I ventilatori trovano ampio utilizzo nei sistemi di controllo della temperatura, raffreddamento e termoregolazione nell’industria di processo realizzati da Tempco. Il regolamento definisce un ventilatore come un dispositivo costituito almeno da tre componenti: statore, rotore e motore. Il ventilatore deve quindi raggiungere l’efficienza minima richiesta nel suo punto di lavoro ottimale, laddove l’efficienza viene calcolata come rapporto tra la prestazione aeraulica e la potenza elettrica utilizzata.

Il nuovo Regolamento sugli elettroventilatori richiede altresì maggiori informazioni sui carichi parziali e specifica anche obblighi di documentazione a carico del produttore/distributore/utente, includendo oltre all’efficienza anche informazioni sulla riparabilità. La normativa in tal mondo intende favorire lo sviluppo dell’economia circolare tramite la disponibilità di pezzi di ricambio.

I nuovi requisiti, che inaspriscono i requisiti di efficienza energetica per i ventilatori rispetto a quanto stabilito dal precedente regolamento sulla progettazione ecocompatibile, permetteranno dunque una ulteriore riduzione del consumo energetico negli impianti industriali per controllo della temperatura e raffreddamento. Portando un risparmio che negli elettroventilatori può essere ulteriormente incrementato grazie all’utilizzo di inverter che consentono di regolare la velocità e quindi il volume dell’aria in base alle reali esigenze di processo.

I ventilatori che rispettano i limiti minimi di efficienza imposti dalla normativa si potranno riconoscere in quanto avranno etichettatura CE che ne attesta la conformità. Solo i ventilatori conformi alla normativa CE potranno quindi essere immessi sul mercato europeo, a prescindere dal fatto che siano prodotti nell’UE o importati da Paesi extra UE.

E’ infine previsto un periodo di transizione fino al 24 luglio 2027 per adeguarsi ai nuovi requisiti di efficienza e ai requisiti di documentazione estesi imposti dalla normativa per i ventilatori installati in altri prodotti, i cosiddetti ventilatori incorporati.

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Le foto scattate prima della sostituzione mostrano infatti molto chiaramente lo stato di grave corrosione delle alette del pacco di scambio dei radiatori.

Abbiamo dunque provveduto alla sostituzione dei radiatori provvedendo al contempo a un revamping dell’impianto, installando batterie di scambio con speciale trattamento ELECTROFIN. Il trattamento ElectroFin è uno speciale rivestimento protettivo anti-corrosione che viene applicato per elettrodeposizione, che assicura la corretta protezione del pacco alettato dagli agenti aggressivi cui gli impianti e le attrezzature sono esposte nelle installazioni in ambiente salino/marino.

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Ma di fatto, quando è possibile installare un sistema di free cooling? Spesso ci sono industrie di processo che richiedono attività di raffreddamento all’interno del loro processo produttivo con temperature dell’acqua di raffreddamento piuttosto basse. Diciamo 10-15 o anche 20° C. Sono requisiti che una torre evaporativa non può soddisfare durante la stagione calda, e nemmeno un sistema con radiatore, che sfrutta la dissipazione del calore mediante l’aria.
E’ pertanto necessario utilizzare dei gruppi frigoriferi.

Ma ci sono condizioni ambientali, durante la stagione fredda, o anche durante le ore più fresche della giornata, in cui un gruppo frigorifero è sostanzialmente uno spreco, perché potendo sfruttare le condizioni ambientali favorevolmente fredde in questi frangenti, potrebbe bastare un dry cooler, cioè un dissipatore. Che tipo di vantaggi porta un sistema di free cooling?

A livello di costi si tratta chiaramente di qualcosa in più che dobbiamo implementare all’interno dell’impianto di refrigerazione. Sostanzialmente, si deve accompagnare un refrigeratore con un sistema di freecooling, un oggetto che durante la stagione estiva probabilmente non servirà. Ma durante la stagione invernale, consentirà di spegnere i chiller. Questo di fatto comporta un importante risparmio energetico.

