L’anidride carbonica (CO2 – R744) è diventata un refrigerante di impiego comune in molti settori, come la refrigerazione commerciale e industriale, i refrigeratori di processo e le pompe di calore.
Tuttavia, l’estrema volatilità dei costi dell’energia elettrica ha portato il nostro settore a concentrarsi sempre di più sull’efficienza energetica: poiché il compressore è il componente più energivoro all’interno di qualsiasi unità HVAC&R, i produttori di compressori stanno cercando di puntare al continuo miglioramento dell’efficienza.
In questo senso, Officine Mario Dorin propone una nuova gamma di compressori transcritici a CO2 (CD PRO+), dotati di motori elettrici LSPM (Line Start Permanent Magnet) che consentono di aumentare costantemente il livello di efficienza energetica di qualsiasi impianto grazie all’uso di motori elettrici equipaggiati con magneti permanenti, una tecnologia dirompente che consente notevoli miglioramenti del COP con un periodo di ritorno sull’investimento (ROI – Return On Investment) molto limitato.
Motori a magenti permanenti con avviamento diretto (LSPM)
I motori elettrici a magneti permanenti richiedono normalmente azionamenti con convertitori di frequenza (inverter) il che comporta un aumento significativo dei costi d’impianto. Tuttavia, la tecnologia di avviamento in diretta tipica dei motori LSPM consente di evitare l’uso d’inverter in quanto questi motori sono da considerare una sorta di configurazione ibrida tra il motore asincrono standard e un’esecuzione a magnete permanente puro: infatti, quando energizzati, il motore LSPM si avvia come un motore asincrono standard a gabbia di scoiattolo, passando poi al funzionamento sincrono grazie ai magneti permanenti incorporati nel rotore. Tuttavia, il funzionamento ai carichi parziali richiede normalmente che almeno un compressore sia azionato da inverter, il che è assolutamente consentito anche con questa tecnologia, con ulteriori miglioramenti dell’efficienza in caso di velocità eccessiva oltre la frequenza di rete.
Applicazione dei motori LSPM nei compressori frigoriferi
Come noto, i motori LSPM sono in grado di apportare interessanti miglioramenti prestazionali:
– Il funzionamento sincrono consente di aumentare lo spostamento volumetrico
– Il design dei magneti permanenti consente maggiore efficienza energetica, come mostrato dalla figura sottostante che mostra l’aumento del COP ottenibile con l’uso di motori LSPM in un compressore a CO2 transcritico da 30 hp rispetto ad un’esecuzione asincrona tradizionale.
Si nota dunque un miglioramento del COP dello 8,3% ai picchi di carico, che potrebbe arrivare fino al 13% in caso di funzionamento a 70Hz: infatti, in tal caso, un motore asincrono a induzione standard subirà importanti peggioramenti prestazionali in termini di:
– maggiore scorrimento
– velocità di rotazione inferiore
– maggiori inefficienze elettriche
Invece, l’uso della tecnologia LSPM associata alla velocità sincrona del motore oltre la frequenza di rete, non indurrà alcuno slittamento poiché il rotore continuerà a funzionare in modo sincrono e si genereranno minori perdite elettriche.
Conclusioni
Uno dei limiti al successo della penetrazione dell’anidride carbonica in alcuni settori HVAC&R è considerata la sua minore efficienza energetica rispetto ad altre tecnologie. In questo senso, l’utilizzo di motori elettrici ad alta efficienza nei compressori per CO2 ha portato all’introduzione di una nuova gamma di prodotti, denominata CD PRO+, dotata di motori elettrici LSPM. Grazie a questa tecnologia è possibile un aumento del COP fino al 13%, con un ritorno sull’investimento significativamente basso, in genere inferiore a 1 anno.
