ASSORBITORI

Gli assorbitori sono dispositivi, che a fronte di energia termica immessa sotto forma di acqua calda a temperature anche relativamente basse, sino a 70 °C, rendono energia frigorifera sotto forma di acqua refrigerata con temperature minime sino a 5,5 °C.

Le loro prestazioni termodinamiche sono sintetizzate dal coefficiente di prestazione COP - altrimenti EER / Energy Efficiency Ratio - che è il rapporto fra potenza frigorifera ricavata e quella termica utilizzata, il cui valore è pari a 0,7.

Essi impiegano quale fluido di lavoro una miscela di acqua e bromuro di litio; non utilizzano quindi alcuno degli idrocarburi idrogenati, i cosiddetti clorofluorocarburi (CFC o Freon), con conseguente piena compatibilità ambientale.

Ciò non costituisce, pur tuttavia, un consistente vantaggio in quanto per i tradizionali refrigeratori a compressione meccanica l’effetto serra determinato dall’assai contenuta quantità di refrigerante utilizzato risulta assai modesto rispetto a quello dovuto alla generazione di CO2, derivante dalla produzione dell’energia elettrica necessaria al loro azionamento.

Il reale vantaggio offerto dagli assorbitori, in termini di effetto ambientale, va ritrovato nel fatto che per il loro azionamento viene utilizzato calore altrimenti perso, ossia calore che ha già scontato la generazione di CO2.

A questo riguardo, a titolo di esempio, va annotato che un assorbitore da 100 kW, azionato per 4000 h in un anno, evita l’emissione nello stesso anno di 50,94 tonnellate di CO2.

Figura 6 – Assorbitore Yazaki WFC SC50 da 175 kW frigoriferi. Lo stesso viene alimentato con acqua ad 88 °C per una potenza pari a 252 kW. Sullo sfondo è visibile la torre evaporativa da 425 kW deputata allo smaltimento del calore. Dimensioni 1785 x 2060 x 2223 mm.

Una peculiare caratteristica degli assorbitori, è data dal fatto che le sole parti in movimento al loro interno sono costituite da piccole pompe. Essi operano perciò con molto meno rumore e vibrazioni rispetto a quelli prodotti dalle tradizionali macchine a compressione.

Ciò costituisce un ben definito beneficio per alcune tipologie di utenze, ubicate in aree per le quali le emissioni sonore rappresentano una criticità.

A favore degli assorbitori va pure menzionata la notevole affidabilità derivante dai pochissimi loro organi in movimento, la conseguente elevata vita utile e le buone prestazioni ottenibili ai carichi parziali.

Le caratteristiche sfavorevoli derivano in primo luogo dal loro prezzo unitario più alto rispetto a quello di gruppi elettrici di pari potenza e della necessaria dotazione di torri evaporative per lo smaltimento del calore da loro generato.

Va pure citata, la sostanziale limitazione posta dalla temperatura dell’acqua fredda prodotta, che non può scendere sotto i 5,5 °C.

Ciò è dovuto all’uso dell’acqua quale fluido refrigerante, che non può essere additivata da un agente anti-congelante, come avviene nei refrigeratori convenzionali.

Torri evaporative

Tutti i sistemi di refrigerazione prelevano calore da un ambiente o da ciò che deve essere raffreddato e lo rigettano altrove, usualmente in atmosfera.

L’assorbimento non fa eccezione, anzi gli assorbitori rigettano più calore di quello prodotto dalle macchine frigorigene tradizionali. Ciò è dovuto al fatto che gli stessi debbono smaltire in aggiunta al calore prelevato, anche quello utilizzato per il loro azionamento.

Il mezzo tradizionale per il rigetto del calore dei gruppi ad assorbimento, che impiegano quale fluido di lavoro una miscela di acqua e bromuro di litio, è costituito dalle torri evaporative. La loro adozione è dovuta principalmente al basso livello delle temperature di smaltimento imposto dal ciclo termodinamico adottato (inferiore a 35/36 °C).

Il funzionamento delle torri evaporative è basato sull’utilizzazione del calore latente di evaporazione dell’acqua. Mettendo a contatto nella torre una portata d’acqua, finemente suddivisa, con una corrente d’aria, una piccola quantità di acqua viene assorbita per evaporazione dalla corrente d’aria, sottraendo il suo calore latente di evaporazione all’acqua restante.

Figura 7 – Torre evaporativa assiale controcorrente Evapco ICT 4-59 di potenza nominale pari a 425 kW. Dimensioni 2731 x 1226 x 2616 mm.

L’acqua uscente dalla torre sarà appena un po’ meno in quantità, ma sensibilmente più fredda di quella inizialmente entrante, ed il calore sottratto, come calore latente di evaporazione, risulterà disperso nell’ambiente, sotto forma di vapore acqueo contenuto nella corrente d’aria uscente, la cui umidità sarà, pertanto, aumentata rispetto all’aria entrante, normalmente sino alla saturazione.

Il calore sottratto all’acqua non dipende dalla temperatura a bulbo secco dell’aria entrante, ma solamente da quella a bulbo umido. Ciò risulta importante in quanto, per umidità relativa inferiore al 100%, la temperatura a bulbo umido è inferiore a quella a bulbo secco (ad esempio con bulbo secco di 32 °C ed umidità relativa pari al 52%, la temperatura a bulbo umido è solo a 24 °C) e nei processi di raffreddamento si possono ottenere temperature sensibilmente inferiori di quelle conseguibili utilizzando sistemi di rigetto ad aria.

La caratteristica peculiare delle torri evaporative è che il raffreddamento è ottenuto a spese di un modesto consumo d’acqua (qualche % della portata in circolo), ma con un consumo di energia ridotto rispetto ad un equivalente sistema di raffreddamento ad aria.