ANALISI SPERIMENTALE E MODELLIZZAZIONE DI CIRCUITI FRIGORIFERI CON COMPRESSORE AD INVERTER IMPIEGATI NELLA REFRIGERAZIONE COMMERCIALE

This report explains a comparison between two possible commercial refrigeration systems. The first system considers a display cabinet flooded and refrigerated by a traditional centralized plant with a remote air cooled roof top condenser and a refrigerant distribution pipe network (high pressure liquid lines, low pressure vapor lines). The plant utilizes R404A refrigerant. The second system is composed by a display cabinet equipped with an on board inverter DC-compressor for R404A. This system is water condensed by a centralized hydraulic system with a roof top water-air heat exchanger. Adopting inverter DC-compressor enables an appreciable energy saving, because the system is designed for allowing a floating refrigerant evaporation temperature, in function of some parameters as: air curtain temperature, compressor speed and refrigerant condensation temperature. Moreover, the system uses an electronic expansion valve, too. The vapor superheating in the compressor suction line is the minimum value for the system stability in order to minimize the refrigerant side dry area in the evaporator coil. This study is supported by an experimental work with two display cabinets tested in Carel Thermodynamics Laboratory. This data acquisition campaign has permitted a comparison with a finite element model, developed in order to reproduce the refrigerant system behavior under frosting condition and for studying the compressor frequency effects in the refrigeration cycle. The conclusions define some guideline for controlling the compressor, in order to minimize the electrical power consumption.

In questo lavoro si espone un confronto fra due tipologie d'impianti di refrigerazione destinati alle superfici commerciali. Il primo sistema riguarda un impianto centralizzato con condensatore remoto raffreddato ad aria e con le classiche linee di refrigerante (linea in alta pressione del liquido, linea in bassa pressione del vapore surriscaldato) sviluppate in lunghezza nell’area di vendita dei prodotti. L'impianto è a R404A. Il secondo sistema è un banco frigorifero con un compressore a bordo dotato di motore brushless e utilizzante R404A. Questo sistema è raffreddato ad acqua con un gruppo idraulico centralizzato. Tale tipologia di circuito permette un interessante risparmio energetico, poiché adotta la temperatura di evaporazione flottante, determinata in valore dal setpoint della lama d’aria, della frequenza di rotazione del compressore e dalla temperatura di condensazione. Il sistema è dotato di una valvola di espansione del refrigerante a retroazione elettronica. Il compressore in tal modo è in grado di lavorare con un surriscaldamento minimo e stabile, utile a ottimizzare l’uso dell’evaporatore. Questo lavoro è basato su dati sperimentali, ottenuti grazie alle prove eseguite presso il Laboratorio di Termodinamica di Carel S.p.A.. Questa campagna di dati ha permesso il confronto con un modello ai volumi finiti, sviluppato per riprodurre in comportamento del sistema sotto l’effetto del brinamento e utile a studiare anche l’effetto sul circuito della frequenza del compressore. Nella parte finale di questo report sono date alcune direttive per controllare il ciclo frigorifero in modo ottimale dal punto di vista energetico.