Ricordo quando sul mercato si iniziò a pensare di utilizzare gli inverter per regolare la velocità dei compressori nei gruppi frigoriferi. Inverter che già da tempo si impiegano inverter per regolare la velocità dei motori elettrici, modulando la potenza assorbita in base alle stagioni. E’ infatti chiaro che durante la stagione estiva, con le temperature ambientali più alte, un gruppo frigorifero deve assorbire la sua massima potenza per generare i livelli di freddo richiesti. Mentre in inverno si ha minore necessità di potenza, per una serie di ragioni, come la miglior efficienza del sistema di condensazione e il fatto che l’acqua arriva dal processo produttivo già a livelli di temperatura più bassi.

Lo studio nel tempo di sistemi per implementare il risparmio energetico nei gruppi frigoriferi è stato quindi mirato a regolare la velocità dei ventilatori sui condensatori impiegando motori EC, a controllo elettronico, tramite inverter. Ciò consente di regolare la velocità dei ventilatori in base alla temperature ambiente.

Lo stesso tipo di regolazione si pensava di poterlo applicare ai compressori. Per spiegare il perché facciamo un esempio pratico: nel dimensionare un gruppo frigorifero per regolare la temperatura di reattori farmaceutici, l’impianto deve essere ingegnerizzato per fornire la massima potenza necessaria per svolgere quella funzione di raffreddamento. Vi sarà però anche una serie di situazioni intermedie in cui non serve che la capacità frigorifera di progetto sia sfruttata al massimo, ma magari solo al 50% o al 30.

In passato si facevano per questo impianti multi-compressore, con compressori a gradini, andando a far funzionare tutti i compressori, o uno su quattro, o due su quattro. Soluzione che consente di lavorare con un buon risparmio energetico cercando di modulare la potenza, chiaramente a gradini. Ovvero, con un impianto a quattro compressori, possiamo avere una potenza al 100%, al 75, al 50, al 25 o allo 0%.

Altro miglioramento era installare dei serbatoi volano per accumulare acqua refrigerata, smorzando i carichi, le punte e gli avvallamenti nel diagramma del lavoro termico da svolgere. Regolazione ottima, ma che può essere ancora migliorata.

Il miglioramento sta nell’inverter, che permette di modulare la velocità del compressore in modo da avere l’erogazione della corretta quantità di energia nell’esatto momento in cui mi serve. Che rappresenta la condizione davvero perfetta. Ricordo quindi che i primi tentativi di installare inverter sui compressori fallirono, in quanto si trattava di compressori volumetrici a pistone, che quando venivano alimentati dall’inverter si bloccavano.

Il problema è stato superato con l’avvento dei compressori scroll, che quindi consentono l’uso con inverter. Compiendo un enorme passo avanti nel risparmio energetico applicato ai gruppi frigoriferi. Vi sono poi altre opzioni per implementare ulteriormente il risparmio energetico, come ad esempio usare inverter sulle pompe, regolando quindi la pressione, ma ne parleremo prossimamente.

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Abbiamo inoltre sviluppato una serie di centraline di termoregolazione con riscaldamento elettrico che implementano dei sistemi di variazione della potenza in continuo, per erogare al cliente la potenza effettiva che gli serve nel momento esatto in cui gli serve, in modalità just-in-time.

I sistemi di raffreddamento in free cooling sono un’altra tecnologia che sviluppiamo da anni per il risparmio energetico. Una novità è invece il progetto iTempco: nato a gennaio del 2019, iTempco è un progetto di monitoraggio delle condizioni operative delle nostre centraline cui pensavamo da parecchio tempo. Il sistema consente di verificare da remoto in cloud sia il funzionamento che le prestazioni delle macchine termiche, per poter implementare servizi di manutenzione predittiva dei sistemi. Il sistema ci consente inoltre di capire come stanno funzionando le nostre macchine, e come sono dimensionate in funzione delle esigenze del cliente, dandoci un feedback loop tecnico per apportare miglioramenti e ottimizzare la progettazione delle nostre macchine, in modalità data-driven.

Infine, il Tempcoblog da cui anche oggi scriviamo è qualcosa che sviluppiamo da 15 anni per avere una finestra di contatto diretto con i nostri clienti, attuali e potenziali, dove dare aggiornamenti sulle soluzioni e applicazioni che sviluppiamo per la risoluzione di problematiche di scambio termico e recupero energetico. E quale occasione migliore per ringraziare tutti gli utenti che in questi anni ci hanno seguito e che continuano a seguirci con tanto interesse, un sentito grazie! Anche per il riscontro che stiamo vedendo per la serie di video che da quest’anno stiamo pubblicando sul nostro canale YouTube Tempco.

