Gli F-GAS sono gas frigorigeni, sostanze essenziali per il funzionamento di una serie di apparecchiature, come condizionatori d’aria e pompe di calore, sistemi antincendio a gas e chiller e impianti di refrigerazione.

Il nuovo regolamento impone nello specifico caso dei chiller limiti molto severi a partire dal primo gennaio 2027, per quanto concerne i nuovi impianti. I limiti si basano sul cosiddetto GWP, Global Warming Potential, e richiedono la dismissione dell’utilizzo di alcune tipologie di F-GAS e di contro il passaggio a gas a basso impatto ambientale o l’utilizzo di refrigeranti naturali.

I limiti nell’utilizzo di gas frigorigeni imposti per i chiller di nuova produzione variano quindi a seconda della potenza:

• Fino a 12 kW di potenza: dal 1° gennaio 2027, divieto assoluto di utilizzare gas fluorurati con un GWP pari o superiore a 150 (salvo specifiche deroghe quando sia necessario soddisfare requisiti di sicurezza).
• Oltre 12 kW di potenza: dal 1° gennaio 2027, è consentito l’uso di refrigeranti fluorurati esclusivamente con un GWP inferiore a 750.
• Dal 1° gennaio 2032: è previsto un ulteriore inasprimento del regolamento, con il divieto totale di utilizzare qualsiasi gas fluorurato.

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Tra le soluzioni di raffreddamento offerte da Tempco per i data center, particolare attenzione è rivolta alle più innovative tecnologie di raffreddamento a liquido, che offrono maggiore efficienza nella dissipazione del calore generato dai chip – e quindi una migliore regolazione della temperatura – grazie alla migliore conduttività dei liquidi rispetto alle tradizionali soluzioni di raffreddamento ad aria. Gli scambiatori saldobrasati Tempco fungono quindi da tecnologia chiave per le CDU – Coolant distribution units – impiegate nel raffreddamento a liquido dei data center ad alte prestazioni, strategico per ridurre l’impatto ambientale dei data center, aumentandone la sostenibilità e migliorando l’efficienza dei consumi energetici (PUE, power usage effectiveness).

La migliore gestione termica resa possibile dal raffreddamento a liquido permette inoltre ai data center di funzionare a densità di potenza più elevate, mantenendo alte prestazioni e affidabilità.

Il raffreddamento a liquido di server e dispositivi elettronici impiega fluidi dielettrici, compatibili per il contatto diretto con chip e apparecchiature elettroniche, nel caso del raffreddamento a immersione diretta, o per applicazioni cold plates. Le cold plates sono particolari componenti impiegati nel raffreddamento a liquido di componenti elettronici, realizzati in metalli ad alta conducibilità termica (in genere rame o alluminio). Il chip o componente elettronico che si surriscalda è fissato direttamente alla cold plate, e il calore passa a questa per conduzione. Al suo interno il liquido refrigerante scorre in particolari strutture a micro canali, che aumentano enormemente la superficie di contatto con il metallo surriscaldato. Il liquido assorbe quindi il calore e, per mezzo di una piccola pompa, viene spinto fuori dalla cold plate verso uno scambiatore di calore o un chiller.

Oltre alla superiore efficienza di dissipazione del calore generato dai server, il raffreddamento a liquido offre anche un altro vantaggio fondamentale, ovvero la compattezza, consentendo di realizzare strutture di calcolo ad alta densità nei data center risparmiando spazio di installazione. La gamma di scambiatori saldobrasati Tempco per raffreddamento a liquido nei data center offre quindi dimensioni molto compatte, che permettono una facile integrazione nelle CDU all’interno dei rack o nelle architetture in-row, che possono servire fino a 10 rack.

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Sempre per applicazioni farmaceutiche, abbiamo quindi di recente fornito tre centraline TREG per termoregolazione di fluidi siliconici per reattori smaltati. Si tratta sempre di una classica applicazione di termoregolazione monofluido, dotata di riscaldamento mediate resistenze elettriche e sezione di raffreddamento a bassa temperatura (-30° C) tramite scambiatori a piastre saldobrasati e valvole miscelatrici.

Il controllo delle rampe di temperatura è ottenuto tramite termoregolatori elettronici dedicati e tiristori (SCR), che permettono al cliente di pilotare le resistenze con potenza modulante. Le centraline lavorano infine con pompe speciali, con tecnologia a trascinamento magnetico e amplissimo range di temperatura compreso tra -30/+300° C.

