Fondamenti di sistema di refrigerazione industriale – Refrigerante ammoniaca. In questo video ci occuperemo delle basi del sistema di refrigerazione industriale con particolare attenzione ai sistemi di refrigerazione ad ammoniaca, inizieremo dalle basi e procederemo verso l’alto coprendo alcuni sistemi tipici per sistemi monostadio, bistadio e a cascata per aiutarti a imparare le basi della refrigerazione industriale.
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Dove troviamo i sistemi di refrigerazione industriale?
Le applicazioni di refrigerazione industriale sono tipicamente utilizzate in luoghi come la conservazione di alimenti freddi, la lavorazione del latte, la produzione di bevande, le piste di ghiaccio e l’industria pesante, questo genere di luoghi. Questi sono sistemi di raffreddamento su larga scala.
Abbiamo già trattato altri tipi di sistemi di raffreddamento per edifici commerciali, sistemi di co2 per supermercati, refrigeratori e schemi di acqua refrigerata. Controllate quelli se non l’avete già fatto.
Perché usare l’ammoniaca come refrigerante
Voglio solo toccare molto brevemente il perché usiamo l’ammoniaca come refrigerante
L’ammoniaca si trova naturalmente nell’ambiente, è disponibile in quantità abbondante. Ha un indice di riduzione dell’ozono pari a zero e un potenziale di riscaldamento globale inferiore a 1. Se paragoniamo questo ad altri refrigeranti comuni come R134a con un GWP di 1.430 e poi R404A che ha un GWP di 3.922 si può capire perché l’ammoniaca è molto vantaggiosa da usare.
L’ammoniaca è anche economica da produrre ed efficiente da usare. Questo è un aspetto davvero importante per un refrigerante da usare, significa anche che i tubi e i componenti possono essere più sottili e più piccoli.
L’ammoniaca è però tossica e può anche essere infiammabile a certe concentrazioni. La maggior parte dei refrigeranti sono inodori, ma l’ammoniaca emette un odore molto aspro, per cui è facile da notare in caso di perdite. Se l’ammoniaca perde reagirà con il carbonio e l’acqua nell’aria per formare bicarbonato di ammonio che è un composto lavato innocuo.
Sistema di refrigerazione industriale ad ammoniaca monostadio
Stadio singolo, questo è il più semplice sistema di refrigerazione industriale ad ammoniaca diverso dal tipo ad espansione diretta, quindi inizieremo da qui
Iniziamo con il compressore, questo è il cuore del sistema ed è quello che pompa il refrigerante di ammoniaca nel sistema di refrigerazione per fornire il raffreddamento. Tira dentro il refrigerante che ha raccolto tutto il calore indesiderato dall’evaporatore e lo comprime in un volume molto più piccolo in modo che tutta l’energia termica sia molto compressa, rendendo il refrigerante molto caldo.
Il refrigerante viene aspirato nel compressore come vapore a bassa pressione ed esce come vapore ad alta pressione.
Il vapore di refrigerante ad alta pressione esce dal compressore e va al condensatore
Il condensatore raffredda il refrigerante estraendo il calore indesiderato dal refrigerante e scaricandolo nell’aria esterna. Questo è tipicamente fatto facendo passare il refrigerante caldo attraverso l’interno di alcuni piccoli tubi e usando una ventola per forzare l’aria ambiente più fredda attraverso l’esterno dei tubi per raffreddarlo e portare via il calore. Inoltre, troveremo spesso una piccola pompa che spruzza acqua sui tubi, una parte di questa evapora e aiuta a portare via più calore. Il refrigerante è sigillato all’interno del tubo e non entra in contatto con l’aria o l’acqua, è sempre separato, i due non si incontrano o si mescolano mai. Solo il calore del refrigerante passa attraverso la parete del tubo e viene portato via dall’aria e dall’acqua.
Quando il calore viene rimosso, il refrigerante si condensa in un liquido. Quindi lascia il condensatore come refrigerante liquido ad alta pressione e scorre verso il ricevitore.
Il ricevitore è un contenitore di stoccaggio per un serbatoio di refrigerante liquido e trattiene l’eccesso che non è in uso. Questo gli permette di mantenere una pressione di testa minima e di funzionare anche sotto carichi di raffreddamento variabili, fornendo un buffer. Troveremo probabilmente una linea che corre tra il ricevitore e l’ingresso del condensatore, questo è solo per fornire l’equalizzazione della pressione e permette al refrigerante liquido di fluire fuori dal condensatore e nel ricevitore facilmente.
Il refrigerante scorre poi alla valvola di espansione che regola la pressione e l’aggiunta di refrigerante liquido al circuito dell’evaporatore.
