TORNA ALLA PAGINA INIZIALE CENTRO STUDI GALILEO

Tweet

LA MINIATURIZZAZIONE DEGLI ASSORBITORI A BROMURO DI LITIO
A FIAMMA DIRETTA

Un po' di storia

Concepito addirittura alla fine del '700 e studiato sperimentalmente nel 1824 da Michael Faraday, il ciclo frigorifero ad assorbimento e' stato messo a punto dal francese Ferdinand Carre' nel 1859, con una macchina di fabbricazione del ghiaccio basata sulla produzione di freddo per evaporazione. Anche il fratello dell'inventore della "ghiacciaia", Edmondo Carre', ha contribuito all'affermazione del ciclo ad assorbimento con l'ideazione di un apparecchio costruito su scala assai piu' vasta.

Nel 1877 uno dei primi trasporti di carne congelata, a bordo del battello "Paraguay" e' stato realizzato da Ferdinand Carre', con un impianto ad assorbimento ad acqua/ammoniaca.
Il sistema ad assorbimento ha raggiunto una posizione di predominio sui sistemi a compressione meccanica intorno al 1875, mantenendola anche per i primi decenni del XX secolo. Con lo sviluppo della produzione di energia elettrica e dell'affidabilita' del motore elettrico, il sistema a compressione ha via via ripreso posizioni, fino all'inizio degli anni '30, quando l'avvento dei fluidi frigorigeni sintetici (CFC), ha invertito completamente le parti a favore del sistema a compressione.
Pur essendo relegato ad impieghi particolari il ciclo ad assorbimento non e' tramontato nelle applicazioni, n tanto meno nella ricerca. Ad esempio, frigoriferi domestici ad assorbimento a circolazione naturale hanno trovato largo utilizzo negli alberghi e campeggi per la loro silenziosita' , dovuta alla mancanza di parti meccaniche in movimento.
Per le loro caratteristiche, grossi gruppi ad assorbimento trovano ancora oggi impiego nella produzione di acqua refrigerata per impianti di condizionamento, soprattutto dove c'e' la possibilita' di utilizzare eccedenze di calore, che altrimenti andrebbero disperse.
Negli anni '40 appare una nuova coppia di fluidi: acqua (che funge da refrigerante) e bromuro di litio (assorbente), che ha portato un nuovo sviluppo dell'assorbimento in Europa e negli Stati Uniti.
Successivamente in Giappone e in Corea e all'inizio degli anni '90 anche in Cina.
Infatti, la crisi energetica degli anni '70, la distruzione dell'ozono da parte dei CFC e HCFC, il contributo all'effetto serra anche da parte dei nuovi fluidi "ecologici" HFC, la necessita' di ottimizzare l'uso dell'energia, hanno favorito lo sviluppo di nuove applicazioni nel settore dell'assorbimento.
Oggi la tecnologia e la disponibilita' di nuovi materiali ha consentito il rilancio di tale sistema, con ottimi rendimenti termodinamici, anche per i piccoli impianti di climatizzazione: dalla villa alla palazzina uffici, dal negozio al supermercato, dal centro sportivo all'albergo e per tutte le altre applicazioni, in modo particolare dove non c'e' disponibilita' sufficiente di energia elettrica per alimentare un gruppo frigorifero elettrico tradizionale a compressione.

Il gruppo ad assorbimento a fiamma diretta BCT

In Cina, la Broad Air Conditioning ha creduto in questo settore, bruciando rapidamente le tappe per raggiungere traguardi tecnici molto importanti.
Infatti l'esperienza maturata nei grossi assorbitori ha permesso la produzione di macchine monoblocco di piccola potenza, destinate soprattutto al settore del terziario.

Il gruppo ad assorbimento a fiamma diretta a doppio stadio BCT e' in grado di fornire non solo energia frigorifera per la climatizzazione estiva, ma anche energia termica per il riscaldamento invernale e acqua calda ad uso sanitario per tutto l'anno.
Tutto questo con l'impiego di gas naturale (metano), gas liquido (GPL), gas di citta' o anche gasolio e, soprattutto, con un trascurabile impiego di energia elettrica e di acqua.
Una sola macchina soddisfa quindi tutte le esigenze di climatizzazione, garantendo il caldo invernale, il freddo estivo e l'acqua calda sanitaria per tutto l'anno, con un impegno estremamente modesto di energia elettrica.
Si tratta di un gruppo monoblocco da esterno, comprendente oltre al gruppo ad assorbimento anche la torre di raffreddamento, le pompe per il circuito di riscaldamento/condizionamento e dell'acqua calda sanitaria.
Il progetto e' stato sviluppato avvalendosi di tutta l'esperienza Broad nella produzione delle grosse macchine ad assorbimento e della tecnologia elettronica piu' moderna, raggiungendo un funzionamento "intelligente", che modula la produzione di caldo e freddo in funzione del fabbisogno termico/frigorifero.
Questo consente il contenimento dei consumi energetici e una lunga durata della macchina, senza penalizzarne la resa.

