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Pierfrancesco Fantoni
Introduzione 1 parte
Come visto, la condensazione risulta essere una fase molto importante del ciclo frigorifero, e la sua modalita' di realizzazione e' essenziale per l’ottimale funzionamento di un impianto di condizionamento.
Le problematiche della condensazione in aria sono legate sostanzialmente alla temperatura dell’aria stessa, che influisce in maniera determinante sulla pressione di condensazione. Negli impianti di condizionamento, che lavorano prevalentemente d’estate, questo e' un problema molto rilevante. L’utilizzo dell’aria come fluido di raffreddamento del condensatore richiede la periodica manutenzione della batteria di scambio: l’efficienza energetica ottenibile dipende fortemente da questo fattore.
Le principali problematiche della condensazione in aria possono venire risolte mediante l’utilizzo di scambiatori ad acqua. La temperatura di condensazione rimane stabile in tutto l’anno, non dipende dalle escursioni termiche stagionali, puo' sfruttare la maggiore capacita' termica dell’acqua rispetto l’aria. I problemi di sporcamento del condensatore sono di minore entita' e sono ascrivibili prevalentemente alle proprieta' chimico-fisiche dell’acqua di raffreddamento. Tuttavia anche con l’acqua esiste un problema piuttosto importante, connesso alla sua disponibilita' non illimitata. Questo specialmente per i grossi impianti di condizionamento, che richiedono portate d’acqua di raffreddamento considerevoli. In alcuni casi esiste il divieto di utilizzare acqua di acquedotto per gli impianti di condizionamento.
Comunque, anche nel caso di acqua di pozzo o di fiume, la cui disponibilita' in linea teorica, risulta essere illimitata, sussistono problemi di approvvigionamento nel caso in cui l’acqua risulti a perdere e sia necessaria per il funzionamento di impianti di grande potenza frigorifera. Anche in questo caso, infatti, e' necessario tenere presente che il bisogno di acqua si realizza prevalentemente nel periodo estivo, quando la siccita' puo' farsi sentire in alcune zone.
Uno dei modi per ovviare, almeno in parte, a tale problematica e' quello di utilizzare per gli impianti di condizionamento dei condensatori evaporativi, che permettono un risparmio in termini di consumo d’acqua.
L’idea che ispira il funzionamento del condensatore evaporativo
Tra i vari fluidi che si conoscono in natura, l'acqua possiede uno dei calori specifici piu' elevati. Ci significa che per riscaldare o raffreddare una certa quantita' d'acqua, ad esempio un chilogrammo, di 1 C e' necessario somministrare o sottrarre una quantita' di calore considerevole, se paragonata a quella occorrente per un analogo processo su un altro tipo di fluido. In maniera molto semplificata, si puo' affermare che l'acqua e' un fluido che si riscalda o raffredda con una certa inerzia. Da questo punti di vista essa risulta essere un buon fluido per il raffreddamento dei condensatori, dato che, grazie appunto al suo elevato calore specifico, e' in grado di acquistare calore senza aumentare la sua temperatura in maniera smisurata. Ad esempio, se supponiamo di considerare uno scambiatore a fascio tubiero funzionante a R410A, se vogliamo raffreddare di 10 C un chilogrammo di gas surriscaldato che entra nel condensatore possiamo dire, in maniera molto semplificata ma indicativa, che e' necessario un chilogrammo di acqua che si riscalda di meno di 4 C. In maniera equivalente per raffreddare il chilogrammo di R410A di 10 C si potrebbero utilizzare poco piu' di 300 grammi di acqua che si riscaldano anch’essi di 10 C. Sulla base di questo ragionamento, assai semplificato ma indicativo di quanto si vuole esprimere, si puo' intuire il vantaggio dell’utilizzo dell’acqua come fluido di raffreddamento.
Una volta che l’acqua e' transitata nel condensatore, pero', e' necessario abbassare la sua temperatura, per poterla riutilizzare una seconda volta. Nel caso non si abbia la possibilita' di ricorrere a tale processo non rimane che eliminare a perdere l’acqua utilizzata. Come si intuisce, nei grossi impianti di condizionamento le quantita' di acqua necessarie sono ingenti, per cui risulta praticamente impossibile seguire questa strada.