Dalla valvola d’espansione il refrigerante scorre nel separatore di liquido, il liquido scorre verso il fondo e viene poi tipicamente aspirato da una serie di pompe del refrigerante, queste pompe assicurano la corretta velocità di circolazione attraverso gli evaporatori al variare del carico di raffreddamento. Il refrigerante viene poi spinto alle valvole di espansione degli evaporatori che regolano il flusso di refrigerante nel carico di raffreddamento.
Il refrigerante freddo entra nell’evaporatore e passa all’interno di alcuni tubi all’interno dell’evaporatore e un ventilatore soffia l’aria calda della stanza attraverso l’esterno di questi tubi. Il refrigerante freddo assorbe questo calore in modo che l’aria esca molto più fredda e quindi fornisce raffreddamento all’ambiente. Mentre l’aria calda passa attraverso i tubi dell’evaporatore, fa sì che l’ammoniaca bolla ed evapori come una miscela parte liquida parte vapore. Evaporando, porta via il calore. Proprio come quando l’acqua bolle in una pentola, il vapore sale dalla pentola e porta via il calore. Anche in questo caso il refrigerante è sigillato all’interno del tubo e non entra mai in contatto o si mescola con l’aria, i due sono sempre separati.
Il refrigerante lascia l’evaporatore come miscela liquido/vapore e si dirige di nuovo verso il separatore di liquidi. Il refrigerante che è liquido cade e ripete il ciclo attraverso l’evaporatore, e il refrigerante che è vapore, sale e viene risucchiato nel compressore per ripetere di nuovo l’intero ciclo. Il refrigerante entra nel compressore come refrigerante a vapore a bassa pressione.
Sistema di refrigerazione industriale a due stadi con ammoniaca
Questa è la prossima evoluzione del sistema di refrigerazione industriale che è adatto a sistemi di refrigerazione a bassa temperatura, fornendo alta efficienza e basse temperature di scarico del compressore.
Ancora una volta abbiamo il refrigerante che scorre nello stesso ciclo ma abbiamo alcuni altri componenti e cicli.
In questo tipo abbiamo un serbatoio chiamato refrigeratore intermedio che si trova tra il ricevitore e la valvola di espansione. Il flusso principale di refrigerante passa attraverso una bobina all’interno del serbatoio, il refrigerante passa attraverso questo e nella valvola di espansione principale proprio come il sistema monostadio, poi continua il suo flusso attraverso il separatore, l’evaporatore e torna al separatore. Un altro flusso di refrigerante esce dalla linea principale e viene spruzzato nel serbatoio attraverso una valvola di espansione per produrre un effetto di raffreddamento, mentre viene spruzzato ed evapora nel serbatoio, raffredda la bobina sommersa. Questo sub raffredda il flusso principale di refrigerante all’interno della bobina prima che fluisca verso la valvola di espansione principale.
Il vapore refrigerante aspirato dal separatore fluisce ancora verso un compressore, ma questa volta abbiamo due compressori, il refrigerante scorre quindi verso il compressore a basso stadio o booster per aumentare la pressione. Da qui scorre e viene rilasciato nel refrigeratore intermedio che aiuta a condensare il refrigerante.
Il vapore refrigerante viene aspirato dal refrigeratore intermedio e scorre verso il compressore ad alto stadio dove poi rifluirà nel condensatore per ripetere l’intero ciclo.
Sistema di refrigerazione industriale ad ammoniaca a cascata
Cascata questo è il più avanzato e questi sistemi possono diventare molto complessi, è adatto a sistemi di refrigerazione che richiedono diversi intervalli di temperatura per i loro carichi di raffreddamento e rende anche più facile ed economico rispettare le norme di salute, sicurezza e ambiente.
È un po’ scoraggiante quando si guarda questo sistema per la prima volta, ma se avete seguito tutto il percorso senza saltare, allora dovreste essere in grado di seguire come funziona. Concediti solo un momento per tracciare i tubi e vedere dove tutto scorre.
Questi sistemi di refrigerazione di solito consistono di due o più circuiti di refrigerazione separati, spesso usando diversi refrigeranti per fornire un effetto di raffreddamento.
In questo sistema abbiamo due compressori, tranne che entrambi fanno circolare il refrigerante in circuiti separati, un circuito ad alta temperatura e un circuito a bassa temperatura. A collegare i due circuiti è uno scambiatore di calore noto come condensatore a cascata.
Questo funge da condensatore per il circuito ad alta temperatura e da evaporatore per il circuito a bassa temperatura.
I due refrigeranti possono essere gli stessi o possono essere diversi e ottimizzati per ogni circuito. Per esempio potremmo usare l’ammoniaca per il lato ad alta temperatura e il co2 per il lato a bassa temperatura.
Questo significherebbe che viene usata meno ammoniaca e il sistema sarebbe più efficiente rispetto a un sistema a due stadi di sola ammoniaca.