Impianti a CO2: il progetto prende forma

Prosegue il progetto di installazione di impianti a CO2 (R744) da parte dell’Abruzzo Refrigerazione Srl.

Il progetto nasce dalle esigenze di mercato di installare soluzioni impiantistiche che riducano sia le emissioni dirette sia quelle indirette, il tutto garantendo un contenimento dei costi di gestione.

Caratteristica particolare del fluido R744 è il basso valore della temperatura del punto critico  di 31 °C, una temperatura che può essere raggiunta facilmente. Tale caratteristica fa sì che sia necessario ricorrere a pressioni assai più elevate di quelle usuali della refrigerazione commerciale o industriale.

L’elevata pressione nel sistema a R744 corrisponde ad una elevato smaltimento di calore, consentono un diametro inferiore per i tubi, una minore penalizzazione dovuta alle perdite di carico e un minore rapporto di compressione operativo.

Un’altra caratteristica del fluido R744 è l’ elevato calore latente per unità di volume, il che rappresenta un grosso vantaggio per ciò che concerne la sezione degli scambiatori, il numero di circuiti e la carica di refrigerante dell’unità.

Gli elementi critici riscontrati per l’installazione di questi impianti sono quelli di garantire un’elevata efficienza energetica degli impianti in climi caldi, la complessità della tecnologia, soprattutto nei suoi nuovi sviluppi,  la mancanza di una standardizzazione negli impianti e la scarsa disponibilità di componenti più evoluti in termini industriali.

L’azienda è impegnata già da un pò nello sviluppo dell’installazione di questi impianti cercando di coniugare costi, risparmio energetico e affidabilità nel modo più semplice e superare con soluzioni innovativi gli attuali “ostacoli”.

Uno degli impianti installati per una cella frigorifera a bassa temperatura ha una resa frigorifera di 34kW e temperatura di evaporazione di -35°C.

La scelta tecnica ha previsto un ciclo subcritico in cascata, per poter superare il funzionamento dell’impianto R744 ad alte temperature.

La “cascata termica” prevede due circuiti, uno di media  e uno di bassa temperatura, interconnessi da due scambiatori di calore a piastre che da un lato condensano il fluido R744 e dall’altro si presentano come evaporatori per il circuito di media temperatura. In questa configurazione il carico di condensazione lato BT è soddisfatto dall'evaporazione della medesima potenza frigorifera lato TN, il che diminuisce drasticamente le temperature di condensazione. I risultati ottenuti sono stati: aumento dell'efficienza globale del ciclo e contenimento delle pressioni operative, che notoriamente costituiscono un aspetto critico per quanto riguarda l'utilizzo di CO2 in refrigerazione.

È stato, inoltre, previsto un impianto gas cooler ad aria, per raffreddamento del gas mandata R744 prima dell’ingresso agli scambiatori intermedi.

Particolare attenzione e cura è stata posta nella fase di progettazione ed ottimizzazione dell’impianto frigorifero al fine di evitare il rischio che l’utilizzo della CO2 non registrasse l’efficienza desiderata.

Elemento cruciale per ottimizzare l’efficienza energetica è la gestione e il controllo della pressione e dei parametri di condensazione dell’R744. Ad ogni compressore è stato installato un inverter in modo da variare sia la pressione, sia l’efficienza energetica: agendo direttamente sulla prestazione del compressore si fa diminuire la pressione appena il circuito registra un valore troppo elevato, a cui segue un immediato incremento delle velocità del compressore.

Solo il controllo di gestione simultaneo della fase di condensazione del fluido R744, la pressione di aspirazione e le prestazioni del motore di raffreddamento ha permesso di registrare un funzionamento efficiente del nuovo impianto.

Dai primi dati registrati il progetto di diffusione in modo capillare di questi impianti nella refrigerazione industriale e commerciale seguirà anche per il futuro. Gli impianti a CO2 ci permettono, non solo di usare un fluido ad impatto ambientale nullo, ma di raggiungere temperature molto più basse di un impianto con gas fluorinato (la temperatura di evaporazione può scendere fino a -60), con un notevole risparmio energetico, un minor tempo di raggiungimento delle temperature desiderate, una maggiore efficienza degli evaporatori e una minore rumorosità dell’impianto.