Un’ulteriore peculiare caratteristica dell’acqua, e' quella di possedere un elevato calore latente di vaporizzazione. Ci significa che durante il processo di vaporizzazione l’acqua necessita di una grande quantita' di calore. Quindi, premurandosi di far evaporare l’acqua sulla superficie esterna di un condensatore e' possibile giovarsi di tale sua proprieta'per sottrarre al refrigerante una quantita' di calore cospicua, se rapportata alla quantita' d’acqua utilizzata. Anche in questo caso e' possibile fare un calcolo molto grossolano: per far condensare un chilogrammo di R410A si puo' far evaporare poco piu' di 100 grammi di acqua per sottrarre il calore necessario al suo cambiamento di stato. In questo caso la quantita' d’acqua necessaria al processo viene ridotta notevolmente. Su tale idea di fondo e' basato il principio di funzionamento del condensatore evaporativo.
Come funziona il condensatore evaporativo
La figura 1 illustra il principio su cui si basa il funzionamento del condensatore evaporativo. Nella batteria di scambio scorre il refrigerante da condensare. Essa e' costituita da un fascio di tubi lisci che in entrata contengono il gas mentre all’uscita contengono il refrigerante condensato. Una serie di ugelli provvede a spruzzare dell’acqua sul condensatore, in modo da mantenerlo costantemente bagnato. Il calore del desurriscaldamento e della condensazione del gas vengono acquistati dall’acqua per eseguire il passaggio di stato. Una parte dell’acqua spruzzata non acquista una quantita' di calore sufficiente per evaporare e quindi ricade sul fondo di una bacinella da dove, mediante una pompa, viene reindirizzata agli ugelli per essere nuovamente utilizzata.
L’intero processo viene agevolato mediante l’insufflazione di aria in controcorrente rispetto alla caduta dell’acqua. L’aria ha il compito di rimuovere l’acqua evaporata dai dintorni della batteria. Inoltre essa facilita l’evaporazione stessa dell’acqua e contribuisce al raffreddamento del condensatore. Come risultato complessivo si ha, quindi, un miglioramento dello scambio termico. Tuttavia l’aria puo' trascinare con se' anche delle goccioline d’acqua, che verrebbe cosi' dispersa contribuendo ad aumentare il consumo complessivo di acqua. Per evitare questo fenomeno, prima che l’aria sia espulsa viene fatta fluire attraverso un separatore di gocce.
Con tale soluzione si integrano i processi di raffreddamento della batteria propri della condensazione in aria e della condensazione in acqua. Con tale soluzione, la quantita' di calore che e' possibile sottrarre al condensatore viene a dipendere dalla temperatura a bulbo umido dell’aria. Nelle zone in cui essa e' elevata la potenza di raffreddamento viene penalizzata e risulta giocoforza necessario accettare temperature di condensazione piu' elevate.
Introduzione 2 parte
Come visto, il funzionamento del condensatore evaporativo (figura 1) riunisce in se' le peculiarita' del raffreddamento ad aria e del raffreddamento ad acqua. In piu' si aggiungono i vantaggi derivanti dall’evaporazione dell’acqua, fenomeno che porta ad un notevole incremento delle potenzialita' frigorifere dello scambiatore.
A questo proposito e' necessario, pero', tenere presente alcune considerazioni che riguardano le caratteristiche dell’aria ambiente in cui opera il condensatore, caratteristiche che influiscono in maniera determinante sulla sua resa. Infine, sempre ai fini della valutazione dell’efficienza dello scambio di calore, occorre tenere presente alcune problematiche connesse alle caratteristiche chimico-fisiche dell’acqua di raffreddamento.
proprieta' dell’acqua come fluido di raffreddamento
Il raffreddamento del condensatore mediante l’utilizzo del calore latente di vaporizzazione dell’acqua dipende, ovviamente, dalla quantita' di acqua che e' possibile far evaporare nell’attraversamento dello scambiatore. L’effetto raffreddante, infatti, si ottiene prevalentemente dall’evaporazione dell’acqua, piuttosto che dal suo riscaldamento. In sostanza, l’abbassamento di temperatura subito dal condensatore sarebbe ben poca cosa se esso fosse dovuto unicamente al riscaldamento dell’acqua che bagna le sue pareti esterne. La potenza raffreddante maggiore la si ottiene proprio dall’evaporazione dell’acqua.
