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Condensazione di un impianti frigorifero: meglio i chiller industriali ad acqua o quelli ad aria?

In presenza di celle climatiche e termostatiche le necessità di condensazione del liquido refrigerante possono essere soddisfatte con un condensatori ad acqua o ad aria.

Queste due alternative si rivelano entrambe valide in tali circostanze ed entrambe presentano, in egual misura, vantaggi e svantaggi.

Dopo una panoramica sul processo di condensazione in un impianto frigorifero analizzeremo insieme i pro ed i contro di queste due soluzioni, così da creare una guida di facile consultazione anche per coloro che si approcciano a questo mondo per la prima volta.

Le fasi del principali del ciclo frigorifero

Tutto si basa sulla compressione e sul cambiamento di stato del fluido refrigerante. Durante il funzionamento dei refrigeratori industriali il fluido cambia più volte il suo stato passando da liquido a gassoso per poi tornare ancora a quello liquido.

Anche i circuiti frigoriferi presenti nelle celle termostatiche e in quelle climatiche funzionano in questo modo, a compressione.Il processo di compressione come quello di cambiamento di stato producono calore che viene sottratto dal ciclo.

Si procede dunque con l’espansione e l’evaporazione del liquido e la sottrazione di calore durante il cambiamento di stato inverso: l’effetto “refrigerante” è diretta conseguenza dell’evaporazione-espansione dello stesso.

Mentre l’evaporazione avviene all’interno dell’evaporatore, la condensazione avviene esternamente per mezzo del condensatore che, appunto, può essere ad aria o acqua. Inoltre, il condensatore può essere integrato, ovvero installato all’interno della cella, oppure posizionato all’esterno e controllato da remoto.

Condensatori ad acqua e condensatore ad aria a confronto

In presenza di un condensatore ad aria abbiamo questa situazione: una volta evaporato il gas viene fatto passare in un fascio di tubi in maniera da aumentare la superficie di contatto e compensare la ridotta capacità di scambio termico propria dell’aria.

Per favorire lo scambio il condensatore viene dotato di ventole.

La scelta di adottare o meno un condensatore integrato dipende dalla potenza della cella: quelle meno potenti utilizzano condensatori ad aria interni mentre quelli più potenti condensatori ad aria esterni.

All’aumentare della potenza si hanno delle conseguenze dirette a livello di evaporatore che:

  • produce una quantità di calore tale da non poter essere gestita all’interno di un ambiente chiuso;
  • diventa eccessivamente rumoroso;
  • deve “ingrandirsi” man mano che si aumenta la potenza del condensatore.

Scegliendo un condensatore ad aria non si è vincolati alla presenza di una linea di acqua refrigerata e non si ha la necessità di scollegare le utenze nel caso di spostamento della cella.

A fronti di questi vantaggi però i condensatori ad aria:

  • sono molto rumorosi ed ingombranti;
  • producono grandi quantità di calore nell’ambiente di installazione;
  • possono avere performance inferiori nel caso in cui il condensatore si trovi troppo distante.

Nei condensatori ad acqua il gas viene convogliato all’interno di tubi raffreddati per contatto attraverso acqua fredda la cui temperatura è compresa tra i 10 ed i 20 gradi.

La condensazione ad acqua garantisce:

  • assenza di cali nelle performance;
  • minor quantità di calore dissipato nello spazio di installazione;
  • maggior compattezza dei sistemi: anche in presenza di celle potenti è possibile sfruttare un condensatore integrato;
  • minor produzione di rumore.

Rispetto alla soluzione precedente l’unico svantaggio dei condensatori ad acqua è rappresentato dalla necessità di una linea di acqua refrigerata.

Un breve approfondimento sulla gestione delle utenze

È necessario riflettere e valutare una serie di fattori relativi alla gestione delle utenze sia nel caso di un condensatore ad aria che ad acqua. Nel caso di un condensatore ad acqua come abbiamo visto è necessario garantire la presenza di acqua refrigerata ad una certa temperatura e portata. Per fare questo l’azienda può investire nellinstallazione di un chiller industriale per la creazione di una linea dedicata alla cella stessa, utilizzare una linea di acqua preesistente oppure optare per l’acqua a perdere.

Quando il sistema di condensazione è ad aria:

  • se il condensatore è integrato è necessario verificare la presenza di un impianto di climatizzazione nel laboratorio per compensare il calore prodotto dalla cella;
  • se il condensatore viene gestito da remoto (opzione assai più costosa) è opportuno creare uno spazio che sia dotato di:
    • adeguata copertura e alimentazione elettrica;
    • supporto in cemento;
    • dispositivi di protezione contro agenti atmosferici come i fulmini ed eventuali urti;

fori nei muri per collegare la cella al condensatore.

 

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