Facendo un bilancio grossolano, con un gruppo frigorifero con COP 3 (Coefficiente di Prestazione) per ottenere una dissipazione di 90 kW termici abbiamo un consumo di energia elettrica di 30 kW, più o meno. Di questi 30 kW, 24-25 kW vengono generalmente consumati dai compressori di refrigerazione necessari per raffreddare l’acqua. Utilizzando un sistema di free cooling, questi 24-25 kW svaniranno perché rimarranno solamente i kW impiegati per la ventilazione, chiaramente, e i kW dedicati alla pompa di circolazione dell’acqua. È quindi chiaro che avremo un notevole risparmio energetico dissipando la stessa quantità di energia termica.

Adesso possiamo anche fare un paio di valutazioni per capire quale potrebbe essere il ritorno dell’investimento di un impianto di free cooling. Diciamo che ci sono moltissime applicazioni in cui il free cooling è sicuramente un’ottima soluzione. Dipende chiaramente dalla latitudine: più l’impianto è installato in una regione fredda o che ha una stagione fredda più lunga, più sarà facile avere un ROI più breve della soluzione free cooling.

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Si tratta di sistemi in free cooling per il raffreddamento di fluidi e condensazione di refrigeranti in grado di smaltire potenzialità termiche da 75 a 1.100 kW. L’impiego con gruppi frigoriferi consente non solo di sospendere l’uso dei compressori durante la stagione invernale, con funzionamento a secco e sfruttando le basse temperature dell’aria esterna, ma grazie al processo adiabatico la soluzione consente di estendere il risparmio energetico anche al periodo estivo.

La temperatura dell’aria ambiente viene infatti abbassata con un processo adiabatico di umidificazione che riduce la temperatura prima del suo ingresso nelle batterie alettate dove poi avviene lo scambio termico aria-fluido, incrementando l’efficienza del raffreddatore nel periodo più caldo.
La serie PAD-V aumenta quindi il risparmio energetico e di acqua grazie a

– Gestione intelligente tramite PLC dei cicli di bagnatura con sistema di recupero dell’acqua in eccesso

– Speciali pacchi di umidificazione per massimizzare l’efficienza del raffreddamento adiabatico

– Configurazione e disposizione a V delle batterie alettate all’interno della macchina, per ottimizzare la superficie di scambio termico

– Ventilatori EC per monitoraggio del consumo elettrico

La serie PAD-V è completamente automatizzata grazie alla gestione con pannello operatore dotato di PLC, con possibilità di gestione da remoto. E’ quindi sufficiente impostare la temperatura del fluido desiderata e il sistema si auto-regola ottimizzando i consumi a seconda della stagione dell’anno.

Tempco studia e progetta applicazioni per il raffreddamento macchine e di processo nello stampaggio plastica da molti anni, per applicazioni di raffreddamento in free cooling che possono sostituire laddove possibile i gruppi frigoriferi, limitando i notevoli consumi energetici dei compressori. L’elevato livello di controllo offerto dai nuovi raffreddatori adiabatici PAD-V, abbinato all’impiego di scambiatori di calore estremamente spinti, apre quindi nuove interessanti opportunità per integrazione del free cooling portando nuovi livelli di efficienza energetica nell’industria di trasformazione della plastica.

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I prezzi dei gas refrigeranti hanno cominciato a salire all’inizio del 2017, con aumenti che nei primi mesi sono stati contenuti in limiti ragionevoli. La situazione ha cominciato a sfuggire di mano a partire da giugno, con aumenti che sono stati molto, se non troppo, importanti.

Nell’ultimo periodo, infine, i prezzi hanno avuto un continuo rialzo, di mese in mese se non addirittura al momento dell’emissione dell’ordine. Parliamo di aumenti compresi tra il +140% e +225% nel periodo gennaio-giugno per alcune tipologie di refrigeranti più diffusi sul mercato, e che a novembre 2017 sono arrivati a incrementi che superano il +300% e si avvicinano per alcune tipologie al +500%.

