Analizziamo alcuni aspetti in termini di efficienza e di consumi energetici nelle applicazioni industriali e semi industriali a bassa temperatura
Quale tipo di compressore può essere considerato "il migliore"?
Le applicazioni industriali di solito richiedono una grande capacità frigorifera e la scelta comune ricade storicamente sui compressori a vite, grazie ai loro alti valori di spostamento volumetrico. Da un punto di vista tecnico però, questa non è sempre l'opzione migliore ... vediamo perché.
Tecnologia ed efficienza energetica
Diverse tecnologie di compressione (scroll, vite, pistoni) ottengono valori di efficienza migliori a diverse condizioni di funzionamento.
Nell'immagine seguente è riportato l'andamento dell'efficienza isentropica delle 3 diverse tecnologie di compressione in funzione del rapporto di compressione (PR).
Solitamente nella refrigerazione a bassa temperatura il PR è di circa 14, intorno a questo valore l'efficienza isentropica dei compressori a pistoni mostra valori nettamente più alti rispetto a vite e scroll.
Punto 1: nei compressori a vite la tenuta e la lubrificazione tra i lobi delle viti è garantita da un grande flusso d'olio (può essere circa 1800 lt / ora) e quando il rapporto di compressione aumenta, la tenuta dell'olio diminuisce causando il by-pass di gas tra i lati di HP e LP, mentre parte del lavoro del motore sarà dissipato in energia termica ... il raffreddamento dell'olio diventa cruciale per controllare la temperatura di scarico e le proprietà di lubrificazione.
Punto 2: i compressori a vite di solito hanno un "volume interno" (V i ) fisso.
Il volume interno è il rapporto fra il volume tra le 2 viti all'aspirazione e quello bloccato alla fine della compressione. Se il V i fisso (P disch / P suct) ) corrisponde a quello reale richiesto dal sistema, si può dire di essere stati molto fortunati. Altrimenti il compressore a vite di solito lavorerà con una sovra-compressione o una sotto-compressione, portando a una minore efficienza energetica del sistema.
Efficienza: risparmio fino al 50%
Il grafico seguente mostra un confronto di COP tra i compressori a vite con economizzatore e i compressori a pistoni Dorin a 2 stadi con sub-cooler. Il confronto è a -45 ° C di temperatura di evaporazione e + 50 ° C di temperatura di condensazione con R404A.
Coprendo la stessa capacità di raffreddamento di un compressore a vite, il doppio stadio può ottenere fino al doppio di COP, garantendo un risparmio energetico fino al 50% per l'utente finale.
Figura 3. Confronto COP tra compressori Dorin doppio stadio e compressori equivalenti a vite a -45 ° C di temperatura di evaporazione e + 50 ° C di temperatura di condensazione. Con la stessa capacità di raffreddamento di un compressore a vite, l'efficienza del compressore a pistoni a 2 stadi è quasi doppia rispetto a quello a vite. Il modello Dorin più piccolo in questo confronto è il 2S-H2000 - a sinistra -, motore elettrico da 20 CV e uno spostamento di 75,83 m 3 / h per LP (4 cilindri) e 37,91 m 3 / h per HP (2 cilindri) a 50 Hz. Il più grande è il 2S-H6500 - a destra -, motore elettrico da 65 CV e uno spostamento di 183,58 m 3 / h per LP (6 cilindri) e 61,19 m 3 / h per HP (2 cilindri) @50 Hz.
Costo dell'impianto
Come abbiamo detto, i compressori a vite riscaldano una grande quantità di olio quando il rapporto di compressione è elevato.
Questo si traduce in grandi separatori d'olio, grandi scambiatori di calore per l'olio e valvole a 3 vie per miscelare l'olio alla giusta temperatura. Per quanto riguarda i nuovi refrigeranti come R449A (GWP: 1280 - AR5) o R448A (GWP: 1270 - AR5) le temperature di scarico sono ancora più elevate. Servirà anche un economizzatore per migliorare l'efficienza in LT.
All'avvio del compressore a vite non c'è pressione dell'olio sui cuscinetti ... quindi è meglio installare una valvola di regolazione della pressione sul separatore dell'olio per ridurre il tempo di funzionamento del compressore senza lubrificazione forzata all'avvio.
I compressori a pistone a 2 stadi richiedono un sistema più semplice, riducendo la complessità dell'installazione e dei controlli.
Nell'immagine seguente ci sono due schemi semplificati: uno per i compressori a vite e uno per i compressori a pistoni, per mostrare brevemente le principali differenze tra le due soluzioni.
Conclusioni Finali
Questo confronto mostra come il compressore doppio stadio a pistoni rappresenti la migliore soluzione per la maggior parte delle applicazioni a bassa temperatura sia in termini di efficienza che di costo / complessità del sistema di refrigerazione.
La nuova gamma Dorin di compressori a doppio stadio a 8 cilindri è oggi una valida alternativa in termini di:
Inoltre, grazie al design unico della gamma 2S, non vi sono tubazioni esterne, a differenza dei modelli di altri concorrenti; questa caratteristica speciale consente di avere modelli con dimensione più compatte, un facile assemblaggio del sub-cooler e minori possibilità di perdite di refrigerante.
Quale tipo di compressore può essere considerato "il migliore"?
