I compressori Compliant Scroll per il condizionamento dell'aria
I compressori Compliant Scroll per impieghi nella climatizzazione civile e nei sistemi a pompa di calore sono prodotti attualmente in tre famiglie o serie differenti:
* Quantum, con potenza da 2 a 3,5 HP e capacità frigorifera nominale da 5390 W a 9760 W
* Quest, con potenza da 4 a 6,5 HP e capacità frigorifera nominale da 11960 a 19770 W
* Specter, con potenza da 7,5 a 15 HP e capacità frigorifera nominale da 21540 a 45200 W .
* I modelli ZZ costituiscono le versioni Tandem, ossia sono realizzati da 2 compressori collegati in parallelo con potenze da 8 a 30 HP e capacità frigorifera nominale da 23900 a 90400 W
Le prestazioni sopra citate sono riferite alle condizioni ARI per la climatizzazione, e basate sull'utilizzo di R 22.
I compressori Quantum, Quest e Specter sono prodotti in diversi stabilimenti Copeland nel mondo; alcuni modelli e grandezze sono prodotti direttamente nello stabilimento europeo di Welkenraedt, in Belgio, così da rispondere alle specifiche esigenze del mercato europeo.
Indipendentemente dalla sede, tutti gli stabilimenti Copeland producono con il medesimo elevatissimo livello di qualità, rispettando le strettissime tolleranze imposte per la lavorazione delle spirali. Ad es., il raggio di rotazione della spirale inferiore richiede una tolleranza di 10 micron al fine di garantire la perfetta conformità delle due spirali! Thtti gli stabilimenti Copeland destinati alla produzione di compressori Compliant Scroll impiegano perciò la medesima avanzata tecnologia di produzione e gli stessi Programmi di Qualità.
E' prevista una estensione delle potenzialità frigorifere verso il basso e verso l'alto nel prossimo futuro.
I compressori Tandem
I compressori Tandem consistono di due compressori scroll collegati in parallelo . Essi Possono essere fo~iti Preassembiati Oppure il collegamento Tandem può essere realizzato dall' installatore o dal Costruttore, utilizzando compressri predisposti e appropriati elementi di connessione.
I compressori Tandem Sono realizzati attualmente in un campo di potenze comprese tra 24 e 90 kW e 'isultano CoStituiti dati 'accoppia mento di due compressori che consentono un controllo di capacità del tipo:
* a 2 gradini, con Parziatizzazione del 50% e 100% quand0 i compressori sono di eguale Potenza;
* a 3 gradini, con parzializzazione di circa: 40%, 60% e 100%, quando i compressori Sono di potenza diversa.
Le dimensioni delle linee di equalizzione dell'olio e del gas ne assicurano il buon funzionamento nel tempo, bilanciando pressione e livello dell 'olio all 'interno dei due compressori nelle varie condizioni di funzionamento.
I vantaggi dei compressori Tandem rispetto ai compressori singoli di equivalente capacità Possono essere riepilogati come segue:
- controllo di capacità per mezzo dell 'esclusione di un compressore. Ciò consente di mantenere il controllo dell' umidità relativa in ambiente anche ai carichi Più bassi. Oppure, nelle applicazioni di Processo, di mantenere il controllo della temperatura dell'acqua refrigerata anche a frazioni molto basse del carico;
- maggiore affidabilità e minor numero di arresti/avviamenti, rispetto ad un singolo compressore di potenza elevata. In fase di progetto e realizzazione della macchina è possibile prevedere un dispositivo o un circuito elettronico per l'alternanza del compressore di primo avviamento, in modo da distribuire equamente il numero di ore di funzionamento su entrambi. In questo modo si ottiene una maggior durata della macchia;
- ridotta corrente di spunto, poichè i due compressori possono essere avviati con un certo ritardo tra essi. La corrente di spunto di ciascun compressore in un sistema Tandem è quasi la metà di quella di un unico compressore di potenza doppia. Ciò è vantaggioso quando sulla rete sono collegate utenze sensibili quali computer, luci ecc.
- ridondanza e continuità del servizio per far fronte a situazioni di emergenza. La capacità frigorifera necessaria viene erogata dal funzionamento di un solo compressore, alternativamente l'uno o l'altro dei due. Nel caso di guasto di uno di essi l'altro entra automaticamente in servizio mantenendo la continuità di erogazione della capacità frigorifera;
- minor costo di sostituzione. Nel caso di guasto di un compressore la sua sostituzione risulta meno costosa rispetto a quella di un singolo compressore di maggior potenza.
In generale i sistemi Tandem costituiscono una risposta eccellente per tutte quelle applicazioni dove sia richiesto uno stretto controllo delle condizioni termoigrometriche in ambiente e/o quando la ridondanza sia un fattore essenziale come nei centri computer; nelle centrali telefoniche elettroniche, nei laboratori ed in altre applicazioni speciflche e critiche.