Questo fatto e' riconducibile alle caratteristiche fisiche proprie della maggior parte dei fluidi, ivi compreso l’acqua. Infatti risulta necessaria una quantita' di calore ben maggiore per far avvenire l’evaporazione di 1 chilogrammo d’acqua piuttosto che il riscaldamento (anche di parecchi gradi centigradi) di una pari quantita' in peso.
Un esempio puo' chiarire meglio quanto detto. Il calore specifico dell’acqua risulta essere di 4,18 kJ/ C kg. Ci significa che per riscaldare di 1 C un chilogrammo di acqua e' necessario somministrare 4,18 kJ. Supponendo di voler riscaldare, al limite, di 100 C l’acqua, sono necessari 418 kJ. Se volessimo far evaporare il medesimo chilogrammo d’acqua sarebbe necessario somministrargli 2257 kJ. Appare chiaro, quindi, che l’evaporazione dell’acqua richiede una quantita' di calore maggiore di oltre 5 volte la quantita' di calore necessaria per riscaldarne di 100 C una pari quantit. Il diagramma riportato in figura 2 sintetizza tale conclusione.
Su tale fatto fisico trova successo l’utilizzo del condensatore evaporativo: il raffreddamento del refrigerante che scorre all’interno dello scambiatore puo' avvenire in maniera agevole proprio grazie alla grande quantita' di calore che l’acqua richiede per evaporare e che essa scambia con il refrigerante che deve condensare. L’evaporazione dell’acqua viene agevolata dall’azione dei ventilatori, che muovono grandi quantita' d’aria, favorendo l’evaporazione dell’acqua e la dispersione del vapor acqueo che si forma in seguito al cambiamento di stato dell’acqua stessa.
Problemi di smaltimento del calore
Affinche' nel condensatore evaporativo il refrigerante possa condensare in maniera ottimale e' importante fare in modo che il calore che esso deve cedere venga utilizzato dall’acqua per evaporare. L’effetto refrigerante che se ne trae risulta cosi' molto maggiore che nel caso che l’acqua subisca solo un riscaldamento. Tuttavia la quantita' d’acqua che puo' evaporare durante il transito all’interno del condensatore evaporativo non e' un parametro indipendente dalle condizioni ambientali in cui il condensatore lavora. L’acqua che passa alla fase di vapore, infatti, deve essere accettata dall’aria ambiente sottoforma di umidita'.
Ma l’aria non puo' contenere una quantita' di umidita' indefinita. Senza entrare nei dettagli, si puo' affermare che il quantitativo di umidita' che puo' essere contenuto nell’aria secca dipende dalla temperatura a bulbo umido dell’aria stessa. Se il differenziale tra temperatura a bulbo umido e la temperatura a bulbo secco dell’aria e' elevato, l’aria risulta essere secca, ossia avere un basso grado di umidita' percentuale. Questo significa che nell’aria e' presente un ridotto quantitativo di vapor d’acqua, e che essa e' quindi potenzialmente in grado di riceverne ulteriormente. Questa e' una condizione igrometrica favorevole per il condensatore evaporativo, in quanto la bassa percentuale di umidita' presente nell’aria consente una consistente evaporazione dell’ acqua che bagna l’esterno del condensatore, permettendo di ottenere un buon effetto di raffreddamento dello stesso.
Lo smaltimento del calore, in definitiva, risulta dipendere significativamente dalla temperatura e dal grado di umidita' dell’aria ambiente in cui il condensatore evaporativo e' collocato. La situazione ottimale per il suo funzionamento e' quella che prevede aria secca ed a bassa temperatura. Ogniqualvolta tali condizioni non si verificano il condensatore trover difficolta' nel rigettare il calore all’esterno, con il conseguente rialzo della pressione di condensazione e tutte le conseguenze che da essa derivano per il funzionamento dell’impianto di condizionamento.
