Il Corriere Termo Idro Sanitario Novembre 2024 | Page 28

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TECNOLOGIE
PDC A DUE STADI

Sistema residenziale con pompa di calore a propano ( R290 ) a due stadi

UNA SOLUZIONE RISPETTOSA DEI RECENTI LIMITI IMPOSTI DAL RISCALDAMENTO GLOBALE GRAZIE AL GWP TRASCURABILE . UTILIZZA INFATTI IL PROPANO ( A DOPPIO STADIO ) COME GAS REFRIGERANTE PER APPLICAZIONI DI CONDIZIONAMENTO DELL ’ AMBIENTE E DI RISCALDAMENTO DELL ’ ACQUA
Andrea Verondini
Figura 1 – Schema del circuito frigorifero in esame e relativa legenda

Il sistema in esame è stato presentato alla 16a Conferenza IIR 2024 e riguarda una pompa di calore R290 a due stadi a ciclo chiuso ed economicamente efficiente , con circuiti secondari atti a invertire il flusso del fluido invece di invertire , come comunemente si usa , il ciclo frigorifero . Il progetto del circuito frigorifero qui esposto e il dimensionamento dei componenti , sono stati basati sulle analisi numeriche transitorie condotte da altri ricercatori e realizzato per fornire 7 kW di capacità di riscaldamento a una condizione operativa nominale di -20 ° C all ’ esterno e 21 ° C all ’ interno . La soluzione proposta utilizza un ’ architettura a due stadi con circuito di economizzazione per garantire un funzionamento affidabile a basse temperature ambientali . Lo schema mostra anche le apparec- chiature di misura utilizzate dai ricercatori . I tre compressori sono identici e sono del tipo Scroll a velocità variabile con una cilindrata pari a 29 cm ³/ giro , ottimizzati per l ’ uso dell ’ R290 , per una temperatura minima di evaporazione pari a -30 ° C e la velocità di rotazione è compresa tra un minimo di 2.400 giri / min . e un massimo di 7.000 giri / min . Nel funzionamento a due stadi , i due compressori dello stadio di bassa lavorano in parallelo per eguagliare la capacità del singolo compressore posto nello stadio di alta e ciò determina un rapporto di spostamento volumetrico tra i processi di compressione ad alto e a basso stadio che è di 0,5 a parità di velocità di rotazione e questo coincide con altri studi precedenti di altri ricercatori . Non c ’ è un ricevitore di liquido in alta pressione ma sono stati inseriti due accumulatori sulla linea di aspirazione con un volume interno di 1,84 litri collocandoli prima del compressore uno per ogni stadio di compressione ; ciò allo scopo di gestire la carica di refrigerante del sistema e proteggere i compressori dai colpi liquido , avendo como scopo finale quello di ridurre al minimo la carica del gas .

IL LIQUIDO SI DIVIDE IN DUE PARTI
Il liquido , all ’ uscita del condensatore , dopo essere transitato attraverso la spia del liquido e il filtro disidratatore , si divide in due parti . 1 . La prima entra all ’ interno della valvola elettronica di espansione termostatica ed esce con un certo titolo di vapore alla pressione di aspirazione del compressore dello stadio di alta . Entra nello scambiatore a piastre saldo-brasate chiamato “ economizzatore ”, per poi uscirne in fase vapore e scambiando calore con il liquido del percorso 2 . Attraversa il rubinetto 3 ed entra nel tratto di tubazione che collega lo scarico dei compressori di bassa con l ’ aspirazione del compressore di alta , ciò allo scopo di raffreddare il gas dello scari-
GWP : 0,02

Il propano e le leggi della termodinamica
Nel panorama energetico moderno , gli edifici sono responsabili di circa il 40 % del consumo di energia primaria e il riscaldamento rappresenta quasi la metà di questo consumo . Per ridurre la dipendenza degli edifici dai combustibili fossili , l ’ elettrificazione dei sistemi
di riscaldamento attraverso l ’ adozione di pompe di calore è una delle soluzioni più promettenti . Il recente indirizzo verso refrigeranti naturali , pone l ’ R290 ( propano ) come uno dei refrigeranti più rispettosi dell ’ ambiente con un GWP estremamente basso , pari a 0,02 e , inoltre , le sue eccellenti
proprietà termodinamiche lo rendono un adeguato sostituto degli HFC in varie applicazioni che sono state confermate da recenti studi anche per le pompe di calore . Tuttavia , i problemi di sicurezza , in primo luogo la sua elevata infiammabilità , pongono delle sfide per l ’ adozione diffusa
in ambienti residenziali . Lo studio presenta risultati sperimentali che valutano le prestazioni della pompa di calore R290 a due stadi , sia dal punto di vista della prima che della seconda legge della termodinamica . Lo studio include anche l ’ ottimizzazione del fluido secondario .
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