Si aggiunga alla grave situazione il fatto che le consegne sono di quantità limitate, costringendo in breve tempo a effettuare nuovi ordini a prezzi più elevati.

La situazione è davvero insostenibile, e i nuovi prezzi dei refrigeranti costringono i costruttori a un aumento concomitante del costo dei macchinari per gli utilizzatori, rivisti anche di mese in mese, per coprire il costante incremento dei costi dei materiali con adeguamento ai costi del refrigerante. Aumento dei prezzi che varia a seconda del tipo di macchinario, e della quantità del gas refrigerante che utilizza.

Naturalmente, quanto suddetto non si applica a free cooler, termoregolatori e altri macchinari termici che non contengono gas refrigeranti.

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Tutti gli impianti di cogenerazione e power generation necessitano di sistemi di dissipazione del calore d’emergenza, in quanto se il calore generato non viene utilizzato e nemmeno recuperato (ad esempio in periodi in cui il recupero di calore non è richiesto o viene meno la richiesta di acqua calda), è necessario poter fare affidamento su di un sistema di smaltimento e dissipazione alternativo. Il sistema deve infatti mantenere la temperatura di lavoro del motore e gli equilibri termici su valori ottimali per assicurare il corretto funzionamento dell’impianto di generazione, evitando malfunzionamenti e danni al motore e ai macchinari a causa del surriscaldamento degli equipaggiamenti. In genere infatti la produzione di energia elettrica è prioritaria alla produzione di calore, questo sempre nella power generation ma anche in impianti di cogenerazione, e pertanto è sempre necessario dotare il sistema di circuiti di dissipazione d’emergenza.

In un impianto di power generation, che si applichino poi sistemi di recupero e sfruttamento termico per la cogenerazione o meno, si ha la produzione di grandi quantità di calore: la fonte di energia primaria nel gruppo elettrogeno trasforma solo una piccola percentuale di potenza in elettricità, tra il 40 e il 45%, mentre il resto viene perso sotto forma di calore. Calore che può essere prelevato e recuperato dai fumi di scarico, dall’acqua di raffreddamento del motore e dell’olio idraulico, e dall’eventuale sistema di raffreddamento dell’aftercooler. Le camicie del motore possono arrivare a temperature di circa 90 gradi, per cui l’acqua di raffreddamento raggiunge discrete temperature, ma comunque inferiori ai 90 gradi centigradi, così come anche i valori di recupero sull’olio motore variano a seconda della grandezza del gen set. I fumi di combustione raggiungono invece temperature estremamente elevate, superiori ai 400 gradi centigradi, pertanto sono qui in gioco ingenti quantità di calore, e nel caso non vengano riutilizzate occorrono sistemi di dissipazione d’emergenza ben studiati.

Per gestire le diverse fonti di calore e i carichi termici, è possibile equipaggiare il sistema di differenti soluzioni di termoregolazione e macchine termiche. Un sistema di dissipazione di emergenza è fondamentale anche nel caso di un sistema di cogenerazione, in cui il calore viene in genere recuperato e riciclato per altri usi che ottimizzano la resa del combustibile primario: nel caso infatti il sistema di riutilizzo del calore di recupero non sia funzionante, laddove non sia necessario e il sistema che lo riutilizza venga escluso o disattivato, occorrerà infatti un sistema d’emergenza che entri in funzione per disperdere il calore in eccesso, ad esempio con radiatori e by-pass dei fumi.

Il recupero di calore in un impianto di generazione è generalmente ottenuto attraverso un circuito di raffreddamento del motore e dell’olio idraulico lubrificante, e con scambio termico con i fumi di scarico che avviene di solito con uno scambiatore a fascio tubiero. Il gruppo di dissipazione d’emergenza può pertanto essere realizzato con l’impiego di diversi sistemi di termoregolazione e macchine termiche, quali Torri evaporative, Scambiatori di calore acqua/acqua e radiatori e free cooler per il raffreddamento dell’acqua a raffreddamento del circuito primario del motore e dell’intercooler.

