Chiller: benefici umidificazione aria esterna su batterie condensanti ad aria

[Manuel_Asioli]

Buongiorno a tutti, mi scuso in anticipo per la probabile banalità della domanda.

Qualche giorno fa ho avuto un’interessante conversazione relativamente alla possibilità di ridurre la temperatura dell’aria esterna tramite installazione di pannelli umidi a bordo di chiller condensati ad aria per la climatizzazione ambienti.

Volendone quantificare i potenziali risparmi in primissima approssimazione, ho ragionato sui benefici che ne deriverebbero: mentre mi è chiaro quello legato al sistema di ventilazione del condensatore (supposto senza inverter), che a parità di carico termico lavorerà un numero di ore minore disponendo di un salto termico maggiore, per comprendere l’ulteriore beneficio in termini di ciclo termodinamico (e quindi risparmio sulla potenza elettrica assorbita dai compressori) mi sarebbe estremamente utile fare chiarezza sul come varia la temperatura di condensazione per macchine simili durante l’arco della stagione: senza entrare nel merito della specifica tecnologia, ma ragionando in termini medi generici, la pressione/temperatura di condensazione è definita a priori nella mandata del compressore, oppure è determinata dalle varie condizioni di carico stagionali che si verificano all’interno del condensatore?

Grazie mille per la risposta.

[Alessio Menditto]

La domanda è interessante, la risposta è che la condensazione deve verificarsi alle temperature di progetto.

Sopra e sotto queste temperature non va bene, se è sopra è abbastanza ovvio, se è sotto invece è meno intuitivo, e richiede approfondimento termodinamico.

In breve, se si condensa troppo basso, è vero che c’è più scambio con la temperatura ambiente, e questo va benissimo, il problema è che se la temperatura cala troppo, contemporaneamente cala anche la pressione del liquido che alimenta la termostatica, e la resa della termostatica è direttamente  proporzionale alla pressione tra entrata e uscita di questa.

In altre parole, più la pressione di ingresso del liquido della termostatica è bassa, meno questa rende, ossia perché la termostatica renda tanto ci dev’essere grande differenza di pressione tra entrata e uscita, e per averla alta per forza la pressione/temperatura deve essere alta, cosa incompatibile con la bassa pressione di condensazione.

Modificato: 16 marzo 2021 da Alessio Menditto

[Alessio Menditto]

Per completezza, la risposta è che la resa massima del tuo sistema è solo quella delle condizioni di lavoro da progetto, ogni scostamento da queste fa aumentare il consumo, nel senso che ci vuole più tempo per ottenere lo stesso risultato.

Questo in linea generale, poi se la macchina ha il controllo della pressione di condensazione, ci pensa lei a cercare di riportare la temperatura/pressione di condensazione ai valori giusti, qualsiasi intervento si faccia.

[Manuel_Asioli]

48 minuti fa, Alessio Menditto scrisse:

La domanda è interessante, la risposta è che la condensazione deve verificarsi alle temperature di progetto.

Sopra e sotto queste temperature non va bene, se è sopra è abbastanza ovvio, se è sotto invece è meno intuitivo, e richiede approfondimento termodinamico.

In breve, se si condensa troppo basso, è vero che c’è più scambio con la temperatura ambiente, e questo va benissimo, il problema è che se la temperatura cala troppo, contemporaneamente cala anche la pressione del liquido che alimenta la termostatica, e la resa della termostatica è inversamente proporzionale alla pressione tra entrata e uscita di questa.

In altre parole, più la pressione di ingresso del liquido della termostatica è bassa, meno questa rende, ossia perché la termostatica renda tanto ci dev’essere grande differenza di pressione tra entrata e uscita, e per averla alta per forza la pressione/temperatura deve essere alta, cosa incompatibile con la bassa pressione di condensazione.

Buongiorno Menditto, la ringrazio prima di tutto per la risposta. Mi vien da pensare pertanto, leggendo la sua considerazione, che al variare delle condizioni climatiche esterne il compressore debba in ogni caso garantire lo stesso livello di alta pressione (e quindi di temperatura in condensazione) in quanto risulta prioritario lavorare con un determinato salto di pressione sulla laminazione. E quindi dentro il condensatore la temperatura/pressione sarà sempre quella a prescindere dalle condizioni esterne. Alla luce di ciò, si può affermare che tendenzialmente la soluzione sopra descritta gioverebbe solo sul sistema di ventilazione del condensatore?

Modificato: 16 marzo 2021 da Manuel_Asioli

[Alessio Menditto]

Dammi pure del tu, per il compressore le situazione è opposta alla termostatica, nel senso che la resa del compressore è massima quando il rapporto di compressione è 1, praticamente quando la pressione di ingresso è identica a quella di uscita.

Per quello è importante stare alle condizioni di progetto determinate in fabbrica con i calorimetri, già la Macchina frigorifera deve compensare i due opposti rendimenti del compressore e della termostatica, in più se ci mettiamo pure noi a smanettare, si perdono completamente di vista gli obiettivi.