PRESTAZIONI BCT

Il ciclo di raffreddamento

Quando un liquido evapora, esso assorbe calore da cio' che lo circonda. Per esempio, se si versa una goccia di alcool in una mano, si prova una sensazione di freddo dato che l'alcool, evaporando, assorbe calore dalla mano stessa. L'evaporazione e' alla base della progettazione della maggior parte delle macchine per la refrigerazione.
L'acqua evapora a 100C a pressione atmosferica (760 mm Hg), ma puo' evaporare ad una temperatura molto bassa in condizione di vuoto. Con una pressione di 6 mm Hg in un recipiente stagno, l'acqua puo' evaporare anche alla temperatura di 4C.
Il circuito frigorifero degli assorbitori Broad utilizza, come fluido primario, una miscela di acqua e bromuro di litio, dove l'acqua funge da refrigerante ed il bromuro di litio da assorbente.
La soluzione di bromuro di litio e' fortemente assorbente e puo' assorbire il vapore circostante mantenendo le condizioni di bassa pressione.
La soluzione di acqua e bromuro di litio viene riscaldata nel generatore di calore (rif.1-2) provocando la separazione dell'acqua, sotto forma di vapore ad alta temperatura.
Il vapore d'acqua viene condensato (nel condensatore, rif. 3) tramite acqua di raffreddamento proveniente dalla torre evaporativa.
In condizione di vuoto, l'acqua refrigerante (alla temperatura di 4C) viene spruzzata sui tubi dell'evaporatore (rif. 4), dove, evaporando a bassa temperatura, sottrae calore all'acqua dell'impianto di condizionamento, che circola all'interno degli stessi tubi dell'evaporatore, entrando a 14C ed uscendo quindi a 7C.
Il vapore d'acqua a bassa temperatura viene assorbito dal bromuro di litio (rif. 5), con trasferimento di calore al circuito di raffreddamento della torre evaporativa, che a sua volta lo disperde in aria.
A questo punto la soluzione iniziale di acqua e bromuro di litio, cosi' ricostituita, viene trasferita nuovamente, tramite una pompa (rif. 8), nel generatore di calore, per riprendere il ciclo.
Prima di arrivare al generatore, passa attraverso due scambiatori di calore (rif. 6-7), che permettono di ottenere migliori prestazioni al sistema, garantendone una maggiore affidabilita' .

Il ciclo di riscaldamento

Il ciclo di riscaldamento dell'assorbitore e' simile al funzionamento di una caldaia. La combustione riscalda la soluzione di bromuro di litio, il cui vapore riscalda l'acqua per il riscaldamento; la condensa ritorna nella soluzione per riprendere il ciclo.

Caratteristiche ed applicazioni della serie BCT
La potenza disponibile (16, 23, 70 e 115 kW) ne consente l'utilizzo negli impianti residenziali, commerciali ed industriali, dove c'e' poca disponibilita' di energia elettrica, ma principalmente dove dall'utilizzatore richiede ed apprezza le caratteristiche del gruppo BCT, quali:
energia pulita (ottenuta dal gas)
refrigeranti ecologici, senza danni per l'ozono e senza impatto sull'effetto serra
potenza variabile in funzione del carico termico tramite un controllo "intelligente" ad inverter
temperatura costante
bassa rumorosita'
assenza di vibrazioni
facilita' di installazione
montaggio all'esterno
design gradevole
dimensioni ridotte

La facilita' di installazione e' ottenuta grazie alla progettazione di un gruppo monoblocco compatto, contenente tutto quanto necessario alla produzione di energia frigorifera (con il relativo smaltimento di calore) e termica, oltre alle pompe di circolazione per l'impianto.
L'installatore deve preoccuparsi solo degli allacciamenti idraulici, elettrici e del combustibile, oltre, ovviamente, all'impianto idronico (esterno al gruppo) per la distribuzione ai terminali in ambiente.
I terminali idronici possono essere di qualsiasi tipologia, come ventilconvettori da pavimento, a colonna, da soffitto, da controssoffitto, da parete e, volendo, possono essere dotati di un controllo individuale, in grado di dialogare con il controllo centralizzato del gruppo frigorifero, comandabile anche a distanza, tramite modem.
Le dimensioni contenute e il fatto di avere una sola macchina da esterno in grado di produrre acqua calda per il riscaldamento invernale, acqua refrigerata per la climatizzazione estiva e acqua calda per uso sanitario permettono una facile collocazione e consentono di eliminare il locale tecnico all'interno dell'edificio, dando quindi piu' spazio utile agli occupanti.

