G RUPPO FRIGORIFERO

Il sistema di refrigerazione dell’acqua di alimento della batteria di raffreddamento, è il componente principale di un’UTA durante il suo

funzionamento estivo. Buona parte dell’energia primaria consumata dall’impianto di climatizzazione, in estate, è richiesta proprio dal gruppo frigorifero.

Per prima cosa, nel foglio “Risparmi”, viene data un’indicazione sul dimensionamento della macchina frigorifera da installare, indicando il periodo che si sta analizzando ed il relativo valore massimo di potenza frigorifera da fornire all’aria QF,k, ricercato tra tutte le soluzioni studiate.

Solitamente il valore più alto, quindi da considerare per il dimensionamento, si ottiene nel periodo “giorni più caldi”, ma si consiglia in ogni caso di verificare il dato in tutti i mesi selezionabili nel foglio “Dati”.

Ottenuto il massimo valore di QF,k, si procede con la scelta della macchia

frigorifera, che dovrà presentare una potenza nominale sufficiente a coprire tutti i carichi richiesti, magari con un certo margine di sicurezza per situazioni eccezionali.

Non bisogna poi dimenticarsi di verificare che la temperatura minima dell’acqua prodotta dal frigorifero sia sufficientemente bassa da poter garantire sempre alla batteria fredda il giusto valore di temperatura media. Tale verifica viene facilitata riportando anche il minimo valore di TH’,k che si riscontra nelle varie soluzioni.

Attenzione però alle tecniche by-pass! Si ricorda infatti che i dati relativi a queste ultime vengono calcolati dal modello solo attraverso la macro descritta nel paragrafo 5.3.4. Per questo motivo, anche in questo foglio, è stato inserito un pulsante in grado di valutare il by-pass ed ottenere così informazioni corrette sul dimensionamento e sui consumi delle macchine. Il codice che si nasconde dietro tale pulsante è sostanzialmente lo stesso utilizzato nel foglio by-pass; si tratta solamente di una comodità in più per l’utente.

Individuato, tra quelli offerti dal mercato, il gruppo frigorifero che potrebbe soddisfare le esigenze dell’impianto, vanno inseriti nel modello alcuni suoi dati di targa, forniti sempre dal costruttore:

- potenza frigorifera nominale prodotta QF(, espressa in kW;

- temperatura alla quale viene prodotta l’acqua refrigerata nelle condizioni nominali;

- salto termico dell’acqua prodotta dall’evaporatore;

- temperatura dell’aria in ingresso al condensatore nelle condizioni nominali (si è supposto di utilizzare una macchina raffreddata ad aria);

- salto termico dell’aria che raffredda il condensatore.

Con queste informazioni è possibile ricavare l’energia primaria richiesta dal gruppo frigorifero, seppure avvalendosi di notevoli semplificazioni. Il passaggio da potenza frigorifera prodotta a potenza elettrica assorbita, infatti, a rigore sarebbe più molto complesso di quanto possa sembrare [3]. La formula a cui affidarsi deriva dalla semplice definizione di Energy Efficiency Ratio per un gruppo frigorifero:

k k F k el EER Q P _, = ,

La difficoltà sta proprio nella determinazione dell’EER nelle varie condizioni di funzionamento. Infatti tale coefficiente dipende fortemente da numerose variabili: fattore di carico, temperatura dell’aria al condensatore (aria esterna), temperatura dell’acqua di mandata e di ritorno dalla batteria fredda, ecc.

Le informazioni fornite solitamente dai costruttori non sono sufficienti a costruire un andamento orario di tale parametro, quindi è necessario trovare una soluzione alternativa.

La norma U(I-TS 11300 – parte 3 [21] ci giunge in aiuto, presentando un metodo per determinare una sorta di valore medio stagionale dell’efficienza di un gruppo frigorifero: il SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio).

Tale parametro consiste nella media pesata dei valori dei singoli EER a diverse condizioni operative; i pesi consistono nei relativi tempi di

funzionamento nelle suddette condizioni e vengono definiti

Tabella 5.1 – Tempi di funzionamento convenzionali per i carichi parziali delle macchine frigorifere

In base alla tipologia di macchina considerata, l’indice SEER viene calcolato mediante la seguente formula:

% 25 % 50 % 75 % 100 1 EER d EER c EER b EER a SEER + + + =

dove: a, b, c, d sono i tempi di funzionamento convenzionalmente fissati per i diversi carichi di funzionamento, espressi in frazione;

EERi sono gli indici di efficienza energetica della macchina misurati alle

corrispondenti condizioni operative.

Tali indici sono riferiti, oltre che a diverse percentuali di carico, anche a temperature dell’aria al condensatore differenti, come mostrato sotto.

Tabella 5.2 – Esempio di dati forniti dal costruttore

Il SEER appena definito, ovviamente, non potrà essere visto come un preciso indice di efficienza in grado di fornire i consumi effettivi di una macchina; tuttavia si rivela un utile strumento per il confronto energetico tra soluzioni impiantistiche diverse, e per una prima valutazione approssimativa del fabbisogno di energia primaria richiesta da un impianto di condizionamento durante la stagione estiva.

Dal momento che per la determinazione di questo importante indice occorrono informazioni che solo il costruttore può fornire, nel modello TFM si richiede all’utente di inserirne direttamente il valore, magari calcolato a parte, oppure richiesto direttamente a chi ha prodotto la macchina.

Con la semplificazione introdotta attraverso il SEER, il valore della potenza elettrica assorbita dal gruppo frigorifero, alle varie ore della giornata, diventa:

SEER Q P_el,k = F,k

A questo punto si passa al calcolo delle energie giornaliere; prima di tutte quella frigorifera giornaliera che occorre cedere all’aria da trattare, data da:

∑

Poi quella elettrica assorbita dal gruppo frigorifero:

∑

Infine, l’energia primaria giornaliera necessaria per la refrigerazione sarà fornita dalla seguente relazione:

g GF el GF P E E η . , = [kWh]

in cui ηg è il rendimento medio di generazione dell’energia elettrica in

Italia, attualmente pari a 0,46. Si è supposto, quindi, che l’energia elettrica fornita al gruppo frigorifero provenga interamente dalla rete elettrica nazionale.