, o che cambi il capillare, o che metti una termostatica e carichi a manometro, poi per quello che succede col surriscaldamento e il resto ti adatterai.

Non capisco poi tutto il discorso che vuoi aggiungere una termostatica al capillare già esistente, non si può fare e non ha senso.

[Capitankevin]

5 minuti fa, Alessio Menditto scrisse:

 

Ti ringrazio per la pazienza, la mia era un idea, aggiungere la termostatica al capillare era solo per non dover tagliare e saldare per togliere il capillare ( con scorie azoto e tutto il resto)

Purtroppo i 5 gradi li devo fare per forza perchè  altrimenti non posso collegare le unità ad assorbimento.

Francamente l'idea di togliere gas mi era venuta, la paura era che poi non mi raffreddasse più, in teoria se evaporo troppo alto il fluido mi resta liquido nell' evaporatore per poi evaporarmi nel ritorno (che ghiaccia), gli stessi sintomi di quando c'è troppo gas. Potrei provare a tirarne fuori un po' perdo un po' in potenza frigorifera ma senz'altro meglio che lavorare così e forzare i compressori. 

[Alessio Menditto]

Capitan faccio un po’ di fatica a seguirti, se togli “un po’” di gas certo puoi perdere “un po’” di potenza refrigerante, ma non è detto, sicuramente ti si alza il calore di fine compressione, poi il fatto che dici che il compressore “soffre”, ma che vuol dire?

A lui interessano due cose, che non gli torni liquido dall’evaporatore (condizione di surriscaldamento 0 gradi Kelvin), e che gli sia garantito un certo raffreddamento ( surriscaldamento basso, circa 4 gradi kelvin).

In casi rari di evaporazione molto bassa, non è il tuo caso, bisogna raffreddare la testata con ventole, ma per il resto il suo mestiere è pompare gas a pressione molto più elevate di quelle al quale stai facendo lavorare tu, per cui ripeto non capisco cosa forza, è il suo mestiere.

 

Poi la storia della valvola dopo il capillare resta molto curiosa, ma oltre che togliere “un po’” di gas e portare l’evaporazione a circa -10 a manometro non penso ti resta molto da fare senza toccare troppe cose.

Ovviamente devi valutare poi l’impianto nell insieme, ma quello lo puoi vedere solo tu che sei sul posto.

Modificato: 17 giugno 2019 da Alessio Menditto

[Capitankevin]

Hai ragione, il fatto è che il chiller ci mette poco tempo per arrivare a 12 - 13 gradi mentre poi ci mette una vita a raffreddare gli ultimi 5 gradi, i compressori sono cinesi, ad inverter ma sempre cinesi, non penso siano fatti per lavorare in regime continuo, ( questo intendevo nel farli lavorare in sofferenza) comunque se si rompono pazienza, monterò qualcosa di meglio.

Provo a tirare fuori un po di gas e vediamo cosa succede.

Per il discorso della valvola probabilmente era una cavolata, io lavoro con i grandi impianti a vapore e con i chiller ad assorbimento, le pompe di calore le conosco pochino, le ho studiate ma nella pratica non ci ho lavorato molto, questo chiller è il primo lavoro importante che ho fatto con le pompe di calore però fin ad ora va abbastanza.

Non vedo l'ora di attaccare le unità ad assorbimento e vedere il lavoro nel suo insieme. Speriamo bene.

Intanto buonanotte e grazie per l'aiuto.

[Alessio Menditto]

7 ore fa, Capitankevin scrisse:

il fatto è che il chiller ci mette poco tempo per arrivare a 12 - 13 gradi mentre poi ci mette una vita a raffreddare gli ultimi 5 gradi,

 

Si perché come ti ho detto se evapora a 0 gradi i conti tornano, hai circa 10 gradi di differenza (tra 0 a 12), il problema è che appena arrivi a 12, sempre 10 gradi di differenza hai.

 

È vero che il calore va dal corpo a temperatura più calda a quello più freddo, ma è anche vero che più differenza c’è tra i due corpi più velocemente avviene la trasmissione, per quello appena arrivi a 10 gradi si pianta e non scende più (in realtà scenderebbe ma impercettibilmente e con una lentezza insopportabile) perché hai raggiunto l’intervallo di 10 gradi (rispetto al set Point desiderato).

In altre parole, se il tuo set point fosse 10 gradi andrebbe tutto benissimo, infatti ci arrivi velocemente, ma se tu vuoi arrivare a 5 la temperatura di evaporazione è troppo alta.

 

Quando tiri fuori il gas lo devi fare dal lato di alta, a compressori in moto, quando sei a 10/12 gradi e soprattutto POCHISSIMO per volta, per dare tempo al sistema di stabilizzarsi.

Attacca i manometri di alta e di bassa e tieni controllato il surriscaldamento.

[Erikle]

ok che è un prototipo ma quando e se inzierai la produzione per le potenze in gioco andrei di un solo compressore ed eventualmente anche se ne usi due mai e poi mai due gas diversi non ha senso

adesso hai due circuiti frigo completamente indipendenti con due scambiatori gas refigerante acqua?

 

la risposta te la sei già data da sola è l'evaporazione controllata dal capillare a non andare bene potrsti migliorare ridimensionando i capillari ma dovresti usare unavalvola di espansione

 

dici che hai recuperato i compressori dai climatizzatori sei riuscito a usare la loro elettronica di potenza?? come fai a comandarla?

[DavidOne71]

il 17/6/2019 at 21:20 , Capitankevin scrisse:

Non ho il problema che mi ritorni liquido nel compressore perchè lo controllo con il processore e quindi abbasso i giri dell' inverter.

se abbassi i giri rischi che ti torna liquido, il capillare non va bene per potenze variabili

 

il 17/6/2019 at 21:20 , Capitankevin scrisse:

Il problema è che quando la temperatura dell'acqua scende sotto i 12 gradi gli evaporatori non scambiano più ( perchè non c'è abbastanza differenziale termico) quindi il gas mi evapora nel tubo di ritorno che arriva anche a ghiacciare.

come fai a sapere che ti evapora nel tubo di ritorno?

 

il 17/6/2019 at 21:20 , Capitankevin scrisse:

Io pensavo di montare una valvola di espansione a monte dell'evaporatore in modo da aumentare il salto di pressione tra la mandata liquida e l'evaporatore, dimenticavo ora l espansione è a capillare

sia che usi un capillare o che usi una valvola di espansione, il salto ce l'hai ugualmente

 

A titolo informativo i salti termici per l'acqua sono 5°C

Es.

Ingresso acqua evaporatore = 12°C

Uscita                                    = 7°C

Temperatura di evaporazione = 2°C

12-7=5

7-2=5

 

il 17/6/2019 at 21:20 , Capitankevin scrisse:

il condensatore e in geotermico e lavora costante a 25 gradi

 

il 17/6/2019 at 22:07 , Capitankevin scrisse:

I compressori lavorano a 48 - 50 gradi il 410A

perchè condensi cosi alto? condensatore insufficiente?

 

il 17/6/2019 at 22:07 , Capitankevin scrisse:

38 - 40 gradi l'R32

va gia meglio ma è ancora un po alto