Il sistema di dissipazione termico d’emergenza va disegnato tenendo in considerazione, oltre ovviamente ai carichi termici di lavoro da gestire, la collocazione geografica del sito industriale. A seconda infatti della temperatura dell’aria esterna, e quindi non solo della latitudine a cui si trova l’impianto ma anche delle medie stagionali in cui esso funziona, e della disponibilità di acqua fredda per alimentare il circuito idraulico di scambio termico, saranno infatti preferibili Torri evaporative, che assicurano la dispersione del calore prelevato dall’acqua di raffreddamento per contatto con l’aria, o in alternativa elettroradiatori o scambiatori di calore a piastre acqua/acqua che asportino il calore in eccesso e inutilizzato prelevato dalla stessa acqua di raffreddamento dei macchinari e del fluido lubrificante.

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Un Free Cooler è un termoregolatore industriale che affida all’aria ambientale esterna il compito di raffreddare fluidi riscaldati nel corso dei processi produttivi industriali. Si tratta di scambiatori di calore e di dissipatori a circolo forzato d’aria, con ventilatori che immettono l’aria esterna nel circuito per la termoregolazione del fluido da raffreddare. La loro progettazione dipende in maniera stretta dal tipo di liquido da raffreddare, dalla sua temperatura in entrata al free cooler, dalla temperatura media dell’aria ambientale, dalla capacità, dalla temperatura del liquido in uscita dal sistema e dalla massima perdita di carico consentita. Questo genere di sistemi di raffreddamento ha una grande varietà di applicazioni in diversi campi, come:

Power Generation
Cogenerazione
Compressori per aria compressa
Motori endotermici
Dissipatori remoti
Elettroradiatori per gruppi d’emergenza
Raffreddatori in circuito chiuso
Dissipatori termici per Gen Set

Dipendendo dall’aria in esterno all’impianto, le prestazioni di un free cooler sono strettamente legate alle condizioni climatiche e a fattori geografici, e soprattutto questo genere di sistemi di raffreddamento può perdere in resa a causa di variazioni stagionali nella temperatura dell’aria esterna. Esiste però un metodo semplice e intelligente che consente di aumentare la resa dei free cooler, estendendo con successo il loro impiego anche a mesi dalle temperature che altrimenti ne comprometterebbero il funzionamento ottimale, permettendo così di continuare a usarli sia in estate che in inverno. Infatti, per ottenere la massima efficienza da un free cooler, è bene che la temperatura esterna sia la più bassa possibile, in modo che l’aria in aspirazione possa lavorare con successo nel ciclo di raffreddamento del termoregolatore industriale.

I sistemi T Fin IDry Cooler di Tempco sono moduli che vaporizzano acqua per abbassare la temperatura d’ambiente in entrata, umidificandola con un sistema di spray di particelle d’acqua. Il processo di evaporazione di queste particelle d’acqua spruzzata sottrae calore dall’aria, abbassandone la temperatura, in modo che essa possa venire normalmente impiegata nel ciclo di termoregolazione eseguito dal sistema di free cooling. Si tratta di un potenziatore termico che può incrementare in maniera semplice l’efficienza di un free cooler, impiegando lo stesso principio che sta alla base delle Torri Evaporative, ovvero il processo di evaporazione, assommando i vantaggi di questo genere di soluzioni di termoregolazione a quelli di un dissipatore.

Aggiungendo un modulo nebulizzatore di acqua come potenziatore termico a un free cooler, il sistema aerorefrigerante prende infatti tutti i vantaggi sia dei dissipatori che delle torri evaporative:

Un Dry Cooler garantisce

Fluidi in circuito chiuso
Nessuno sporcamento
Nessun trattamento chimico
Bassi costi di esercizio

In aggiunta, un sistema a spray d’acqua che sfrutta l’evaporazione per abbassare la temperatura dell’aria in entrata, aggiunge i vantaggi di una torre evaporativa

Raffreddamento spinto
Basso impiego energetico
Temperatura del fluido inferiore a quella d’ambiente

L’aria viene infatti raffreddata dall’evaporazione dell’acqua, e in tal modo questo sistema di potenziamento termico in un termoregolatore industriale dipende dalla temperatura dell’aria in origine e dalla sua umidità, lavorando sulla temperatura di bulbo umido e sul calore latente di evaporazione.