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Si tratta di unità compatte, sviluppate con ingombri personalizzati per essere integrate all’interno delle carpenterie macchina del cliente. 
Ogni versione è configurata in base alle specifiche dell’applicazione: riscaldamento elettrico con resistenze da 3 a 24 kW, circolazione forzata mediante pompa a piede immerso, e raffreddamento tramite serpentino immerso collegato a un circuito acqua industriale o chiller esterno.

Il circuito è atmosferico, con vasca in acciaio inox, progettata per garantire la massima igiene e semplicità di manutenzione.
 Il range di temperatura di esercizio consigliato è 0/75 °C, ideale per processi di lavaggio, miscelazione o condizionamento termico di fluidi di processo.

Le versioni sia per il settore farmaceutico che food & beverage prevedono materiali e componentistica compatibili con l’ambiente wash-down e, su richiesta, connessioni sanitarie clamp o DIN. Sono altresì disponibili versioni con opzione di controllo remoto via PLC, segnali analogici o bus di campo (Modbus, Profinet, EtherNet/IP).

Queste soluzioni offrono agli OEM la possibilità di integrare facilmente un sistema di termoregolazione completo, compatto e affidabile, riducendo tempi di sviluppo e garantendo una gestione termica efficiente del processo produttivo. Come sempre, ogni progetto nasce dal confronto tecnico con l’utilizzatore, per adattare dimensioni, materiali, potenze e logiche di controllo alle specifiche esigenze dell’impianto.

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Queste macchine operano a -20°C, garantendo la termostatazione dei reattori impiegati nei processi di produzione dei principi attivi. Un’applicazione critica, che richiede affidabilità, precisione e continuità operativa.

Il progetto è stato completato in tempi record: 4 mesi dalla conferma d’ordine alla consegna, con messa in servizio che è avvenuta senza alcuna difficoltà. Un risultato che conferma ancora una volta l’impegno del team Tempco nel supportare l’industria farmaceutica con soluzioni su misura, efficienti e affidabili.

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Questa fornitura, portata a termine a fine dello scorso anno e avviata a gennaio con collaudo on-site positivo, si è distinta per due fattori chiave:

• Performance e affidabilità: impianto progettato per garantire continuità operativa h24.
• Tempi di consegna ridotti: progettazione, realizzazione e collaudo completati nei tempi richiesti, consentendo al cliente di avviare la produzione senza ritardi.

Di seguito le caratteristiche tecniche dei chiller forniti:

• Fluido di processo: miscela acqua/glicole monoetilenico inibito al 50%
• Temperatura di esercizio: -30°C
• Potenza frigorifera: 75 kW per unità
• Condensazione ad acqua con scambiatori a piastre
• Installazione indoor, in un’area sicura del sito produttivo
• Tensione di alimentazione: 400V – 3F – 50Hz

I chiller hanno circuito idraulico integrato, e ogni unità è fornita completa di: pompa di circolazione, con prevalenza di 2÷2,5 bar, garantendo un flusso stabile e costante ai reattori; serbatoio di accumulo, per ottimizzare la gestione termica e ridurre le fluttuazioni di temperatura; valvole termostatiche, per un controllo preciso della regolazione frigorifera; accumuli e tubazioni in inox AISI 304, con coibentazione e rivestimento in lamierino inox, per garantire durabilità e isolamento termico ottimale.

Diversi sono infine i vantaggi dell’impianto realizzato per il cliente:

• Massima efficienza energetica – grazie alla condensazione ad acqua e all’uso di scambiatori a piastre ad alta efficienza.
• Precisione nel controllo della temperatura – essenziale per la stabilità dei processi chimici farmaceutici.
• Affidabilità operativa – progettato per funzionare in modo continuativo senza interruzioni.
• 
Installazione plug & play – grazie all’integrazione completa della parte idraulica, il sistema è stato immediatamente messo in produzione dopo il collaudo.

Questa fornitura rappresenta un altro esempio di come Tempco sia in grado di sviluppare soluzioni avanzate per il raffreddamento industriale, con elevata efficienza e tempi di consegna ridotti. Grazie alla nostra esperienza nel settore pharma, siamo riusciti a rispondere in modo puntuale alle esigenze del cliente, garantendo un impianto performante e pronto all’uso.

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Oltre e prima della produzione industriale, chiaramente esistono anche laboratori farmaceutici dove si testano e si provano nuovi prodotti e nuovi farmaci, producendo in certo senso in modo preliminare quelle stesse sostanze che poi verranno prodotte in batch per un consumo industriale. Anche i laboratori farmaceutici necessitano quindi di processi di controllo della temperatura. A questo scopo, nei laboratori farmaceutici vengono utilizzati macchinari molto compatti e piccoli, che devono offrire un campo di lavoro estremamente ampio.

