Scambiatori di calore a Micro Canale per applicazioni HVAC e Refrigerazione

Sanhua è il primo costruttore di batterie a Micro Canale in grado di proporre un evaporatore per basse temperature che garantisce compattezza, maggiore efficienza dello scambio termico e riduzione di carica

L’industria HVAC e della refrigerazione è in continua evoluzione, crescono le esigenze di maggiori efficienze dei circuiti frigoriferi e la richiesta di fluidi eco-friendly e anche se la tecnologia di raffreddamento a compressione di vapore può definirsi ormai consolidata, ci sono sempre spazi per nuove soluzioni.

Sanhua, azienda leader nel mercato globale della produzione di componenti e controlli elettronici nel settore HVACR, ha sviluppato nuove tecnologie per applicazioni HVAC e Refrigerazione.

Ormai piĂą di un decennio fa sono stati introdotti, dal mondo automotive, i condensatori ad aria con tecnologia Micro Canale. Le macchine A/C di nuova generazione hanno, quindi, potuto beneficiare dei numerosi vantaggi connessi a tale tecnologia fra i quali una maggiore efficienza specifica grazie al migliore coefficiente di scambio termico, maggiore leggerezza, e una sensibile riduzione dei volumi interni con conseguente riduzione della carica di refrigerante.

La tecnologia a Micro Canale può – come ha dimostrato Sahnua negli anni – essere adottata con successo anche su diverse tipologie di scambiatori di calore come ad esempio radiatori o batterie evaporanti.

La tecnologia Micro Canale è in grado di diminuire le emissioni tramite un drastico abbassamento della carica di refrigerante, fornendo performance più elevate riducendo allo stesso tempo dimensioni e peso dei chiller, riducendo dunque i costi delle unità.

Efficiente, compatto e leggero garantisce una riduzione della carica di refrigerante fino al 70% e un notevole risparmio di costi grazie alla macchina piĂą compatta.

L’ufficio ricerca e sviluppo di Sanhua, ha affrontato diverse criticità nello sviluppo di questa tecnologia come la distribuzione del liquido all’ingresso dell’evaporatore che può risultare in molti casi problematica ed è una difficoltà crescente al diminuire della temperatura di evaporazione poiché la densità del refrigerante aumenta, aumentandone conseguentemente la viscosità; la formazione di ghiaccio e la corretta definizione della migliore tecnica di defrost per evaporatori operanti con temperature inferiori allo zero.

L’esperienza accumulata con gli evaporatori a Micro Canale per applicazioni A/C ha portato Sanhua a studiare e sperimentare soluzioni innovative anche per il mondo della refrigerazione.

 

Microcanale per refrigerazione

I primi studi sono stati effettuati sui banchi frigoriferi (show cabinet o display cabinet) utilizzati nei supermercati per la distribuzione di prodotti conservati a temperature di circa 4°C.

Sanhua realizza unità sia in modalità stand alone, cioè come macchine indipendenti dotate di un circuito frigorifero completo di compressore e batteria condensante a bordo, sia in versione terminale di impianto da collegarsi cioè ad una centrale frigorifera esterna. In entrambi i casi però deve necessariamente essere presente nel cabinet uno scambiatore di calore ad espansione diretta il quale può essere installato o sotto il piano orizzontale di carico del frigorifero (in gergo “in vasca”) oppure dietro il tamponamento verticale (“su schienale”)

In base al layout della macchina e alle temperature medie di esercizio Sanhua propone tipologie di evaporatore a Micro Canale customizzate.

Dall’inizio del 2016 Sanhua propone sul mercato un evaporatore a Micro Canali costituito da una serie di serpentine sovrapposte investite in serie dal flusso dell’aria. Ogni singola sezione dell’evaporatore è costituita da un estruso di alluminio (Micro Canale) che può avere altezza diversa (di solito 16, 20 o 25.4 mm) ripiegato più volte al fine di creare una sorta di serpentina e collegato ai due collettori di ingresso ed uscita. La singola serpentina non presenta quindi tubi in parallelo con uno svantaggio per le perdite di carico interne, le quali, per essere mantenute a valori accettabili limitano le dimensioni esterne dello scambiatore. Maggiori lunghezze della serpentina si possono ovviamente ottenere riducendo la profondità, ovvero il numero di ripiegamenti del tubo, con una lunghezza massima dello scambiatore di circa 1 metro. Fissato questo limite fisico per singolo modulo si incrementa la potenza frigorifera scambiata inserendo in parallelo (per il refrigerante) altre serpentine creando in tal modo uno scambiatore modulare.

Tutte le serpentine sono alimentate dal medesimo collettore d’ingresso che permette un’adeguata distribuzione del refrigerante alle diverse sezioni dello scambiatore; lo stesso ha un diametro interno di molto inferiore rispetto ai collettori utilizzati negli evaporatori per temperature positive, riducendo ulteriormente il volume interno della batteria evaporante. La posizione d’installazione suggerita prevede che le serpentine siano in posizione orizzontale con flusso dell’aria verticale in modo da investire dal basso verso l’alto le stesse, ottimizzando in tal modo la fase di sbrinamento. Ne risulta, infatti, che durante il defrost le gocce d’acqua distaccate dallo scambiatore defluiscono verso il basso per gravità nella vaschetta di raccolta. L’adozione, inoltre, di alluminio idrofobico nella costruzione dello scambiatore favorisce lo scivolamento delle gocce d’acqua verso il basso.

Grazie alla continua ricerca, queste soluzioni tecniche che hanno permesso a Sanhua di essere il primo costruttore di batterie a Micro Canale in grado di proporre un evaporatore per basse temperature con questa tecnologia, introducendo vantaggi quali la compattezza, la maggiore efficienza dello scambio termico e la riduzione di carica a un settore complesso come quello della refrigerazione.