Le applicazioni
Negli ultimi anni la diffusiope dei compressori Compliant Scroll e' cresciuta vigorosamente; basti dire che al Gennaio 1996 Copeland aveva prodotto ben 6 milioni di tali compressori. In realtà i compressori Compliant Scroll hanno investito tutti i principali settori della climatizzazione e delle pompe di calore. Oggi essi sono applicati con successo in tutte le tipologie di macchine: unità motocondensanti ad aria e ad acqua per solo raffreddamento e a pompa di calore per impianti di benessere; gruppi refrigeratori raffreddati ad aria e ad acqua, anch'essi per solo raffreddamento e a pompa di calore; condiziona-tori autonomi roof-top; condizionatori autonomi d'ambiente a mobiletto e ad armadio; condizionatori autonomi per centri computer e centrali telefoniche elettroniche ecc. Anche la fascia di potenze delle macchine equipaggiate con i compressori scroll è in aumento e tende a portarsi sui 200 kW, utilizzando più compressori su circuiti indipendenti. Il favore con il quale sono visti i compressori Compliant Scroll e la versatitità della loro applicazione ha solide giustiflcazioni:
* Climatizzazione residenziale: la silenziosità di funzionamento e le dimensioni compatte favoriscono il loro utilizzo poichè le macchine che ne sono equipaggiate presentano un funzionamento più silenzioso, dimensioni più contenute e pesi minori rispetto a quell( con alternativi. Inoltre, la curva caratteristica di funzionamento più lineare risponde meglio alla domanda di benessere. In aggiunta, compressori monofase, di gran lunga utilizzati per la climatizzazione residenziale, potendo fare a meno di dispositivi di avviamento come relè e condensatori di spunto, si sono rivelati preferiti per le più basse correnti di spunto con effetti limitati sulle altre utenze in rete.
* Pompe di calore: in aggiunta alle motivazioni di cui sopra gli scroll offrono una maggior affidabilità e sicurezza per la loro elevat~ resistenza ai colpi di liquido e la capacità di trattare comunque refrigerante liquido data la doppia adattabilità delle spirali (Compliance).
* Macchine per centri computer e centrali telefoniche:
queste utenze presentano un funzionamento molto protratto nel corso dell'anno che può raggiungere le 8000 ore. Per conseguenza i consumi di energia ed i relativi costi divengono rilevanti. I compressori Compliant Scroll, data la loro elevata efficienza, contribuiscono a limitare sensibilmente tali consumi e consentono una gestione sensibilmente più economica. AI tempo stesso la criticità dei compiti svolti nei centri computer e nelle centrali telefoniche richiede un'assoluta continuità di servizio degli impianti di condizionamento. Anche di fronte a tale esigenza i Compliant Scroil rispondono egregiamente data la loro superiore affidabilità. Infine, il loro basso livello sonoro contribuisce positivamente al conifort del personale poichè le macchine sono di norma installate all'interno dello stesso ambiente condizionato.
* Condizionatori autonomi roof-top per supermercati alimentari: queste utenze sono forti consumatori di energia elettrica per l'impianto di condizionamento e le centrali frigorifere. E' evidente quindi l'interesse per l'elevata efficienza energetica dei Compliant Scroll che consente di ottenere importanti riduzioni dei consumi energetici, perciò con rilevanti economie di gestione. L'affidabilità operativa inoltre assicura la necessaria continuità del servizio richiesta per le attività di vendita.
Le unità motocondensanti per medie temperature
Ci si riferisce qui alle unità motocondensanti per applicazioni frigorifere dove pure il Compliant Scroll ha trovato numerose e positive applicazioni. Infatti, la sua capacità di lavorare con alti rapporti di compressione ne rende possibile l'impiego anche nell'industria del freddo. I modelli Compliant Scroll ZR, vengono correntemente applicati in svariati impianti a media temperatura, dove, utilizzando R 22,
Il basso livello SOfl<>n> consente di mantenere il compressore più vicino all'utilizzo, o addirittura all'interno dello stesso ambiente. Questo permette di ridurre la hinghezza delle linee frigorifere e - cosi facendo - non solo si riducono i costi di impianto ma aumenta l'efficienza energetica del sistema, perciò con una ulteriore riduzione dei costi di gestione.
Minori spazi occupati, maggiori spazi utili a disposizione
A parità di potenza frigorifera erogata i compressori Glacier sono più compatti e leggeri degli alternativi semierinitici. Ciò permette dei guadagni di spazio, in particolare nel caso dei supermercati, a vantaggio della superticie utile di vendita e della transitabilità della clientela.
Parzializzazione per funzionamento ai carichi ridotti
I compressori Compllant Scroll Glacier possono essere installati in parallelo negli impianti frigoriferi. Ciò consente l'arresto in sequenza dei compressori stessi in funzione del diminuire della domanda di refrigerazione. Si ottiene, in aggiunta ad un preciso controllo del carico frigorifero, un imporiante risparmio sui costi di esercizio per il minor consumo di energia che si consegue.