Per il futuro di Tempco, abbiamo le idee chiare: vogliamo continuare a crescere, per dare un supporto sempre migliore ai nostri clienti nelle loro applicazioni di risparmio energetico e di regolazione della temperatura. Le persone che lavorano in Tempco compongono un team molto preparato e affiatato, che ci permette di reagire in maniera molto rapida alle richieste del mercato. In Tempco amiamo le sfide, perché per noi questo più che un lavoro, è davvero una passione!

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Un impianto di cogenerazione è difatti di norma composto da un motore endotermico che mette in funzione un generatore elettrico per la produzione di corrente. Come dice il nome cogenerazione, ovvero generazione concomitante di energia elettrica e calore, il sistema sfrutta anche l’energia termica prodotta dal motore endotermico. Ciò è possibile grazie al recupero di calore che si ottiene con l’impiego di uno scambiatore a fascio tubiero sul circuito dei fumi di scarico del motore.

I fumi di scarico del motore endotermico hanno in questo caso una percentuale di calore proveniente dal sistema molto elevata, che rende pertanto assolutamente conveniente il recupero stesso di questa energia termica che altrimenti andrebbe dissipata e persa. I fumi esausti sono infatti a temperature molto elevate, che a seconda del tipo di motore e combustibile impiegato possono essere comprese indicativamente tra 550 e 650° C.

Per questa applicazione vengono utilizzati scambiatori a fascio tubiero a tubi dritti e scovolabili, onde consentire la pulizia del tubo stesso data la presenza di pulviscolo e particelle da combustione nei fumi. Il materiale di costruzione è in genere acciaio inox, soprattutto per le due testate e per i tubi che lavorano a diretto contatto con i fumi. I fumi di combustione da gasolio, biogas o metano possono infatti contenere degli elementi acidi che vanno a intaccare e corrodere i materiali dello scambiatore, soprattutto alle alte temperature a cui lavorano.

Le temperature elevate in gioco in applicazioni di recupero di calore nella cogenerazione richiedono quindi alcuni accorgimenti nella costruzione: onde scongiurare gli effetti dovuti alle dilatazioni termiche dei materiali, quali perdite ad esempio, tutti i tubi devono essere saldati e mandrinati sulle testate, mentre sul mantello esterno, al cui interno viene fatta scorrere l’acqua destinata al recupero dell’energia termica, viene installato un compensatore di dilatazione.

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Nelle piastre H l’angolo è ottuso, il che comporta che nella sovrapposizione delle piastre, ruotate di 180° tra loro, si ottiene un numero molto elevato di punti di contatto con di conseguenza un elevato coefficiente di scambio termico. Più elevate saranno però anche le perdite di carico.

Per questo esistono anche le piastre L, in cui l’angolo Chevron è molto più acuto. Questo si traduce in minori punti di contatto nella sovrapposizione delle piastre, minori perdite di carico ed efficienza di scambio termico inferiore.

Le piastre L sono pertanto indicate per applicazioni di trasferimento di calore con fluidi molto viscosi e dove non servono scambi termici particolarmente spinti.
Le piastre H sono invece impiegate per ottenere elevata efficienza di scambio termico laddove sono ammesse perdite di carico elevate, avendo quindi pressione della pompa di ricircolazione dei fluidi.

Come scegliere tra piastre H e piastre L? La scelta avviene al momento dell’inserimento dei valori di progettazione nel software di calcolo dello scambiatore, con valori quali massime perdite di carico ammissibili, tipologia dei fluidi e loro temperature in ingresso e in uscita. Il software indica quindi la tipologia di piastre, spesso anche suggerendo il mix ideale tra piastre H e piastre L per ottenere il compromesso tra efficienza termica e perdite di carico più adatto alla specifica applicazione.

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Il primo video ho voluto dedicarlo agli scambiatori di calore a piastre, che da sempre ritengo una delle soluzioni più flessibili e ad elevata efficienza di scambio termico disponibili. Come spiego nel video, infatti, gli scambiatori a piastre offrono coefficienti di scambio termico molto più elevati rispetto agli scambiatori a fascio tubiero. Ciò è dovuto al fatto che i fluidi all’interno dello scambiatore si muovono con moto turbolento anche quando i fluidi stessi hanno velocità molto basse.

Questo moto turbolento è ottenuto grazie al design a spina di pesce delle piastre, che vengono quindi accoppiate ruotate di 180° tra loro, creando una serie di canali della larghezza di circa 2,5 – 3 mm, a seconda del tipo di scambiatore, che costringono il fluido a un moto tra le piastre non lineare, ma continuamente spezzato.

Un altro vantaggio offerto quindi dagli scambiatori di calore a piastre sono gli ingombri molto compatti ottenibili con questa tipologia di soluzioni, e soprattutto come spiego nel video la possibilità di avere l’incrocio delle temperature tra fluido caldo e fluido freddo.

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