Il calore latente di evaporazione è la quantità di calore che viene sottratta all’aria per consentire l’evaporazione dell’acqua, mentre la temperatura di bulbo umido è la temperatura più bassa che può essere raggiunta tramite evaporazione di sola acqua.

Il tasso di evaporazione è in funzione diretta delle condizioni esterne dell’aria, ossia del suo contenuto di calore originario, chiamato anche temperatura di bulbo secco, e della sua saturazione di vapore, chiamata umidità relativa, o dew point (punto di rugiada). La temperatura di bulbo umido è dunque una funzione dell’umidità e della temperatura dell’aria esterna, e indica la quantità di vapore acqueo che l’atmosfera può assorbire, in certe condizioni meteorologiche.

Ovviamente, la temperatura di bulbo umido è più alta in estate, quando l’umidità dell’aria cresce, e a seconda dell’area geografica nella quale il sistema di free cooling lavora, la resa dell’impianto può subire forti variazioni al variare delle condizioni meteo e dei valori della temperatura del bulbo umido. Tempco offre strumenti di misurazione completi per calcolare la temperatura di bulbo umido, al fine di studiare la soluzione di free cooling ideale per l’area e le condizioni climatiche in cui l’impianto industriale si trova. La temperatura di bulbo umido si calcola partendo dalla temperatura di bulbo secco e dal dew point (si sottrae il dew point dalla temperatura di bulbo secco, e si divide poi per tre, quindi si sottrae il risultato dalla temperatura di bulbo umido). Nel sito di Tempco è disponibile uno strumento di calcolo della temperatura di bulbo umido, a partire da temperatura e umidità.

I sistemi T Fin IDry di Tempco sono facili da installare, e possono essere aggiunti a un pre-esistente free cooler come un semplice modulo retro-fit, per migliorare il processo di raffreddamento. Il sistema di potenziamento a spray d’acqua può inoltre essere escluso alla fine della stagione calda, in modo tale che può essere usato esclusivamente quando le condizioni meteorologiche lo richiedono, senza andare a inficiare altrimenti il ciclo termico della soluzione di raffreddamento.

L’acqua che alimenta il sistema di spray deve ovviamente essere pulita e opportunamente trattata, in maniera tale che non lasci depositi sui componenti del sistema, danneggiando il dissipatore. Inoltre, sarà opportuno assicurarsi che nulla ostacoli il percorso esterno dell’aria, accorciandone il flusso, ad esempio muri od altro. Il Service di Tempco si occupa dello studio completo per il potenziamento di un impianto di free cooling, per consentire alle industrie di impiegarlo in qualsiasi condizione climatica e di temperatura, al fine di ottenere sempre il massimo da un termoregolatore industriale, con processi industriali sempre alla massima resa. Il Service Tempco si occupa anche del corretto trattamento dell’acqua.

Per altre informazioni sull’implementazione di un sistema per incrementare la resa di un free cooler, visitate il nostro sito www.tempco.it.

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E’ innegabile che i dissipatori quando vengono utilizzati nelle applicazioni di free cooling, portino vantaggi indiscutibili:

• basso consumo energetico
• raffreddamento efficiente
• risparmio economico

Vi sono dei limiti che ne rendono meno efficace l’impiego, legati alle condizioni ambientali che rendono alcuni limiti difficilmente valicabili e spesso pregiudicandone l’applicazione.

Esiste però un sistema, che ne rende conveniente l’utilizzo, ampliandone peraltro il range di utilizzo ed allungando la “stagione di utilizzo”.