Problemi di manutenzione del condensatore evaporativo
Come gia' accennato, anche il funzionamento del condensatore evaporativo puo' essere interessato da alcune problematiche, soprattutto per quanto riguarda le qualita' chimico-fisiche dell’acqua utilizzata per il suo raffreddamento.
Particolarmente dannose per quanto riguarda la potenza frigorifera del condensatore risultano essere le incrostazioni. La tabella 1 mostra come la capacita' di raffreddamento diminuisca in funzione dello spessore delle incrostazioni che interessano la parte esterna delle tubazioni dello scambiatore.
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Tabella 1 |
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Spessore delle incrostazioni (mm) |
Potenza frigorifera (%) |
0 |
100 |
0,2 |
92 |
0,4 |
85 |
0,6 |
79 |
0,8 |
72 |
1,0 |
68 |
2,0 |
50 |
L’aumento dello spessore attraverso cui avviene la trasmissione per conduzione del calore porta ad una maggiore resistenza termica ed a un minor flusso termico nell’unita' di tempo.
Analizzando i dati si puo' notare come l’entita' delle incrostazioni penalizzi fortemente la resa frigorifera dello scambiatore. Spessori di 1 mm riducono di oltre il 30% la sua capacita' frigorifera, mentre uno spessore doppio, 2 mm, fanno precipitare tale valore alla meta' del suo valore di progetto.
Appare di conseguenza evidente l’importanza della valutazione delle qualita' dell’acqua utilizzata per la condensazione.
Figura 1 – Condensatore evaporativo della Baltimore Aircoil.
Figura 2 – Diagramma dell’acqua che illustra la quantita' di calore necessaria per la vaporizzazione di 1 chilogrammo di liquido e per il suo riscaldamento di 100 C.
Introduzione 3 parte
Stabilito qual e' il principio su cui si basa il funzionamento del condensatore evaporativo, risulta interessante analizzare quali sono le specifiche costruttive e le soluzioni tecnologiche che caratterizzano tale tipo di componenti. Assicurare il corretto funzionamento di un’unita' evaporativa significa sincerarsi che quanto viene disposto in fase progettuale venga garantito nel tempo in qualsiasi condizione di lavoro dell’unit. Affinche' conservi la sua efficacia di funzionamento e' importante assicurarsi che la batteria di raffreddamento sia permanentemente interessata dai flussi d’aria e di acqua prestabiliti. In caso contrario puo' non essere garantito il trasferimento di calore desiderato e necessario per far avvenire la condensazione del refrigerante.
Le batterie di scambio
Il componente nevralgico di un condensatore evaporativo, dal punto di vista dello scambio di calore, e' senza dubbio la batteria di raffreddamento. Per ottenere un buon rigetto del calore da parte del refrigerante utilizzando scambiatori di dimensioni il piu' possibile contenute, e' necessario porre particolare attenzione ad ogni aspetto che interviene nel fenomeno. Il successo nel trasferimento del calore e' legato all’efficiente progettazione dei flussi dell’aria ed al passaggio dell’acqua.
Per quanto riguarda il flusso dell’aria, viene preferita la soluzione in controcorrente rispetto al flusso del refrigerante che deve essere raffreddato. Questo permette l’ottenimento di un buon scambio termico, che deve essere conciliato anche, pero', con l’esigenza di avere le minor perdite di carico possibili lato aria. Sullo stesso piano va posta la necessita' che la batteria consenta di essere attraversata dalla maggior portata d’acqua possibile, dato che e' proprio l’acqua l’elemento che e' in grado di produrre il maggior raffreddamento della batteria. Inoltre deve essere assicurato un buon drenaggio dell’acqua, in modo da non avere ristagni.