Conclusioni
Si può affermare che il compressore Compliant Scroll rappresenta l'unica reale innovazione tecnologica nel settore del condizionamento dell'aria e della refrigerazione apparsa negli ultimi anni.
Si tratta di una tecnologia già ampiamente comprovata in numerosissime applicazioni, in condizioni di funzionamento tra le più svariate. Al tempo stesso, per la sua giovinezza essa è tuttora ricca di opportunità e di promesse. Oggi risulta attentamente mirata in vista di ulteriori, importanti sviluppi in aree fino adesso ancora monopolio di sistemi tradizionali. La climatizzazione e refrigerazione nell'immenso settore dei trasporti; la compressione di altri fluidi oltre i refrigeranti, anche nelle apparecchiature elettromedicali, e svariate altre applicazioni speciall, guardano con grande interesse alla tecnologia degli scroll in vista dei grandi vantaggi che offre: efficienza energetica, silenziosità, affldabilità e compattezza.
Una delle maggiori sfide per il mondo moderno sarà, dopo il problema dell'ozono, il surriscaldamento globale dell'atmosfera dovuto alle enormi quantità di C02 scaricate dai processi industriall e dalla produzione di energia. Diminuire i consumi di energia è uno dei pochi mezzi a disposizione per limitare l'entità del surriscaldamento.
I compressori scroll, con un COP maggiore tra il 10% e il 20% rispetto ti tradizionali alternativi, rappresentano una risposta al problema. In aggiunta, essi consentono di alleggerire la costruzione delle macchine, eliminando componenti quali i silenziatori sulla mandàta del gas, gli isolanti acustici e gli elettroriscaldatori del carter; finora indispensabifi. Ciò comporta un ulteriore risparmio indiretto di energia e di materie prime nella produzione, perciò con un ulteriore contributo a favore dell'ambiente. Sulla base di queste considerazioni, Copeland è fortemente determinata a sviluppare sempre più la tecnologia degli scroll. Si può prevedere a breve scadenza l'introduzione di nuovi modelli sul mercato volti ad estendere verso il basso e verso l'alto l'attuale gamma di compressori. Si avranno pertanto modelli di piccola potenza, a partire da i HP, destinati alle piccole macchine di climatizzazione residenziale, soprattutto split. Nella fascia alta della gamma saranno resi disponibili modelli da 20 a 25 HP in grado di equipaggiare macchine e impianti per la climatizzazione di utenze commerciali e del terziario, soprattutto supermercati, negozi, uffici, alberghi e motel, ristoranti ecc.
Attualmente il refrigerante più utilizzato per la climatizzazione rimane l'R 22, sebbene già svariate versioni di Compliant Scroll con oli poliesteri risultino adatte per la maggior parte dei refrigeranti alternativi attuali.
Frattanto, sono ormai consolidate le sperimentazioni del nuovo refrigerante ecologico HFC ad alta pressione R 410A che offre una maggior efficienza energetica e sensibili riduzioni delle dimensioni delle macchine. Copeland sta lavorando attivamente per ampliare la gamma dei propri compressori scroll adatti per il funzionamento con questo nuovo fluido. L'obbiettivo è di arrivare ad offrire la medesima gamma di compressori Compliant Scroll per R 410A, com'è oggi quella per R 22.
Molti obbiettivi non meno importanti perseguiti da Copeland consistono nello sviluppo di sistemi di regolazione della capacità per i compressori Compliant Scroll. Attualmente due tipi differenti sono allo studio: un sistema di variazione della capacità frigorifera interno alla macchina ed un sistema esterno, che effettua la variazione elettronica della velocità di rotazione. Il primo, denominato Modutated Scroll, è stato già realizzato sotto forma di prototipi che sono attualmente sottoposti a prove sul campo in svariate applicazioni per verilicarne il comportarmento in condizioni reali.
Entrambi i tipi sono destinati a rendere ancor più conveniente sotto l'aspetto energetico e prestazionale l'uso dei compressori scroll.
Un ulteriore modello di forte interesse per le applicazioni frigorifere, ormai nelle fasi finali di sviluppo, è il Glacier orizzontale. Esso sarà destinato soprattutto agli espositori refrigerati, i banchi frigoriferi di piccola capacità, le macchine per gelato e i produttori di ghiaccio, con l'evidente vantaggio di contenerne le dimensioni e offrire quindi maggiori superfici utili per la vendita.
Ulteriori impieghi si avranno nel settore dei trasporti, dove potranno inserirsi in modo ottimale negli spazi di altezza contenuta caratteristici di queste applicazioni.
Il fiorire e l'affermarsi di queste nuove tecnologie costituiscono una palese riconferma delle opportunità di sviluppo che i compressori Compliant Scroll hanno davanti a sè, con un potenziale di applicazioni tuttora impensabile.
COPELAND ITALIA
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