[DavidOne71]

8 ore fa, Manuel_Asioli scrisse:

la pressione/temperatura di condensazione è definita a priori nella mandata del compressore, oppure è determinata dalle varie condizioni di carico stagionali che si verificano all’interno del condensatore?

tutte e due, si vede poco con controllo di condensazione

[Manuel_Asioli]

18 ore fa, DavidOne71 scrisse:

tutte e due, si vede poco con controllo di condensazione

Grazie per la risposta. Mi sorge un dubbio, ragionando senza dispositivi di controllo in condensazione: come devo interpretare il cambiamento in temperatura del fluido refrigerante all'interno del condensatore come conseguenza delle condizioni climatiche esterne, se il refrigerante si trova in condizioni di saturazione e quindi per definizione scambia solo calore latente (al netto del desurriscaldamento / sottoraffreddamento) ? 

[Alessio Menditto]

Non capisco bene la domanda, il sistema frigorifero entro certi limiti adatta la temperatura di condensazione automaticamente, in modo da essere sempre più alta della temperatura ambiente, altrimenti non può cedere calore all aria.

Questo in pratica significa che aumentando la T ambiente, la T condensazione si alza in modo da essere sempre sopra, poi il giochino si interrompe (teoricamente) alla temperatura del gas indicata sulla sommità del diagramma entalpico, ossia il punto dove non condensa più e rimane solo gas.

Il tuo frigo quindi funziona sia con F ambiente ad esempio di 5 gradi come a 30, come a 40 gradi ecc, ma è sempre lui, quello che varia è quello che dicevo nei messaggi precedenti, ossia la resa del sistema.

[DavidOne71]

non ho capito

[blueice]

il 16/3/2021 at 11:58 , Manuel_Asioli scrisse:

Buongiorno Menditto, la ringrazio prima di tutto per la risposta. Mi vien da pensare pertanto, leggendo la sua considerazione, che al variare delle condizioni climatiche esterne il compressore debba in ogni caso garantire lo stesso livello di alta pressione (e quindi di temperatura in condensazione) in quanto risulta prioritario lavorare con un determinato salto di pressione sulla laminazione. E quindi dentro il condensatore la temperatura/pressione sarà sempre quella a prescindere dalle condizioni esterne. Alla luce di ciò, si può affermare che tendenzialmente la soluzione sopra descritta gioverebbe solo sul sistema di ventilazione del condensatore?

Buongiorno a tutti, ciao Alessio.

No, nel senso che se diminuisce la pressione di condensazione entro certi valori, l'assorbimento elettrico dello stesso dimiuisce notevolmente va fatto in maniera ponderara. 5 anni fa avevo fatto uno studio da cui si ricavava che abbassando la temperatura di condensazione da 45°C a 35°C, si aveva un incremento di resa dal 3 al 5%, ma si aveva una riduzione dell'assrbimento elettrico dal 10 al 25%. E' pur vero che, come giustamente ha fatto notare Alessio Menditto, bisogna fare i conti con la termostatica. Dobbiamo però ricordarci che la termostatica è un organo di laminazione che varia la portata di refrigerante in base all'evaporazione, e che se correttamente dimensionata dovrebbe avere un certo margine di apertura per sopperire alla diminuzione della pressione di condensazione (uso il condizionale perchè non si sa mai). Per quanto riguarda il controllo di condensazione è vero che di fabbrica viene settato per modulare i ventilatori ad una data pressione, ma è anche vero che questo è solo un settaggio che non dovrebbero esserci problemi nel modificarlo (altro condizionale).

Per quanto riguarda poi l'uso di sistemi adiabatici da integrare a chiller esistenti, anche se in linea di principio si può dire che sono indubbiamente efficaci, prima di suggerirne l'installazione è sicuramente opportuno una verifica preventiva dell'andamento stagionale della temperatura/umidità atmosferica su un arco di almento 3/5 anni per evitare di trovarsi con un sistema che in determinate situazioni non funziona.

Sempre preventivamente è opportuno la verifica delle condizioni di progetto del chiller, della/e termistatica/e e della fattibilità si modifica del settaggio del controllo di condensazione.

Aggiungo inoltre di calcolare i costi dell'impianto di addolcimento dell'acqua, il consumo della stessa e della manutenzione del sistema adiabatico.

🙂

Ciaps®

Blueice

[Alessio Menditto]

Ciao Blue 😎

[click0]

se si parla di ciller per condizionamento, i produttori, solitamente, danno tabelle specifiche che legano gli assorbimenti alle varie temperature

 

da -10 a 20° in questo specifico modello è attivo il controllo condensazione che rende praticamente stabile il consumo elettrico

Pc è la potenza frigorifera che la macchina rende

temperatura aria esterna a bulbo secco

 

 

[blueice]

15 ore fa, click0 scrisse:

se si parla di ciller per condizionamento, i produttori, solitamente, danno tabelle specifiche che legano gli assorbimenti alle varie temperature

 

da -10 a 20° in questo specifico modello è attivo il controllo condensazione che rende praticamente stabile il consumo elettrico

Pc è la potenza frigorifera che la macchina rende

temperatura aria esterna a bulbo secco

 

 