Per conciliare queste diverse esigenze, sono state sviluppate batterie di scambio con geometrie particolari. Ad esempio, nella figura 1, viene mostrata una batteria a tubi ellittici, che permette di migliorare le prestazioni dello scambiatore. I tubi ellittici permettono di ridurre lo spazio esistente tra i singoli tubi, consentendo un aumento della superficie di scambio complessiva. Inoltre la loro disposizione sfalsata permette un incremento del coefficiente di scambio termico, in quanto impedisce ai filetti fluidi e liquidi di transitare all’interno della batteria senza venire a contatto dei tubi stessi. Contemporaneamente vengono soddisfatte le esigenze di avere ridotte perdite di carico sul lato aria ed una massimizzazione delle portate d’acqua che attraversano la batteria di raffreddamento. Per evitare un cattivo drenaggio dell’acqua, i tubi vengono montati in maniera leggermente inclinata, in modo da favorire il suo scorrimento. Per garantire la protezione da fenomeni di corrosione, che minacciano particolarmente tali tipi di scambiatori, vengono predisposti opportuni processi di trattamento dei materiali impiegati.
Problematiche di funzionamento
Per garantire il regolare funzionamento della batteria di scambio risulta necessario assicurarsi sempre che vengano garantiti i flussi opportuni di acqua e di aria su di essa.
Per quanto riguarda i flussi di aria va posta attenzione al corretto funzionamento dei ventilatori ed al posizionamento dell’unita' in loco. Infatti, risulta sempre indispensabile posizionare il condensatore evaporativo in luoghi ove viene garantita una adeguata portata di aria fresca ai ventilatori. Nei casi in cui il condensatore deve essere installato per cause di forza maggiore nelle vicinanze di muri di altezza considerevole, e' necessario verificare che non si verifichino fenomeni di ricircolo dell’aria calda e satura di umidita' che viene espulsa dall’unita' stessa. Il verificarsi di tali evenienze comprometterebbe il regolare funzionamento dell’unita' evaporativa. Attenzione va posta anche nel fatto che l’aria in uscita dal condensatore non possa venire aspirata dai dispositivi dell’impianto di condizionamento, cui l’unita' stessa e' asservita, predisposti per prelevare l’aria necessaria per garantire il necessario ricambio ai locali interni.
Per quanto riguarda i flussi di acqua, occorre sincerarsi che la batteria di raffreddamento venga mantenuta costantemente bagnata lungo tutta la sua superficie durante il funzionamento, in modo da massimizzare l’effetto raffreddante causato proprio dall’ evaporazione del liquido. Inoltre assicurare il continuo spruzzamento della batteria permette di diminuire la probabilita' che si formino incrostazioni o corrosioni della batteria stessa. Allo scopo va posta costante attenzione al corretto funzionamento degli ugelli spruzzatori, specialmente a quelli dotati di fori di diffusione molto piccoli, che possono intasarsi con piu' facilita' nel tempo.
Bacino di raccolta dell’acqua
Il funzionamento del condensatore evaporativo non puo' prescindere dalla possibilita' di avere sempre a disposizione una determinata quantita' di acqua da irrorare sulla batteria di raffreddamento. Come gia' visto, l’acqua che non evapora durante il passaggio attraverso il condensatore viene raccolta in un bacino posto nella parte inferiore dell’unit. L’acqua che qui viene accumulata puo' venire ricircolata, tramite una pompa, per essere utilizzata nuovamente, dopo opportuno reintegro. Presupposto fondamentale affinche' l’acqua possa essere reimpiegata con ciclicita' e' che essa si mantenga sempre pura e priva di particelle inquinanti. Quindi il bacino di raccolta deve essere sempre mantenuto pulito, privo di depositi sedimentari o sostanze che si possono formare in presenza di acqua che puo' ristagnare per lungo tempo. Al fine di evitare tali inconvenienti, il bacino di raccolta dell’acqua viene predisposto in modo inclinato, in modo da permettere un naturale deflusso dell’acqua verso la parte bassa del bacino, dove cosi' si accumulano tutte le sostanze che possono opportunamente essere rimosse all’occorrenza (vedi figura 2).
