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REGOLAZIONE DELLA POTENZA NEI COMPRESSORI A VITE COMPATTI

Pietro Trevisan - Bitzer Italia

I compressori a vite compatti, al contrario dei modelli semiermetici ed aperti per i quali il separatore ed il circuito dell’olio sono esterni, vengono realizzati con un separatore d’olio integrato nel compressore. Il modo di installazione ed utilizzo e' pertanto analogo a quello di un compressore semiermetico alternativo.

I compressori a vite compatti CSH sono dotati di una "regolazione duale" (regolazione con valvola a cassetto (7) – fig.1). E’ infatti possibile, senza modifica del compressore, sia la regolazione continua che a 4 gradini. Il diverso modo di funzionamento si realizza semplicemente attraverso l’adattamento del sistema di controllo delle 4 elettrovalvole (fig.2).

La speciale geometria della valvola a cassetto (fig.1) consente allo stesso tempo l’adattamento del rapporto volumetrico intrinseco V_i alle condizioni di servizio a carico parziale. In questa maniera vengono raggiunti valori particolarmente elevati di efficienza.

Un’altra caratteristica di questo sistema e' l’avviamento a vuoto automatico (nelle pause infatti la valvola a cassetto si porta automaticamente nella posizione di minima potenza). Questo riduce considerevolmente la coppia resistente allo spunto e conseguentemente il tempo di avviamento. In questo modo non solo viene ridotto lo stress sul motore e sulle parti meccaniche, ma anche il carico sulla rete elettrica di alimentazione.

Le principali caratteristiche costruttive sono il robusto dimensionamento e la precisa guida degli elementi della valvola a cassetto e del pistone di controllo.

Sistema di controllo idraulico

La figura 1 mostra il principio di funzionamento del sistema di controllo idraulico. La portata volumetrica di gas aspirato viene regolata con il moto della valvola a cassetto 7.

Quando la valvola a cassetto e' completamente spostata verso l’aspirazione (verso sinistra nella figura 1), la camera di aspirazione generata dai profili dei rotori e' completamente riempita di gas in aspirazione. A seconda di quanto la valvola a cassetto viene spostata verso la mandata, viene ridotto il volume aspirato dai profili dei rotori. cosi' viene aspirata una minore portata di refrigerante. La potenza frigorifera cosi' diminuisce di conseguenza.

La valvola a cassetto viene controllata tramite un pistone idraulico. Quando la valvola CR4 e' aperta, aumenta la pressione dell’olio nella camera di pressione 3. La valvola a cassetto viene spostata verso l’aspirazione. La potenza frigorifera cresce.

Quando una delle valvole CR1, CR2 o CR3 e' aperta, il gas di mandata 6 (fig.1) spinge la valvola a cassetto verso la mandata. La potenza frigorifera diminuisce.

Avviamento del compressore

Durante le pause del compressore la elettrovalvola CR3 e' aperta. La pressione nel pistone idraulico viene cosi' abbassata completamente. La molla 5 (fig.1) spinge la valvola a cassetto completamente verso la mandata.

Allo start il compressore si avvia in condizione di carico minimo. A seconda delle necessita' di carico viene poi comandata la valvola CR4 e la valvola a cassetto viene spostata verso l’aspirazione. La potenza aumenta fino al valore richiesto attraverso il controllo delle valvole CR1 .. CR3

La regolazione continua della potenza e' raccomandata in sistemi per i quali sia necessaria una elevata precisione di regolazione. Si veda la fig. 3 per il principio di regolazione.

Se il valore attuale si trova all’interno della zona H, la potenza richiesta dall’impianto e' costante. La valvola a cassetto non deve venire spostata. Non vengono quindi alimentate le elettrovalvole.

La variabile regolata puo' essere la temperatura dell’aria o dell’acqua all’evaporatore, oppure la pressione di aspirazione.

Richiesta di freddo crescente: Se il valore attuale oltrepassa il punto di intervento superiore della banda neutra, significa che la richiesta di freddo e' aumentata (punto di funzionamento A in fig. 3). La elettrovalvola CR4 apre per brevi intervalli fino a che il valore attuale rientra nella banda neutra.(punto di funzionamento B). Ora il compressore lavora con una maggiore resa frigorifera.

Richiesta di freddo decrescente: Se la richiesta di freddo e' decrescente viene oltrepassato il punto di intervento inferiore della banda neutra (punto di funzionamento C). Ora apre la elettrovalvola CR3 per brevi intervalli fino a che viene il valore attuale rientra nella banda neutra (punto di funzionamento D). Il compressore lavorer con una potenza frigorifera inferiore.

Con le elettrovalvole CR3 / CR4 si puo' regolare tra il 100% e il 25% nominale. Alternativamente possono essere alimentate anche le elettrovalvole CR2 / CR4, se si vuole regolare solo tra il 100% ed il 50% nominale.

La limitazione della potenza minima al 50% (regolazione tramite elettrovalvole CR2 / CR4)viene consigliata nelle seguenti condizioni di servizio:

• Nel funzionamento con elevati rapporti di pressione o con elevate temperature di condensazione, principalmente in ragione della riduzione dei limiti di impiego a carico parziale (vedasi capitolo 9).

• Nei sistemi con piu' compressori, che lavorano o con circuiti separati o in parallelo. La regolazione dal 100% al 50% combinata con l’accensione e lo spegnimento dei compressori consente un funzionamento ottimale per efficienza energetica – senza particolari riduzioni del campo di impiego dei compressori. Poiche' in questi sistemi la temperatura di condensazione a carico parziale normalmente e' inferiore, il compressore corrispondente al gradino piu' basso di potenza puo' effettivamente lavorare fino al 25% della potenza nominale (con le valvole CR3 / CR4).

Questo tipo di regolazione e' particolarmente adatto negli impianti con grossa inerzia termica, come per esempio nel raffreddamento indiretto. Un caso di applicazione tipico sono i chiller (refrigeratori di liquido). La fig. 4 unitamente alla fig.1 illustrano la gestione delle elettrovalvole nei singoli gradini di potenza.

Il tempo di ciclo della valvola CR4 va impostato a circa 10 sec (10s ON e 10s OFF). In particolare negli impianti con elevata differenza di pressione, potrebbero essere necessari intervalli piu' brevi. Per tale motivo occorrer prevedere rele' temporizzati regolabili per questa funzione. Anche per questo modo di funzionamento e' consigliabile la riduzione della capacita' frigorifera minima al 50%. La regolazione avviene allora per mezzo della valvola CR4 (intermittente), della CR1 (75%) e della CR2 (50%).