Le applicazioni industriali di solito richiedono una grande capacità frigorifera e la scelta comune ricade storicamente sui compressori a vite, grazie ai loro alti valori di spostamento volumetrico. Da un punto di vista tecnico però, questa non è sempre l'opzione migliore ... vediamo perché.
Tecnologia ed efficienza energetica
Diverse tecnologie di compressione (scroll, vite, pistoni) ottengono valori di efficienza migliori a diverse condizioni di funzionamento.
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| Figura 1 . Il modello più grande della gamma doppio stadio 2S, 2S-H6500, ha un motore elettrico da 65 CV e 8 cilindri. | Figura 2 . Sezione di un compressore a vite |
Nell'immagine seguente è riportato l'andamento dell'efficienza isentropica delle 3 diverse tecnologie di compressione in funzione del rapporto di compressione (PR).
Solitamente nella refrigerazione a bassa temperatura il PR è di circa 14, intorno a questo valore l'efficienza isentropica dei compressori a pistoni mostra valori nettamente più alti rispetto a vite e scroll.
Punto 1: nei compressori a vite la tenuta e la lubrificazione tra i lobi delle viti è garantita da un grande flusso d'olio (può essere circa 1800 lt / ora) e quando il rapporto di compressione aumenta, la tenuta dell'olio diminuisce causando il by-pass di gas tra i lati di HP e LP, mentre parte del lavoro del motore sarà dissipato in energia termica ... il raffreddamento dell'olio diventa cruciale per controllare la temperatura di scarico e le proprietà di lubrificazione.
Punto 2: i compressori a vite di solito hanno un "volume interno" (V i ) fisso.
Il volume interno è il rapporto fra il volume tra le 2 viti all'aspirazione e quello bloccato alla fine della compressione. Se il V i fisso (P disch / P suct) ) corrisponde a quello reale richiesto dal sistema, si può dire di essere stati molto fortunati. Altrimenti il compressore a vite di solito lavorerà con una sovra-compressione o una sotto-compressione, portando a una minore efficienza energetica del sistema.
Efficienza: risparmio fino al 50%
Il grafico seguente mostra un confronto di COP tra i compressori a vite con economizzatore e i compressori a pistoni Dorin a 2 stadi con sub-cooler. Il confronto è a -45 ° C di temperatura di evaporazione e + 50 ° C di temperatura di condensazione con R404A.
Coprendo la stessa capacità di raffreddamento di un compressore a vite, il doppio stadio può ottenere fino al doppio di COP, garantendo un risparmio energetico fino al 50% per l'utente finale.
Figura 3. Confronto COP tra compressori Dorin doppio stadio e compressori equivalenti a vite a -45 ° C di temperatura di evaporazione e + 50 ° C di temperatura di condensazione. Con la stessa capacità di raffreddamento di un compressore a vite, l'efficienza del compressore a pistoni a 2 stadi è quasi doppia rispetto a quello a vite. Il modello Dorin più piccolo in questo confronto è il 2S-H2000 - a sinistra -, motore elettrico da 20 CV e uno spostamento di 75,83 m 3 / h per LP (4 cilindri) e 37,91 m 3 / h per HP (2 cilindri) a 50 Hz. Il più grande è il 2S-H6500 - a destra -, motore elettrico da 65 CV e uno spostamento di 183,58 m 3 / h per LP (6 cilindri) e 61,19 m 3 / h per HP (2 cilindri) @50 Hz.
Costo dell'impianto
Come abbiamo detto, i compressori a vite riscaldano una grande quantità di olio quando il rapporto di compressione è elevato.
Questo si traduce in grandi separatori d'olio, grandi scambiatori di calore per l'olio e valvole a 3 vie per miscelare l'olio alla giusta temperatura. Per quanto riguarda i nuovi refrigeranti come R449A (GWP: 1280 - AR5) o R448A (GWP: 1270 - AR5) le temperature di scarico sono ancora più elevate. Servirà anche un economizzatore per migliorare l'efficienza in LT.
All'avvio del compressore a vite non c'è pressione dell'olio sui cuscinetti ... quindi è meglio installare una valvola di regolazione della pressione sul separatore dell'olio per ridurre il tempo di funzionamento del compressore senza lubrificazione forzata all'avvio.
I compressori a pistone a 2 stadi richiedono un sistema più semplice, riducendo la complessità dell'installazione e dei controlli.
Nell'immagine seguente ci sono due schemi semplificati: uno per i compressori a vite e uno per i compressori a pistoni, per mostrare brevemente le principali differenze tra le due soluzioni.
Conclusioni Finali
Questo confronto mostra come il compressore doppio stadio a pistoni rappresenti la migliore soluzione per la maggior parte delle applicazioni a bassa temperatura sia in termini di efficienza che di costo / complessità del sistema di refrigerazione.
La nuova gamma Dorin di compressori a doppio stadio a 8 cilindri è oggi una valida alternativa in termini di:
- efficienza (fino a metà consumo energetico rispetto ai compressori a vite equivalenti)
- costi di sistema inferiori rispetto ai compressori a vite
- ... e facile manutenzione e revisione
Inoltre, grazie al design unico della gamma 2S, non vi sono tubazioni esterne, a differenza dei modelli di altri concorrenti; questa caratteristica speciale consente di avere modelli con dimensione più compatte, un facile assemblaggio del sub-cooler e minori possibilità di perdite di refrigerante.
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