La realizzazione di un compressore semiermetico per NH3

17564-2757765Ecco spiegato come, realizzare il compressore semiermetico per NH3 in maniera ancora più semplice rispetto a quanto descritto nel primo articolo rendendolo realizzabile con pochi mezzi a disposizione e modeste conoscenze riguardo i materiali plastico resinosi ed i suoi derivati. Si tratta semplicemente di utilizzare del filo di alluminio opportunamente preisolato, per ovviare alla nota incompatibilità con le comuni resine isolanti, questa intuitiva soluzione permette di eseguire l’applicazione in modo semplice e sicuro senza modificare meccanicamente il compressore semiermetico standard. Verrebbe da osservare che a parità di spire e sezione filo un avvolgimento in alluminio “conduce” la metà rispetto a quello in rame, vero ma il confronto in questo caso non sussiste perché il rame non è applicabile.


Di seguito uno spunto utile a rendere chiara l’idea per chi è interessato a costruire: per mantenere la stessa conduttività di un filo di rame lungo 1 metro AWG20 ( sezione 0,51mm²), si dovrebbe applicare un filo in alluminio AWG18 ( sezione 0,81mm²) questo notevole aumento di sezione, comunque riduce il peso circa della metà del motore finito, e più si usano statori grandi e più la differenza di prezzo passa a vantaggio dell’alluminio che è molto più economico e pesa meno, pertanto da tenere in considerazione come conduttore per statori.
Sono sicuro che questa considerazione nota, abbia acceso la curiosità rendendo più appetibile il progetto, a coloro interessati a differenziarsi in un mercato saturo di prodotti, che punta tutto sul marketing e sulla schiacciante forza vendita, lasciando indietro l’innovazione vera e l’efficienza energetica, con il conseguente rinvio e il protrarsi del problema del surriscaldamento globale ad un tardivo domani, quando potrebbero essere i primi a sbloccare il sedimentarsi dello status-quo vigente in merito.
A tal proposito, vorrei portare all’attenzione di chi legge le potenzialità inespresse di un possibile sistema Aria-Acqua a NH3, insolitamente piccolo con potenza termica di 10-15kw , quindi per uso residenziale o commerciale dotato di compressori ermetici o semi, atti a produrre acqua calda a 65°C con temperatura esterna di -15°C, come campo operativo di progetto.
Grazie all’esperienza maturata nella forza vendita di una famosa casa giapponese con il triangolo blu e nero ed essendo “nipote”della Leonardo Da Vinci di Milano, dalla quale (grazie a mio padre) attingo relazioni, tabelle documenti redatti negli anni ’40 da Luminari del settore, sono in grado di unire la parte commerciale come la richiesta di mercato, alla fattibilità tecnica del progetto, rendendomi conto che abbiamo già tutto a disposizione.
Ecco degli esempi di componenti già disponibili sul mercato, compatibili con un “ipotetico” chiller ad NH3 : scambiatori ad aria eseguiti con micro canali in alluminio commercializzati sia da aziende Americane che Coreane, valvole termostatiche elettroniche con controllo preciso dell’espansione (imbarazzo della scelta), inverter raffinati per la modulazione continua del compressore anche qui c’è da sbizzarrirsi sui marchi disponibili, scambiatori a piastre efficienti e di dimensioni ridotte, un’infinità di schede elettroniche dalle molteplici funzioni. Tutto ciò permette di avere cariche di refrigerante di 2-3 kg di ammoniaca o meno, con tubi di diametro massimo 1/2” sul aspirazione, ricavandone in questo modo un mini chiller ad ammoniaca declassato dal punto di vista normativo, con COP ben superiore a 3 naturalmente alle condizioni di progetto qui sopra riportate, tale da far impallidire la più orientale delle pompe di calore, il tutto senza avere pressioni vertiginose e senza l’ennesimo gas transitorio dal basso GWP ma non a impatto zero o con entalpia specifica pari ad uno sfregamento di mani.
Detto questo, visto lo sdoganamento per i condizionatori domestici del difluorometano (R32) in camera da letto anch’esso infiammabile e completamente inodore ( vedi http://www.lindegas. it/internet.lg.lg.ita/it/images/1167_R32_CH2F2335_68963.pdf ) e dalla presenza del metano o gpl in cucina, mi sento di asserire oltre ogni ragionevole dubbio che un chiller Aria-Acqua da 10- 15kw con 2-3 kg o meno di carica di refrigerante, posto in giardino o in terrazza (all’aperto) di certo non in casa, non aumento il rischio domestico già esistente, visto il quantitativo servirebbero circa 15 litri d’acqua per neutralizzare tutto il gas evacuato dalle valvole di sicurezza per poi lavare efficacemente i pavimenti, o ancora dare una mano al depuratore del paese, con l’idrato d’ammonio di risulta, ovviamente queste ultime sono delle provocazioni.