Questo perché un laboratorio è il luogo in cui vengono eseguite le attività di test, pertanto molto spesso l’intervallo di temperatura finale non è ancora definito, ma è necessario fare diverse prove, per verificare se ad una certa temperatura avverrà la reazione attesa, oltre poi per comprendere a quale temperatura il prodotto deve essere raffreddato per mantenere le caratteristiche raggiunte in alta temperatura.

A questo scopo esistono sistemi di regolazione della temperatura speciali e molto flessibili che consentono elevata addatabilità per rispondere alle variabili esigenze dei laboratori farmaceutici.

Solitamente il ciclo di riscaldamento in questi sistemi è svolto tramite un sistema elettrico, poiché le potenze richieste sono molto basse. Lo stesso vale per la sezione di raffreddamento, che impiega piccoli gruppi frigoriferi di bassa potenza ma che consentono di raggiungere temperature molto basse. Per questi motivi esistono questi sistemi che offrono un ampio range di temperatura di lavoro, offrendo ad esempio la possibilità di arrivare a -30° C e poi fino a +250° C, quindi un range di temperatura molto esteso per garantire la possibilità di effettuare tutti i test di produzione stabilendo i parametri di processo che verranno poi tradotti nella produzione industriale.

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Volendo analizzare più nel dettaglio le ragioni di queste criticità, viene subito da pensare che, facile a dirsi, ha fatto davvero molto caldo. Ebbene sì, ma i gruppi frigoriferi e gli impianti di condizionamento servono proprio quando fa caldo. Il problema è che solitamente questi impianti di refrigerazione e condizionamento sono progettati prevedendo da progetto una temperatura ambiente di condensazione di circa 35° C. Durante quest’ultima estate, la temperatura è invece salita molto spesso sopra i 35° C, con picchi di 38°, 40° o anche 42° C e un tasso di umidità relativa molto elevato. Ciò ha portato a temperature di condensazione molto elevate e quindi a pressioni di condensazione altrettanto alte.

Macchine che non erano progettate per condizioni così ‘tropicali’, così estreme, hanno di conseguenza subito dei fermi, e si sono bloccate: gruppi frigoriferi e impianti di condizionamento bloccati, fermi macchina negli impianti di raffreddamento per la produzione industriale. Chiaramente, se in un impianto di condizionamento il sistema di raffreddamento va in blocco, c’è un disagio per le persone dovuto al caldo, ma ciò non comporta un grosso danno.

Quando invece ciò accade sui gruppi di refrigerazione industriale che servono processi produttivi industriali, il problema è molto più rilevante. Per tale motivo, su richiesta dei nostri clienti in Tempco stiamo infatti progettando sistemi di raffreddamento progettati su temperature ambiente più elevate. Stiamo quindi iniziando a dimensionare i gruppi frigoriferi destinati a temperature ambiente di progetto di 40° C, con l’obiettivo di garantire il corretto ed efficiente funzionamento in futuro. Se cioè si ripresenteranno stagioni estive così afose e calde, di sicuro questi gruppi frigoriferi potranno continuare a funzionare, garantendo la necessaria disponibilità per il processo asservito.

Se siete interessati ad approfondire questo argomento, contattate i nostri tecnici in Tempco.

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Il cliente ha un impianto asservito da gruppi frigoriferi, e nell’ambito di nuovi investimenti ha valutato di integrare il sistema con un impianto di free cooling adiabatico allo scopo di risparmiare energia e ottimizzare la produzione. Tempco ha quindi fornito lo studio iniziale per la valutazione dell’impatto e dei vantaggi che il raffreddamento in free cooling avrebbe potuto garantire al cliente in termini di maggiore efficienza e risparmio energetico.

Una volta approvato l’investimento, completo del calcolo del relativo pay back, abbiamo fornito un dry cooler abbinato al sistema di controllo e di pompaggio dell’impianto, in modo da integrare il tutto al sistema di refrigerazione esistente. La soluzione impiega ovviamente ventilatori controllati mediante inverter, che garantiscono la regolazione della velocità e del consumo energetico connesso in base alle effettive esigenze di processo.

Da ultimo abbiamo fornito una serie di scambiatori a fascio tubiero per la regolazione della temperatura dell’olio diatermico, che avviene proprio grazie al sistema di free cooling.

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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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