Si tratta in pratica di un sistema mutuato dalle buone vecchie torri evaporative, che sfrutta cioè il calore latente di evaporazione, ma soprattutto che si basa non tanto sulla temperatura ambiente (ovvero quella rilevata al bulbo secco), ma sulla temperatura del bulbo umido. Tale temperatura dipende dall’umidità relativa dell’aria e soprattutto è sempre inferiore in modo importante rispetto alla temperatura di bulbo secco appunto.

In pratica si tratta di “umidificare” l’aria in aspirazione al dry cooler, in modo da abbattere artificiosamente la temperatura dell’aria stessa.

Esistono diversi modi più o meno sofisticati per ottenere questo effetto, ma tutti sono abbastanza equivalenti.

Il vantaggio offerto da questi sistemi è dovuto al fatto che passato il periodo più caldo e quindi di maggiore criticità, si possono escludere, azzerando di fatto il consumo di acqua.

E’ importante sottolineare che l’acqua di alimento a questi sistemi di spray, di qualsiasi tipo essi siano, deve essere un’acqua “buona”, nel senso che deve essere adeguatamente trattata, allo scopo di scongiurare danni ed incrostazioni al pacco di scambio del radiatore/dissipatore.

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Viste le diverse richieste che ci sono arrivate, ho pensato di inserire qualche spunto ulteriore.

Il sistema di controllo della velocità di tipo EC nei ventilatori, è molto simile ad un inverter,.

Nelle macchine rotative, quali ventilatori e pompe, al variare del numero di giri si hanno i seguenti effetti:

Il controllo di tipo EC al diminuire della velocità di rotazione, fa diminuire la potenza assorbita.

Di conseguenza su macchine come i free cooler, le torri evaporative, oppure ancora meglio i chiller condensati ad aria, un controllo di tipo EC, consente importanti risparmi energetici.

Questo tipo in applicazione, trova interessanti impieghi proprio negli impianti industriali o nei sistemi di cogenerazione a biogas, dove sono due i fattori determinanti:

• funzionamento continuo
• energia risparmiata

Un funzionamento continuo per tutto l’arco dell’anno giustifica ed ammortizza il costo di ventilatori a controllo elettronico in tempi rapidi, l’energia risparmiata, ha una incidenza diretta sulla bolletta, ma negli impianti di produzione di energia, sul fatto che ogni KW risparmiato, può essere rivenduto al gestore.

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Dipende come sempre dal livello termico che devo raggiungere:

1. temperature inferiori ai 25°C -> chiller
2. temperature superiori ai 25°C ma inferiori ai 35°C -> torri evaporative
3. temperature superiori ai 35°C -> dry cooler

con le debite eccezioni e valutazioni ambientali per i punti 2 e 3.

Per tutte queste soluzioni indubbiamente esistono pro e contro che più volte ho preso in considerazione.

Tutte queste soluzioni, hanno un punto di comune, la parte ventilante, che inevitabilmente produce un determinato livello sonoro.

D’altro canto come spiegato in altri articoli, il livello sonoro è sicuramente controllabile, previo un progetto iniziale che tenga in debito conto i limiti imposti dalle zone di installlazione.

Per quanto riguarda i dry-cooler, che vengono sempre più spesso impiegati per ottenere freddo a basso costo, si stanno imponendo nuove soluzioni, legate a gruppi di ventilazione particolarmente silenziosi, che ne permettono la perfetta integrazione nei contesti urbani, abbinata a motori in versione EC (electronic commutated) a rotore esterno, che consentono risparmi energetici importanti.

I motori a commutazione elettronica (EC) sono gestiti con appositi controller EC. La perfetta armonizzazione del sistema consente una regolazione della velocità molto precisa con un‘efficienza energetica elevatissima, senza rumori elettromagnetici.

I controller EC sono disponibili in vari modelli: per reti a corrente alternata o trifase, per l‘installazione in armadi elettrici, semplici regolatori di velocità o dispositivi con funzionalità di regolazione integrate, p.es. per temperatura, pressione, velocità dell‘aria.

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