Le nuove tecnologie per le pompe di calore

Gruppi frigoriferi energy raiser

I gruppi frigoriferi energy raiser sono unità utilizzate negli impianti idronici a quattro tubi, che permettono di recuperare energia termica nel periodo estivo, durante l’utilizzo di un gruppo frigorifero, in modo pressoché gratuito.

Questa soluzione è sfruttabile grazie all’inserimento di una batteria di scambio termico che recupera il calore smaltito dal condensatore durante i normali cicli di raffreddamento dell’acqua che viene utilizzata nei cicli di climatizzazione, calore che verrebbe altrimenti smaltito direttamente nell’ambiente esterno. Questa soluzione trova particolare diffusione in tutti quegli ambiti nei quali è richiesto il raffrescamento degli ambienti, ma dove sono anche elevati i consumi di acqua calda sanitaria.

Tipici esempi sono il settore ospedaliero, le cucine industriali, le strutture sportive o edifici similari, ambiti nei quali è richiesto fluido freddo da inviare agli impianti di climatizzazione e, contemporaneamente, si verificano prelievi elevati di acqua calda sanitaria.

In questi casi, un sistema energy-raiser permette di recuperare l’energia di condensazione e produrre acqua a temperatura tale da poter essere utilizzata per il pre-riscaldamento, ossia elevare la temperatura dell’acqua potabile prelevata da acquedotto prima che la stessa venga inviata ai sistemi di accumulo per la produzione di acqua calda sanitaria. Conseguentemente, viene ridotta la potenza termica richiesta a generatori di calore o altri sistemi utilizzati per il mantenimento della temperatura dell’acqua sanitaria, soprattutto nelle fasi di produzione istantanea.

Gruppi frigoriferi polivalenti

I gruppi frigoriferi polivalenti sono macchine in grado di produrre energia termica e frigorifera in modo contemporaneo.
La differenza rispetto ai sistemi precedentemente descritti consiste nel fatto che, mentre i sistemi energy-raiser sono caratterizzati da una batteria aria/acqua opzionale che permette di recuperare potenza termica dall’aria calda espulsa dal condensatore, nel caso dei gruppi polivalenti il ciclo frigorifero è caratterizzato da una sostanziale modificazione degli elementi in esso inseriti.

Nel caso dei gruppi frigoriferi energy-raiser l’unico elemento caratterizzante, oltre alla batteria aggiuntiva, sono i ventilatori aventi caratteristiche tali da sopperire all’aumento di perdita di carico generata dalla batteria stessa; di contro, hanno un limite legato ad un recupero a “bassa temperatura”, che ovviamente è direttamente proporzionale alla temperatura di condensazione del ciclo frigorifero stesso.

Le macchine polivalenti sono macchine il cui ciclo frigorifero è stato studiato ad hoc, nelle quali il fluido frigorifero attraversa contemporaneamente, o in base alla richieste impiantistiche, due scambiatori di calore freon/acqua permettendo di produrre contemporaneamente acqua refrigerata e acqua calda a temperatura più alta rispetto alla temperatura recuperabile nei sistemi energy-raiser. In commercio esistono gruppi polivalenti a quattro o addirittura a sei tubi.

Gruppi frigoriferi con free cooling

Sono impiegati nelle situazioni in cui è richiesta una produzione di acqua refrigerata anche nel periodo invernale, o perché gli ambienti stessi richiedono una costante climatizzazione, come nel caso dei Centri Elaborazione Dati (CED), o perché i cicli industriali hanno macchinari che devono essere raffreddati per garantire cicli di lavoro corretti e continuativi, come nel caso di macchine industriali per taglio laser o similari, o come nel caso ospedaliero, per il raffrescamento di macchine per la diagnostica (ad esempio alcune unità per la risonanza magnetica per le quali è indispensabile il raffreddamento del magnete interno).

È proprio con queste condizioni che trovano ampio utilizzo i sistemi free-cooling, che letteralmente significa “raffreddamento gratuito”.

I gruppi frigoriferi con free cooling permettono di produrre acqua refrigerata disattivando il compressore e interrompendo, quindi, il normale ciclo frigorifero per produrre acqua fredda alla temperatura richiesta dall’impianto ogni qualvolta la temperatura dell’aria esterna lo consenta, mantenendo attivi i soli ventilatori. Di fatto, il compressore è l’elemento meccanico che nel ciclo frigorifero comporta il maggiore assorbimento elettrico.

I gruppi frigoriferi con free cooling sono equipaggiati con una batteria opzionale adottata in modo specifico per poter effettuare questo tipo di recupero. Sull’evaporatore, infatti, viene installata una valvola di deviazione che ha la funzione di garantire l’invio diretto dell’acqua fredda all’uscita dell’evaporatore stesso quando il ciclo frigorifero è attivato, ovvero di deviare l’acqua facendola transitare nella batteria opzionale di free cooling quando vi siano le condizioni favorevoli per poter attivare tale ciclo di recupero.