I Gruppi frigoriferi o chiller, sono genericamente macchinari che servono per asportare calore, ovvero per raffreddare fluidi a temperature “decisamente più basse” rispetto alla temperatura ambiente.

Vengono utilizzati in modo massivo ed ormai generalizzato per il condizionamento di ambienti, siano essi di lavoro o semplicemente per uso abitativo, ma anche per raffreddare processi industriali produttivi. in questo piccolo articolo vorrei proprio parlare di queste ultime applicazioni e delle caratteristiche tipiche di chiller che devono operare in questo ambito. un gruppo frigorifero asservito ad un impianto di condizionamento, infatti lavora: con un range di temperature ben definito (acqua in arrivo dagli impianti a circa 12°c da raffreddare a 7°c)

in condizioni tutto sommato costanti (temperature ambientali estive dai 30 ai 40°c a seconda delle latitudini) per un periodo di tempo limitato durante l’anno (estate e qualche mIse di mezza stagione) con pendolazioni di carico termico tutto sommato poco importanti. un chiller che lavora a servizio di un processo industriale si ritrova invece in condizioni decisamente differenti e ben più impegnative: lavora 12 mesi l’anno (salvo una sosta nei periodi di chiusura aziendale se ve ne sono)

Condizioni climatiche variabilissime, si passa dalle temperature estive alle rigidissime temperature invernali (non è difficile imbattersi in latitudini dove si viaggia dai 40°c estivi, ai -15°c invernali) range di temperatura variabili in funzione dei processi e dei carichi termici (da temperature inferiori allo 0°c a punte di lavoro con acqua in arrivo a 25°c) spesso e volentieri con soluzioni incongelabili (glicoli ecc…), per evitare fenomeni di ghiacciamento durante le stagioni fredde, nonchè poter lavorare a bassa temperatura quando richiesto.

Con pendolazioni di carico molto ampie…già il fatto che ci siano delle variazioni nelle condizioni ambientali, può determinare una variazione del carico termico. insomma, quanto meno i gruppi frigoriferi per processi industriali, devono essere macchine molto versatili, elastiche e soprattutto affidabili. il tema dell’affidabilità è sempre importante, ma risulta ovvio che se si guasta un “condizionatore” di un ufficio, sicuramente ci saranno delle persone che soffrono e lavorano in condizioni disagiate, diverso è il problema se va in blocco un refrigeratore a servizio di un processo di produzione di principi attivi farmaceutici o a servizio di una centrale di power generation.

Per questo motivo i gruppi frigoriferi utilizzati per impiego su processi produttivi hanno un costo superiore rispetto ai classici chiller da condizionamento, perchè richiedono componentistica di tipo differente, con tipologie di regolazione più flessibili, dimensionamenti di condensatori ed evaporatori più “elastici”, con sistemi automatici di parzializzazione della condensazione, per non mandare in crisi il tutto con freddo intenso, ma allo stesso tempo tropicalizzati per poter continuare a funzionare quando la canicola estiva manda in blocco tutto il resto.

un argomento sempre molto richiesto è quale sia il miglior sistema di raffreddamento da impiegare per raffreddare acqua da utilizzare per i processi produttivi, quando le opzioni possibili sono chiller, torri evaporative e dry cooler. la scelta dipende innanzitutto dal livello di temperatura dell’acqua di raffreddamento richiesto. chiaramente, se occorre acqua a 10° c, per esempio, o addirittura a 0° c o sotto zero, l’unica opzione possibile è il gruppo frigorifero, o chiller. vi sono poi però molte situazioni intermedie, dove l’acqua di raffreddamento è richiesta a temperature leggermente più elevate, per esempio 20-25 o 30° c, per cui sempre di acqua fredda si parla ma che può essere ottenuta sfruttando altre soluzioni. ognuna delle quali presenta i suoi vantaggi e svantaggi, naturalmente.

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Chiller (refrigeratore) Roma

Un chiller (refrigeratore o gruppo frigorifero) è una macchina termica che sfruttando la compressione e l’espansione di gas particolari, detti gas frigorigeni (ammoniaca o freon, composto chimico derivato dal metano e dall’etano e appartenente alla famiglia degli alogenuri alchilici, chiamati impropriamente anche clorofluorocarburi, CFC), consente di sottrarre calore a un fluido, molto spesso acqua. Vengono comunemente impiegati nell’industriadi processo e in applicazioni di termoregolazione industriale, laddove il processo produttivo richieda di raggiungere e mantenere temperature molto basse e livelli di raffreddamento spinto. Un ciclo frigorifero è un ciclo termodinamico che ha per effetto il trasferimento di calore da un fluido o da un ambiente a un altro. È possibile distinguere tre tipi di ciclo frigorifero:

Ciclo frigorifero a compressione, o di Kelvin
Ciclo frigorifero di Stirling
Ciclo frigorifero ad assorbimento

Il ciclo frigorifero a compressione è quello usato nei chiller. In un chiller, un compressore viene impiegato per comprimere il gas frigorigeno, che in conseguenza dell’aumento di pressione passa dallo stato gassoso allo stato liquido. Il gas viene quindi fatto espandere, tornando alla fase gassosa evaporando. Per effetto dell’espansione e della conseguente evaporazione, il gas sottrae la quantità di calore necessaria a compiere il proprio passaggio di stato, generando l’effetto frigorifero desiderato. Il ciclo frigorifero di Stirling è caratterizzato da un’alternanza ciclica di fasi di espansione e compressione del fluido, non implica cambiamento di stato del fluido e non è pertanto legato a determinate temperature operative. Il ciclo frigorifero ad assorbimento è caratterizzato da elevata efficienza energetica in quanto non richiede l’impiego di energia elettrica necessaria al funzionamento di un compressore, e se pur di più complessa realizzazione e minor rendimento termico, rappresenta una alternativa green al chiller a compressione in quanto non impiega CFC. Sfrutta il calore di dissoluzione, spesso calore di scarto e recupero termico proveniente da processi industriali o da cogenerazione, applicato a un soluto in un solvente, che viene in tal modo ciclicamente concentrato e nuovamente diluito. Un chiller consta generalmente di una serie di macchinari e apparecchiature atti a garantire il funzionamento del ciclo di raffreddamento:

Un chiller è quindi composto da macchinari accostati a scambiatori di calore, impiegati per fornire o sottrarre energia termica in forma di calore nelle diverse fasi di un ciclo termodinamico. (Wikipedia)