Spiegazione dei principi del sistema HVAC

Principio del sistema di doppia alimentazione della pompa di calore ad aria

Il principio di funzionamento di una pompa di calore ad aria è quello di utilizzare il refrigerante come mezzo di riscaldamento in inverno, assorbire l'energia termica presente nell'aria e utilizzare un compressore per convertire l'energia termica a bassa temperatura in energia termica ad alta temperatura, riscaldando l'acqua circolante nel sistema; in estate, il refrigerante viene utilizzato come refrigerante per assorbire il freddo presente nell'aria. L'energia termica ad alta temperatura viene ridotta in energia fredda a bassa temperatura dal compressore e il sistema di refrigerazione fa circolare l'acqua.

Principio del sistema di refrigerazione a vortice

Un compressore frigorifero a vortice è composto da due vortici, uno mobile e uno fisso, con profili a doppia equazione funzionale che si intersecano tra loro. Durante il processo di aspirazione, compressione e scarico, il disco fisso è fissato al telaio, mentre il disco mobile è azionato da un albero eccentrico e vincolato da un meccanismo antirotazione, ruotando in un piano di piccolo raggio attorno al centro del cerchio di base del disco fisso.

Il gas viene aspirato nella periferia del disco fisso attraverso un filtro dell'aria. Con la rotazione dell'albero eccentrico, il gas viene gradualmente compresso in diverse camere di compressione a forma di mezzaluna formate dalla fusione dei dischi fissi e fissi, per poi essere espulso in modo continuo dal foro assiale del componente centrale del disco fisso.

 Principio della refrigerazione Principio della refrigerazione ad assorbimento

La refrigerazione ad assorbimento utilizza refrigeranti naturali come acqua o ammoniaca, che sono innocui per l'ambiente e per lo strato di ozono atmosferico;

Utilizzando l'energia termica come fonte di energia motrice, oltre a utilizzare l'energia termica generata dal vapore e dal combustibile della caldaia, è possibile utilizzare anche energia termica di bassa qualità, come il calore di scarto, il calore di scarto e l'energia solare, ottenendo così il duplice scopo di raffreddamento e riscaldamento (riscaldamento) nella stessa unità.

Principio di Carnot inverso

Il ciclo di Carnot inverso è un ciclo di refrigerazione reversibile ideale, costituito da due processi a temperatura costante e due processi adiabatici.

Durante il ciclo, le sorgenti di calore ad alta e bassa temperatura rimangono costanti e non vi è alcuna differenza di temperatura di trasferimento del calore tra il refrigerante e la sorgente di calore nel condensatore e nell'evaporatore. Il refrigerante scorre attraverso diverse apparecchiature senza considerare eventuali perdite. Pertanto, il ciclo di Carnot inverso è un ciclo di refrigerazione ideale con il coefficiente di refrigerazione più elevato, ma non può essere implementato in ingegneria.

ciclo transcritico della CO2

Il refrigerante CO2 a bassa temperatura e bassa pressione assorbe calore dall'ambiente circostante o dall'oggetto raffreddato nell'evaporatore e si trasforma da liquido a vapore surriscaldato a bassa pressione. Il vapore di CO2 a bassa pressione entra nel compressore di refrigerazione a CO2 e viene compresso adiabaticamente in gas ad alta pressione e alta temperatura. Il gas di CO2 ad alta pressione e alta temperatura entra quindi nel refrigeratore d'aria, scambia calore con il mezzo di raffreddamento, rilascia calore e viene raffreddato a pressione costante.

Successivamente, entra nel dispositivo di strozzamento (o macchina di espansione) per la strozzatura adiabatica (o espansione adiabatica) e la produzione di vapore umido a bassa pressione e bassa temperatura. La CO₂ liquida a bassa pressione e bassa temperatura rientra nell'evaporatore per l'assorbimento di calore a pressione costante e l'evaporazione, riducendo la temperatura del fluido raffreddato e producendo capacità frigorifera. Ripetere il ciclo in questo modo per ottenere un raffreddamento continuo.

Sistema di ciclo frigorifero a cascata

Un sistema a ciclo frigorifero a cascata costituito da tre cicli di compressione monostadio. In questo ciclo, la CO₂ funge sia da gas di alimentazione che da refrigerante e il sistema funziona in un ciclo aperto. 

Il liquido ad alta pressione che esce dal condensatore viene diviso in due parti: una parte viene strozzata a pressione intermedia dalla valvola a farfalla dell'intercooler ed evapora nell'intercooler; l'altra parte scorre attraverso il refrigeratore intermedio all'interno della serpentina e scambia calore con il vapore refrigerante evaporato sotto la pressione intermedia all'esterno del tubo, ottenendo lo scopo del sottoraffreddamento. 

Successivamente entra nel riscaldatore per un ulteriore sottoraffreddamento e viene strozzato da una valvola a farfalla per ridurre la pressione di condensazione alla pressione di evaporazione prima di evaporare e raffreddarsi nell'evaporatore. 

Il vapore saturo del refrigerante in uscita dall'evaporatore viene riscaldato dal riscaldatore, aspirato dal compressore di bassa pressione, compresso a pressione intermedia e scaricato nel tubo di aspirazione del compressore di alta pressione. Dopo essersi miscelato con il vapore saturo in uscita dall'intercooler, entra nel compressore di alta pressione e viene compresso fino alla pressione di condensazione. Condensa in liquido ad alta pressione nel condensatore e poi ricircola.

Sistema di liquefazione dell'idrogeno con refrigerazione ad elio

Il sistema di liquefazione dell'idrogeno per la refrigerazione a elio comprende due parti: il processo di liquefazione dell'idrogeno e il ciclo di refrigerazione dell'idrogeno. Nel processo di liquefazione dell'idrogeno, l'idrogeno gassoso compresso viene preraffreddato dall'elio liquido e condensato in uno scambiatore di calore tramite l'elio gassoso freddo.

Principio della refrigerazione a compressione di vapore

Composti da compressore, condensatore, valvola di espansione ed evaporatore, sono collegati da tubazioni per formare un sistema sigillato. Il liquido refrigerante subisce uno scambio termico a bassa temperatura con l'oggetto raffreddato nell'evaporatore, assorbe il calore dell'oggetto raffreddato e vaporizza, producendo vapore a bassa pressione che viene aspirato dal compressore e compresso prima di essere scaricato ad alta pressione.

Il refrigerante gassoso ad alta pressione scaricato dal compressore entra nel condensatore e viene raffreddato dall'acqua di raffreddamento a temperatura ambiente o dall'aria, condensando in un liquido ad alta pressione. Quando il liquido ad alta pressione attraversa la valvola di espansione, si trasforma in una miscela bifase gas-liquido a bassa pressione e bassa temperatura, che entra nell'evaporatore. Il refrigerante liquido evapora e si raffredda nell'evaporatore, mentre il vapore a bassa pressione generato viene nuovamente aspirato nel compressore.

Questo ciclo si ripete, ripetendosi costantemente.