I gruppi frigo-termici di maggiore potenza

Inoltre sono disponibili gruppi ad assorbimento a fiamma diretta (serie DFA) a due stadi e a fiamma indiretta (serie IFA), sia a semplice che doppio effetto, con potenze da 174 a 23.260 kW..
Questi sistemi vengono attivati termicamente per assolvere al ciclo ad assorbimento usando vari tipi di combustibile, come gas naturale (metano), GPL, gasolio, biogas, gas di scarico, vapore, acqua surriscaldata, acqua calda.

La seconda legge sulla termodinamica ci insegna che durante ogni processo di conversione di energia, parte della stessa viene persa. E' per questa ragione che, nell'interesse comune, le tecnologie di recupero e di conversione diretta di questa energia, come gli assorbitori, si stanno diffondendo rapidamente.
Per questi motivi la Broad e la Systema stanno aumentando i propri investimenti nella progettazione e produzione delle macchine e nelle applicazioni dei sistemi ad assorbimento.
Ogni giorno aziende, sedi d'affari, enti pubblici e altri in tutto il mondo disperdono energia termica nell'atmosfera. In passato si riteneva troppo difficile recuperare questa energia ed era semplicemente ignorata e persa.
Oggi, le risorse naturali limitate, l'aumento del riscaldamento globale terrestre (effetto serra), l'incremento dell'inquinamento atmosferico e l'aumento del costo dell'energia, non ci permettono piu' di ignorare lo spreco energetico.
Questo "calore sprecato" si puo' trasformare economicamente in acqua refrigerata, da usarsi nel condizionamento dell'aria e nel raffreddamento di processo.
Alcuni esempi dell'uso ottimale di sistemi IFA per risparmiare energia e costi operativi sono:
1. Qualsiasi processo con dispersione di calore sotto forma di vapore alla pressione di 0.25~0.8 MPa oppure di acqua calda o surriscaldata
2. Calore dell'acqua di raffreddamento del motore alternativo di un cogeneratore oltre al calore dei gas di scarico
3. Calore recuperato dal sistema di raffreddamento di turbine a gas
4. Scarico di turbina a vapore
5. Utilizzo di calore in eccesso dall'uso estivo di una caldaia

Le centrali elettriche nel mondo sono sottoposte ad una grossa pressione dovuta alla forte crescita economica e stanno cercando di fornire la qualita' e affidabilita' necessarie per affrontare l'era digitale. Ridurre le esigenze di energia elettrica consente un risparmio di denaro, per la diminuzione degli investimenti nella costruzione di nuove centrali elettriche e per il contenimento dell'inquinamento atmosferico.
Gli assorbitori IFA forniscono il raffreddamento attraverso l'energia termica e senza richiedere incrementi della produzione e della distribuzione di elettricita' , migliorando quindi la qualita' dell'ambiente.
Inoltre i sistemi IFA, usando fluidi naturali (acqua e bromuro di litio), evitano l'immissione in atmosfera di CFC e HCFC che provocano la distruzione dello strato di ozono.

Conclusione

Si puo' concludere riassumendo le peculiarita' dei gruppi frigo-termici ad assorbimento Broad-Systema:
Sistemi autonomi: sistemi integrati di condizionamento/riscaldamento dotati di tutte le funzioni controllo per garantire la massima qualita' , affidabilita', operativita' e allo stesso tempo ridurre i costi di installazione e di gestione.
flessibilita' operativa: temperatura e portata variabili.
Controllo gestionale: tutti i parametri funzionali riportabili su un pannello centrale di controllo
Controlli remoti: funzioni di controllo remoto via modem.
Manutenzione semplificata: controlli programmati ad ogni inizio stagione e manutenzione di routine pluriennale.
affidabilita' : installazione di oltre 6.000 unita' operanti.
Vita media del sistema: oltre 20 anni (DFA - IFA) e 15 anni per i BCT.
Rapido ritorno degli investimenti: Risparmio sull'installazione e sulla gestione dovuto a alta efficienza, risparmio di combustibile, ridotte portate d'acqua di raffreddamento, costi di manutenzione minimi.

SYSTEMA S.p.A.
S. GIUSTINA IN COLLE (PD)
http: //www.systema.it