Per regolare il livello dell’acqua all’interno del bacino e' previsto l’impiego di una valvola a galleggiante, che ha il compito di assicurare una quantita' di acqua costante al suo interno. Alcune volte, al posto della valvola possono essere previsti dei controlli elettrici del livello dell’acqua, in modo da non avere possibili eccessive fluttuazioni della quantita' di acqua disponibile. Per il controllo di tale livello si puo' anche ricorrere all’impiego di un indicatore che permette di apprezzare costantemente la quantita' di acqua presente.
Ovviamente, non e' solo necessario che il bacino sia sempre rifornito di acqua, ma anche che l’acqua in esso presente non risulta ghiacciata, cosa che si puo' verificare, ad esempio, in presenza di basse temperature ambiente e nei periodi di fermo dell’impianto.
Figura 1 – Rappresentazione schematica di una batteria di raffreddamento a tubi ellittici (brevetto EVAPCO)
Figura 2 – Il bacino di raccolta dell’acqua, posto sul fondo dell’unita' evaporativa, risulta inclinato per favorire la raccolta e l’eventuale fuoriuscita dell’acqua quando si desidera procedere alla sua pulizia (catalogo EVAPCO)
Introduzione 4 parte
Anche i condensatori evaporativi possono andare incontro nel loro funzionamento a specifiche problematiche. Esse possono essere sostanzialmente ricondotte alle quantita' d’aria e di acqua che vengono impiegate per il raffreddamento del condensatore. In tal senso non vanno sottovalutate anche le condizioni di funzionamento dell’impianto con bassi carichi termici, che richiedono una ridotta potenza di raffreddamento. Questo non solo per poter ottenere parametri di funzionamento dell’impianto congrui con quanto previsto in fase progettuale, ma anche per ottenere dei risparmi energetici in fase operativa. Per quanto riguarda quest’ultimo aspetto e' da pochi mesi comparso sul mercato una nuova tipologia di condensatore evaporativo il cui funzionamento e' un ibrido tra la soluzione a secco e quella bagnata.
Problemi di congelamento dell’acqua
Un ulteriore problema che interessa il bacino di raccolta dell’acqua di un condensatore evaporativo e' quello che si verifica in occasione di basse temperature dell’aria esterna. In presenza di climi molto freddi, o in occasione delle fermate dell’impianto, quando l’acqua non viene utilizzata e quindi permane all’interno del bacino, vi e' il rischio che essa congeli. Tale eventualit, ovviamente, deve essere assolutamente scongiurata. Per raggiungere tale obiettivo e' possibile adottare diverse alternative. Una di esse prevede l’impiego di resistenze riscaldanti, l’altra prevede la localizzazione del bacino in un luogo remoto, dove la temperatura dell’acqua rimanga ben al di sopra della temperatura di congelamento.
Problematiche connesse alla circolazione dell’aria
Anche per quanto riguarda la circolazione dell’aria attraverso la batteria del condensatore e' possibile risolvere con opportune tecniche alcune problematiche.
Innanzitutto per quanto riguarda la rumorosit, i ventilatori centrifughi garantiscono maggiore silenziosita' rispetto i tradizionali e piu' diffusi ventilatori elicoidali. I ventilatori centrifughi vengono comunemente impiegati per muovere l’aria negli impianti di condizionamento, soprattutto all’interno degli edifici. Nel caso di installazione di un condensatore evaporativo nelle vicinanze di abitazioni, i ventilatori centrifughi permettono di avere basse emissioni sonore. Inoltre, mediante l’opportuna collocazione ed installazione dell’unita' evaporativa, e' possibile convogliare tali emissioni sonore verso particolari direzioni, in modo da salvaguardare zone abitate dai rumori dovuti al funzionamento.
Anche i motori elettrici, utilizzati per il funzionamento dei ventilatori, devono essere a ridotte emissioni sonore.
