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Le unità di raffreddamento evaporativo, sono adatte per quasi tutte le applicazioni e i processi in cui è richiesto un raffreddamento, accelerando significativamente i tempi produttivi e le prestazioni, con effetto positivo su un minor consumo di risorse naturali quali petrolio, gas naturale, acqua e una maggiore attenzione nel preservare l’ambiente, e, come conseguenza, una diminuzione delle emissioni di gas serra degli impianti termoelettrici per la produzione di energia elettrica e diminuzione di inquinamento acustico.

Risparmio energetico

La quantità di acqua evaporata nel processo di raffreddamento evaporativo è condizionata dalla temperatura di bulbo umido dell’aria ambiente che, proprio in estate, quando le esigenze di raffreddamento sono maggiori, è significativamente inferiore alla temperatura di bulbo secco. In questo modo, le apparecchiature di raffreddamento evaporativo raggiungono temperature dell’acqua inferiori rispetto a quelle ottenute con apparecchiature raffreddate ad aria, le cui prestazioni sono limitate in base alla temperatura ambiente a bulbo secco. La possibilità di raggiungere temperature di raffreddamento dell’acqua nelle nostre zone climatiche fino a +25ºC o anche inferiori, consente l’uso di scambiatori di calore intermedi, il che significa che il fluido trattato può essere raffreddato in un circuito chiuso fino a +30ºC o meno. Mentre con le apparecchiature raffreddate ad aria, che dipendono dalla temperatura ambiente a bulbo secco, le temperature minime che possono essere raggiunte sono molto più elevate e possono arrivare fino a 50ºC. In molti casi, queste temperature sono così elevate che il processo è impraticabile o con prestazioni molto basse e richiedono anche maggiori quantità di energia per l’evacuazione o la dissipazione del calore di processo.

In effetti, le apparecchiature di raffreddamento evaporativo consentono di risparmiare energia. Innanzitutto, le temperature più basse dell’acqua di raffreddamento garantiscono il funzionamento del processo e ne riducono il consumo energetico; in secondo luogo, l’apparecchiatura è altamente efficiente dal punto di vista energetico grazie all’utilizzo del trasferimento di calore latente di evaporazione, che consente l’eliminazione di una quantità di calore maggiore rispetto a quella ottenuta con l’utilizzo di un trasferimento di calore sensibile tradizionale, ovvero richiede fino a quattro volte meno flusso d’aria rispetto a un processo raffreddato ad aria. Pertanto, con questa tecnologia, la condensazione degli impianti di refrigerazione e condizionamento dell’aria può essere effettuata ad una temperatura che può variare tra 6 e 18 K in meno rispetto al caso della condensazione ad aria.

Ciò fa sì che la pressione nel settore alto del circuito frigorifero sia molto più bassa e il rapporto di compressione diminuisca. Di conseguenza, il lavoro di compressione e l’energia elettrica assorbita dal motore di azionamento del compressore diminuiscono. Pertanto, l’energia necessaria per far funzionare una macchina di refrigerazione con caratteristiche specifiche che condensa con apparecchiature evaporative può essere ridotta dal 20 all’80 percento, e talvolta anche di più che rispetto a una macchina che condensa ad aria.

D’altra parte, poiché è necessario soffiare circa un quarto dell’aria, rispetto alle apparecchiature raffreddate ad aria, il consumo di energia dei motori di azionamento delle ventole è molto inferiore.

 

Raffreddamento Evaporativo

Investimento inferiore

Gli impianti di refrigerazione che condensano con questa tecnologia richiedono un investimento inferiore rispetto a quelli che condensano ad aria, a parità di prestazioni.

Abbassando la temperatura di condensazione aumenta la produzione volumetrica di refrigerazione. Ciò significa che per produrre lo stesso effetto di raffreddamento sono necessari componenti meno costosi: un compressore più piccolo, un motore elettrico di azionamento più piccolo, un condensatore più piccolo, meno ventole (minore produzione di rumore e minor costo di insonorizzazione). Inoltre, queste unità sono da 4 a 5 volte meno voluminose e pesanti dei condensatori ad aria, il che rende la struttura di supporto e il posizionamento più economiche.

Per produrre lo stesso effetto di raffreddamento delle unità con condensazione ad aria sarà necessario un minor valore assoluto dei picchi di richiesta di energia elettrica, ovvero investimento più ridotto negli impianti di cogenerazione per la produzione di energia e nelle corrispondenti linee di distribuzione.

Minore impatto ambientale

Il raffreddamento evaporativo utilizzato negli impianti di refrigerazione e condizionamento con condensazione ad acqua, risulta essere una tecnologia rispettosa dell’ambiente poiché produce un impatto ambientale inferiore rispetto alle sue alternative.