Ciao click0, Grazie mille di aver pubblicato questa tabella. Se la interpreto corretttamente, il modello da te proposto ha anche la funzione a pompa di calore. infatti l'intervallo da -10 a +20°C si riferiscono alla temperatura aria esterna, e presumo che a -10°C di aria esterna la richiesta sia di riscaldare e non di raffrescare. Guardiamo invece la resa e i consumi al variare della temperatura dell'aria esterna nell'intervallo da +35°C a +45°C. Fissando la temperatura dell'acqua in uscita (TWP) a 7°C, abbiamo una resa di 32,47 kW e un consumo elettrico di 10,72 kW con aria esterna a 35°C. A 40°C di aria esterna la resa scende a 30,35 kW (2,12 kW in meno) ma il consumo elettrico paasa a 11,47 kW con un aumento di 0,75 kW. Stessa cosa se analizziamo i dati con aria esterna a +45°C. E' evidente e anche logico, all'aumentare della temperatura dell'aria esterna la resa del gruppo frigorifero diminuisce mentre aumenta il consumo elettrico. Per tornare al tema principale, il raffreddamento adiabatico non fa altro che diminuire la temperatura dell'aria esterna in ingresso al condensatore tramite l'evaporazione dell'acqua. Proprio il fatto che il sistema funziona grazie all'evaporazione dell'acqua richiede però,come ho scritto, una attenta analisi delle condizioni termoigrometriche della zona specifica per evitare un investimento inutile.

 

🙂

Ciaps®

Blueice

[DavidOne71]

non si riferisce a una pdc

[click0]

Si è no, blueice

Il modello specifico è una pompa di calore

Ogni refrigetatore dotato di controllo condensazione, ha nella fascia di funzionamento del dispositivo, un andamento praticamente piatto, lavora come se l'aria esterna fosse sempre a 20 gradi

[blueice]

2 ore fa, DavidOne71 scrisse:

non si riferisce a una pdc

DavidOne, una macchina per condizionamento che funziona con temperature esterne di -10°C io la chiamo PDC.

20 minuti fa, click0 scrisse:

Si è no, blueice

Il modello specifico è una pompa di calore

Ogni refrigetatore dotato di controllo condensazione, ha nella fascia di funzionamento del dispositivo, un andamento praticamente piatto, lavora come se l'aria esterna fosse sempre a 20 gradi

Click0, controlla la tabella che hai pubblicato, i numeri parlano da soli.

🙂

Ciaps®

Blueice

 

Modificato: 7 aprile 2021 da blueice

[click0]

34 minuti fa, blueice scrisse:

una macchina per condizionamento che funziona con temperature esterne di -10°C io la chiamo PDC.

una pdc ovvero una pompa di calore, è una macchina in grado di fare anche caldo...

 

ho usato quella tabella semplicemente perché mi è venuta sotto mano quella...

 

questa fa solo acqua fredda

 

[click0]

la macchina della prima tabella, a caldo

 

[DavidOne71]

9 ore fa, blueice scrisse:

una macchina per condizionamento che funziona con temperature esterne di -10°C io la chiamo PDC.

le celle funzionano con t est di -10

[blueice]

Ciao a tutti.

Cerco di fare un po di chiareza poi la chiudamo li.

Un compressore frigorifero, aspira un dato volume di gas per unità di tempo (tralasciamo i controlli di velocità che farebbero solo confusione). La quantità di  "raffreddamento" nell'evaporatore è data dai kg di gas che evaporano nell'unità di tempo presa in esame. Va da sè che dato che il volume aspirato è fisso, la variazione di resa potrà essere dovuta unicamente alla variazione di densità del refrigerante, ovvero più è denso il gas (pressione più alta) maggiore sarà la resa del compressore.

Ma se in aspirazione il "lavoro" del compressore non è particolarmente oneroso ciò non vale per quanto riguarda la compressione. Maggiore è la pressione di mandata del compressore, maggiore sarà il "lavoro" che dovrà compiere il compressore e di conseguenza maggiore sarà il relativo consumo energertico.

A questo punto è ovvio che se si riesce a diminuire la pressione di condensazione si diminuisce il consumo energetico.

Il raffreddamento adiabatico fonda il suo utilizzo proprio su questo, rffreddare l'aria in ingresso del condensatore per diminuirne la pressione. Il vero limite del raffreddamento adiabatico è che funziona fintanto che le condizioni termoigrometriche dell'aria esterna consentono l'evaporazione dell'acqua ed è proprio su questo che si deve fare attenzione prima di proporre un sistema simile o progettare un impianto che lo preveda sin dall'inizio.

Infine il controllo di condensazione, tra i vari scopi, ha anche quello di stabilizare la pressione di condensazione per evitare pendolazioni alla termostatica. Dobbiamo ricordare infatti che la termostatica (che varia la portata anche in base alla differenza di pressione tra condensatore e evaporatore) percepisce la necessità di chiusura/apertura a valle dell'evaporatore e che qualunque sua azione si vedrà dopo un certo lasso di tempo.

Con questo spero di aver chiarito la questione.

Saluti a tutti

🙂

Ciaps®

Blueice