Particolari tipologie di condensatori evaporativi possono essere installati anche all’interno di edifici, proprio per evitare eventuali problemi di rumorosit. I flussi dell’aria entrante, per il raffreddamento della batteria, e dell’aria uscente, che permette di rigettare il calore di condensazione, vengono veicolati attraverso opportune canalizzazioni. A tale scopo l’impiego di ventilatori centrifughi risulta molto appropriato. Per limitare ulteriormente le emissioni di rumore possibile, infine, utilizzare idonei silenziatori agli ingressi e alle uscite dell’aria.
Modulazione del flusso d’aria sul condensatore
Come noto, gli impianti di condizionamento si caratterizzano per la variabilita' dei carichi termici. Questo comporta la necessita' di rigettare quantita' di calore al condensatore diverse, a seconda delle condizioni ambientali interne di funzionamento dell’impianto e delle caratteristiche termoigrometriche dell’aria esterna. Quindi la portata d’aria che attraversa il condensatore deve poter essere variata con continuit, proprio in ragione di tale variabilita' dei carichi. L’impiego di ventilatori centrifughi e di canalizzazioni per il convogliamento dell’aria permette di utilizzare delle serrande (vedi figura 1) con la funzione di regolare la quantita' d’aria da inviare al condensatore. Tali dispositivi sono in grado di modulare i flussi dell’aria anche attraverso opportuni controlli di regolazione elettrica.
Regolazione della velocita' dei ventilatori
Per ottenere diverse portate d’aria da insufflare attraverso il condensatore evaporativo vi e' anche la possibilita' di poter utilizzare motori a piu' velocita' per il movimento dei ventilatori. Cos, in condizioni di carichi termici ridotti o di temperature a bulbo umido dell’aria basse e' data facolta' di ridurre la velocita' delle ventole in maniera discreta o continua. In caso di carichi ridotti, infatti, la quantita' di calore da rigettare al condensatore non ' elevata, mentre in caso di temperature a bulbo umido ridotte significa che le portate d’aria che attraversano il condensatore sono in grado di accettare notevoli quantita' di umidita' provenienti dall’evaporazione dell’acqua di raffreddamento: l’effetto refrigerante risulta quindi elevato, anche in presenza di basse portate d’aria.
Nuovi condensatori ad elevata efficienza
Da pochi mesi ha fatto comparsa sul mercato una nuova serie di condensatori che possono essere classificati come un ibrido tra i tradizionali condensatori ad aria ed il condensatore evaporativo (figura 2). Come visto in precedenza, durante le normali condizioni di esercizio dell’impianto di condizionamento puo' rendersi necessario rigettare quantita' assai diverse di calore al condensatore. Una soluzione attuabile quella di agire sulle portate d’aria di raffreddamento, con le modalita' sopra viste. Una soluzione alternativa e' quella di far raffreddare il condensatore solo per mezzo di aria ambiente quando la temperatura di quest’ultima e' sufficientemente bassa. La necessita' di rigettare quantita' di calore ridotte viene cosi' interamente soddisfatta utilizzando le capacita' refrigeranti dell’aria. Il condensatore funziona, cos, asciutto. Quando, invece, la temperatura dell’aria ambiente sale al di sopra di uno specifico valore (che comporterebbe pressioni di condensazione troppo onerose per l’impianto dal punto di vista energetico) entrano in funzione automaticamente gli ugelli spruzzatori dell’acqua che garantiscono il funzionamento bagnato del condensatore. Il volume d’acqua spruzzato risulta in quantita' tale da venire quasi completamente vaporizzato nel passaggio nel condensatore. Si elimina, cos, in gran parte il problema di ricircolo dell’acqua.
Attraverso un sistema di controllo elettronico e' possibile minimizzare il consumo di acqua e di elettricita'Â . Inoltre viene ridotto il rischio di contaminazione dell’ambiente. Il funzionamento secondo due diverse prassi permette a tali apparecchiature di conseguire e di conciliare gli aspetti positivi di entrambe le modalita' operative.
Figura 1 – Schematizzazione di una serranda all’interno di una coclea di un ventilatore (catalogo EVAPCO)
Figura 2 – Schematizzazione di un condensatore con possibilita' di funzionamento a secco e bagnato (sistema WET and DRY della LU-VE Contardo)