Riduzione dell’effetto serra

Il minor consumo di energia nel luogo di installazione delle macchine evaporative e le minori perdite nel trasporto di tale energia, producono minori emissioni di CO2. Al contrario, gli impianti di refrigerazione tradizionali producono un effetto serra indiretto. Bisogna tenere presente che 1 kWh di energia elettrica consumata dalle centrali termoelettriche può significare, se si utilizza il carbone, circa 1 kg di CO2 emessa in atmosfera; nel caso di un impianto a ciclo combinato la produzione di 1 kWh sarebbe pari a 0,4 kg di CO2 emessa in atmosfera. Quindi, nell’ipotesi di cui sopra, secondo quando stabilito dalla Commissione Tecnica Anefryc, si stima che l’aumento delle emissioni di CO2 sarebbe di 11.250 kT di CO2/anno pari a 3.

Le macchine con raffreddamento evaporativo, inoltre, riducono il rischio di perdite di refrigerante fluorurato a causa della minore temperatura e conseguente minore pressione di condensazione, ovvero il cosiddetto effetto serra diretto, prodotto dalla fuoriuscita di refrigeranti fluorurati (HCFC e HFC).

La minore temperatura di condensazione consente, poi, l’applicazione a tecnologie a basso impatto ambientale ampiamente e tradizionalmente utilizzate nell’industria.

Minore consumo di acqua

Per quanto riguarda le perdite d’acqua, nel luogo di applicazione, le apparecchiature evaporative, utilizzate negli impianti di refrigerazione, riutilizzano oltre il 95% dell’acqua che mobilitano durante il loro funzionamento. Una piccola quantità evapora dissipando il calore di condensazione, un’altra viene evacuata per evitare la concentrazione di sali e una piccolissima parte viene portata via, dall’aria sospinta.

L’acqua consumata indirettamente, cioè alla fonte, è inferiore rispetto al caso della condensazione ad aria, in quanto un impianto di produzione di energia elettrica consuma circa 100 litri di acqua per ogni kWh prodotto. Considerando sia il consumo di acqua (diretto che indiretto), per produrre lo stesso freddo, un impianto che condensa ad aria consuma circa il 55% in più di acqua rispetto al caso in cui si utilizzi la condensazione raffreddando con acqua recuperata da una torre di raffreddamento.

Minore impatto acustico

L’inquinamento acustico di queste unità di raffreddamento evaporativo è ridotto perché richiedono un flusso d’aria inferiore rispetto alle unità raffreddate ad aria. Inoltre il rumore può essere ulteriormente attutito grazie all’utilizzo di silenziatori opzionali.

Sicurezza contro la legionella

Le torri di raffreddamento ad acqua e i condensatori evaporativi (adeguatamente mantenuti dal punto di vista meccanico e sanitario) costituiscono una tecnologia totalmente sicura. Il collegamento ingiustificato di diversi focolai di legionella alle apparecchiature di raffreddamento evaporativo e di condensazione, è relativo ad alcuni casi in cui non è stato gestito correttamente il trattamento dell’acqua all’interno della torre.

Tuttavia, la verità è che le apparecchiature di raffreddamento evaporativo possono solo sviluppare il batterio “legionella pneumophila”, ovvero aumentare la sua concentrazione nell’acqua di ricircolo, se l’acqua che riceve dalla rete è contaminata e l’impianto non è adeguatamente mantenuto. Ci sono leggi molto severe in merito a questo tema e, nel nostro specifico caso, vengono seguiti criteri costruttivi rigorosi, che vengono comunicati al momento dell’acquisto della macchina.

Va tenuto, comunque, in considerazione che la Legionella si manifesta in modo pericoloso solo se coincidono diversi fattori fra cui:

  • Arrivo di una colonia virulenta di Leginella Pneumophila attraverso la rete idrica.
  • Funzionamento in condizioni incontrollate, tali da consentire la moltiplicazione dei batteri fino a soglie pericolose.
  • Scarico di una corrente d’aria con goccioline contaminate in sospensione, che possono arrivare dove si trovano le persone.
  • Che un numero sufficiente di queste goccioline venga inalato da persone suscettibili di contrarre la malattia (immunocompromesse).

Se uno di questi collegamenti viene interrotto, la possibilità di un focolaio è zero.

Conclusioni

Il raffreddamento evaporativo non solo si dimostra una tecnologia rispettosa dell’ambiente, ma ha anche saputo adattarsi alle nuove esigenze imposte dalla condizioni legate all’inquinamento. Queste macchine hanno allungato la loro vita utile grazie all’utilizzo di materiali resistenti alla corrosione, allo sviluppo di superfici di scambio più efficienti, riduzione dei livelli di rumorosità attraverso l’uso di ventilatori più silenziosi ed eventualmente smorzatori di rumore e, infine, sono stati creati modelli sofisticati perché le prestazioni termiche delle apparecchiature possono essere previste in un’ampia varietà di condizioni operative.

In un presente in cui il risparmio energetico è fondamentale per l’equilibrio ambientale e per la competitività industriale, la sua importanza si moltiplica. L’uso razionale delle apparecchiature che funzionano con questo principio è vantaggioso per l’utente, l’ambiente e, per estensione, per la società nel suo insieme. Si tratta, insomma, di una tecnologia sicura (se si effettua un’adeguata e costante manutenzione meccanica e sanitaria), rispettosa dell’ambiente ed economica, rispetto alle sue alternative.

 

 

Tratto dall’articolo “Beneficios del enfriamiento evaporativo: torres de refrigeración y condensadores evaporativos

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