Ciclo subcritico

Cascata

Pompato

La CO2 nei sistemi subcritici in cascata è il refrigerante utilizzato per lo stadio di bassa temperatura (aspirazione dei compressori a -30/-35°C). Il calore ceduto della condensazione della CO2 viene assorbito dal refrigerante dello stadio di media temperatura. Questo processo avviene attraverso uno scambiatore di calore in cascata tra i due refrigeranti.

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La CO2 nei sistemi subcritici pompati è il refrigerante utilizzato per entrambi (se presenti) gli stadi di bassa e media temperatura. Si parla in questi sistemi di CO2 come refrigerante secondario, dove il circuito primario, solitamente un chiller a HFC/HC, ha il compito di raffreddare la CO2 liquida, poi pompata all'interno del sistema; anche questo processo avviene attraverso uno scambiatore di calore al quale però si aggiungono un ricevitore di liquido e un'apposita pompa.

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Cascata

Particolarmente indicati come applicazione di refrigerante naturale in regioni con temperature ambientali medio alte, i sistemi a CO2 subcritico in cascata sono normalmente utilizzati in climi caldi o come primo passo nell'utilizzo di CO2 come refrigerante.

Sistemi in cascata sono composti da due circuiti, uno di media temperatura (tipicamente r134a, r404a o NH3) e uno di bassa temperatura (r744) interconnessi da uno o più scambiatori di calore, normalmente a piastre, che da un lato condensano la CO2 e dall'altro si presentano come normali evaporatori per il circuito di media temperatura.

Vantaggi:

• Sistema relativamente simile ad un impianto tradizionale (r404);
• Pressioni di esercizio similari alle tradizionali (max 45 barg);
• Medio contenuto di gas non naturale;
• Efficienza dell'impianto migliore degli standard e applicabile in tutti i climi

Criticità:

• Se non NH3, impianto non completamente green
• Se NH3, la centrale di media non può essere utilizzata in tutti i paesi per fornire anche le utenze di media temperatura
• Attenzione maggiore alle pressioni in gioco nel circuito secondario

Pompato

Le utenze di media sono alimentate da CO2 liquida pompata, mentre le utenze di bassa temperatura sono dotate di valvole di espansione. La CO2 viene raffreddata da un chiller dedicato (NH3 o r134a) all'interno di un serbatoio con un evaporatore normalmente a fascio tubiero.

Agli impianti tradizionali si aggiunge la gestione delle pompe che fanno circolare la CO2 liquida negli evaporatori di media, in questi evaporatori non espande ma si surriscalda solamente ritornando al ricevitore in stato semi liquido.

Vantaggi:

• basso contenuto di refrigerante non naturale;
• possibile utilizzare anche ammoniaca (NH3) che rimane limitata in sala macchine;
• impianto completamente green in ambiente espositivo.

Criticità:

• molto sensibile al dimensionamento delle tubazioni del sistema pompato;
• consumo energetico delle pompe aggiuntivo;
• attenzione maggiore alle presisoni in gioco nel circuito secondario.