Si tratta di cambiare piccole abitudini e la concezione di pericolo attribuita all’ammoniaca, la quale è stata valutata su impianti in scala industriale con grossi quantitativi in gioco e compressori aperti che rendevano l’analisi dei rischi giustamente gravosa, ma non esagero quando dico che con massimo 3 kg di carica, un chiller ad NH3 è tra i più sicuri ed “ecologici” ed efficienti in commercio.
Da tecnico specializzato nella refrigerazione industriale , ho sempre ignorato l’ampissima fascia d’impiego che l’ammoniaca offre ad alte temperatura. Attenzione che le ho rivolto dopo che ho cambiato settore passando dall’industria (che è sparita nel ns. paese) alla climatizzazione commerciale ed ho analizzato diagrammi di Mollier, accorgendomi che non solo l’ammoniaca mantiene un buon valore entalpico in “fascia alta” ma addirittura ha dei volumi specifici notevolmente migliori rispetto alle basse temperature, quindi con un compressore piccolo posso spostare importanti quantità di energia, con la consueta efficienza isoentropica del gas in oggetto.
Nelle mie ricerche noto che questo particolare non è sfuggito al pragmatico nord Europa, dove impianti NH3 a ciclo inverso vengono utilizzati da anni per effettuare recuperi di calore molto efficienti, fuori dal campo di lavoro degli assorbitori, viste le basse temperature delle acque di recupero max 40°C. Quindi con un piccola spesa energetica si può ottenere una temperatura dell’acqua elevata con delle efficienze di tutto riguardo.
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Nel valutare meglio cosa offre il mercato si evince esattamente cosa potremmo offrire Noi al mercato europeo, come costruttori di compressori e impianti frigoriferi in generale.
Usando il diagramma qui sopra è semplice fare un conteggio teorico, usando tutti i coefficienti di correzione del caso dovuti ai tassi di compressione ecc.. , noterete che otteniamo un COP superiore a 3 in queste condizioni di progetto abbastanza gravose, ma se facessimo riferimento alle condizioni Eurovent probabilmente otterremmo delle prestazioni accettabili anche con un solo stadio di compressione, qui mi rivolgo ai costruttori di compressori che con esigui investimenti sarebbero in grado di rivoluzionare lo stato dell’arte e della tecnica , siamo in tempo ed il momento è propizio per accogliere questa innovazione, vista la sensibilità riguardo l’ecologia e l’efficienza energetica degli ultimi tempi, le aziende italiane devono rimettersi a fare ricerca e sviluppo e prendere la direzione tecnica dei futuri impianti almeno sul nostro territorio e non lasciare alle multinazionali con peculiari interessi finanziari di proporci false soluzioni, continui cambi di gas che ormai sono tutti transitori, quale sarà il gas del futuro?
Io direi l’NH3 con le giuste cautele, è un gas naturale che esiste da quando esiste la vita, certo tossico ed infiammabile ma altamente avvertibile rendendolo più sicuro di altri gas “domestici”, non applicabile per le soluzioni Aria-Aria a livello domestico, ma utilissimo per il grosso del mercato Aria-Acqua tale da rimpiazzare tutte le applicazioni attualmente in uso tra le potenze tra 10 e 25kw rese alle condizioni Eurovent, con GWP=0 , efficienze altissime ed utilizzo di oli minerali, facilitandone lo smaltimento.
Qui sotto propongo due schemi di principio da osservare a ciclo inverso che sono già presenti ed entrambe accettati dal mercato, commercializzati sempre dalla famosissima casa giapponese, con due prodotti diversi, il primo per riscaldare con temperature rigide “espansione diretta” con R410a ed il secondo per produrre acqua fino a 80°C con circuiti in cascata R410a su R134a.
Asserisco vedendole in azione entrambe efficaci nel lavoro che svolgono, queste sono esattamente le soluzioni idonee per attuare il progetto sopra descritto, solo che l’utilizzo dell’ammoniaca ne esaltano notevolmente le prestazioni , anche se con campo di lavoro meno ampio rispetto agli HFC.
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Questi due schemi sono estrapolati dalle normative UNI in applicazione sperimentale S 57 dicembre 1941-XX, questo documento mi ha convinto che siamo stati capaci di grandi cose anche in periodi poco felici e possiamo tornare ad essere grandi in un periodo favorevole anche se incerto.
Chiudo convinto dell’importanza insita in questo progetto sia, dal punto di vista tecnico sia, dal punto di vista ecologico; e sono ancor più convinto che in quest’ottica l’investimento da parte di aziende italiane gioverà loro e fungerà da giro di boa per tutto il mercato.

Giordano Marinacci

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