Come funzionano insieme un refrigeratore, una torre di raffreddamento e un'unità di trattamento aria

Come funzionano insieme un refrigeratore, una torre di raffreddamento e un'unità di trattamento aria per fornire climatizzazione (HVAC) a un edificio? In questo articolo tratteremo questo argomento per comprendere i principi di base di un impianto centralizzato HVAC.

Come funzionano insieme una torre di raffreddamento per chiller e un'unità di trattamento aria (UTA).

I principali componenti del sistema dell'impianto di raffreddamento centrale sono:

• Chiller
• Unità di trattamento aria (UTA)
• Torre di raffreddamento
• Pompe

Il refrigeratore viene solitamente installato in cantina o sul tetto, a seconda del tipo di refrigeratore utilizzato. I refrigeratori installati sui tetti sono generalmente "raffreddati ad aria", mentre quelli installati in cantina sono generalmente "raffreddati ad acqua", ma entrambi svolgono la stessa funzione: generare acqua fredda per il condizionamento dell'aria rimuovendo il calore in eccesso dall'edificio. L'unica differenza risiede nel modo in cui il refrigeratore disperde il calore in eccesso.

I refrigeratori ad aria utilizzano delle ventole per soffiare aria ambiente fredda sul condensatore e rimuovere il calore dal sistema; questo tipo di refrigeratore non utilizza una torre di raffreddamento. Puoi saperne di più su questo sistema e guardare il video tutorial cliccando qui. Per il resto di questo articolo ci concentreremo sui refrigeratori ad acqua e sulle torri di raffreddamento.

Il refrigeratore ad acqua è dotato di due grandi cilindri, uno chiamato evaporatore e l'altro chiamato condensatore.

Acqua refrigerata:
L'evaporatore del refrigeratore è il punto in cui viene generata l'acqua refrigerata. Quest'acqua esce dall'evaporatore a circa 6 °C (42,8 °F) e viene pompata in tutto l'edificio. L'acqua refrigerata sale lungo l'altezza dell'edificio fino a ogni piano attraverso delle tubature chiamate "montanti". Queste tubature sono definite montanti indipendentemente dal fatto che l'acqua scorra al loro interno verso l'alto o verso il basso.

L'acqua refrigerata si dirama dalle colonne montanti in tubi di diametro inferiore che conducono alle unità fan coil (FCU) e alle unità di trattamento aria (UTA) per fornire l'aria condizionata. Le UTA e le FCU sono essenzialmente delle scatole con delle ventole all'interno che aspirano l'aria dall'edificio e la spingono attraverso le serpentine di riscaldamento o raffreddamento per modificarne la temperatura, per poi reimmetterla nell'edificio. L'acqua refrigerata entra nell'UTA/FCU e passa attraverso la serpentina di raffreddamento (una serie di tubi sottili) dove assorbe il calore dell'aria che la attraversa. L'acqua refrigerata si riscalda e l'aria che la attraversa si raffredda. Quando l'acqua refrigerata esce dalla serpentina di raffreddamento, avrà una temperatura di circa 12 °C (53,6 °F). L'acqua refrigerata calda ritorna quindi all'evaporatore, attraverso la colonna montante di ritorno, e una volta entrata nell'evaporatore, un refrigerante assorbe il calore in eccesso e lo trasferisce al condensatore. L'acqua refrigerata esce quindi di nuovo fredda, pronta a circolare nell'edificio e ad assorbire altro calore indesiderato. Nota: l'acqua refrigerata viene definita "acqua refrigerata" indipendentemente dal fatto che sia calda o fredda.

Acqua di condensazione:
Il condensatore del refrigeratore è il punto in cui viene raccolto il calore in eccesso prima che venga inviato alle torri di raffreddamento. Un refrigerante circola tra l'evaporatore e il condensatore per trasferire tutto il calore indesiderato. Un altro circuito d'acqua, noto come "acqua di condensazione", circola tra il condensatore e la torre di raffreddamento. Il refrigerante raccoglie il calore dal circuito dell'"acqua refrigerata" nell'evaporatore e lo trasferisce al circuito dell'"acqua di condensazione" nel condensatore.

L'acqua di condensazione entra nel condensatore a circa 27 °C (80,6 °F) e lo attraversa, assorbendo calore lungo il percorso. Quando esce dal condensatore, la sua temperatura si aggira intorno ai 32 °C (89,6 °F). L'acqua di condensazione e il refrigerante non si mescolano mai, rimangono sempre separati dalle pareti dei tubi; il calore si trasferisce semplicemente attraverso le pareti. Una volta che l'acqua di condensazione ha attraversato il condensatore e ha assorbito il calore in eccesso, si dirige verso le torri di raffreddamento per dissiparlo e ritornare a una temperatura inferiore, pronta ad assorbirne altro.

Torre di raffreddamento:
La torre di raffreddamento è solitamente situata sul tetto ed è la destinazione finale del calore in eccesso presente nell'edificio. La torre di raffreddamento contiene una grande ventola che soffia aria al suo interno. L'acqua di condensazione viene pompata fino alla torre di raffreddamento e spruzzata nel flusso d'aria. L'aria ambiente fredda entra in contatto diretto con lo spruzzo di acqua di condensazione (in una torre di raffreddamento aperta), consentendo il trasferimento di calore dall'acqua all'aria, che viene poi espulsa nell'atmosfera. L'acqua di condensazione si raccoglie e ritorna al condensatore del chiller, pronta a dissipare altro calore. Consulta il nostro tutorial dedicato alle torri di raffreddamento qui.