Importante contributo per pompe di calore più efficienti: la Fondazione Tedesca per la Ricerca ha deciso di istituire l’unità di ricerca “Archimedes”, che per la prima volta sta sviluppando un modello di calcolo di facile utilizzo per le “miscele olio-refrigerante” utilizzate nella tecnologia di riscaldamento e raffreddamento – Portavoce dell’unità di ricerca, finanziata con circa quattro milioni di euro, è il professor Markus Richter della Università Tecnica Chemnitz
Le pompe di calore possono, tra l’altro, riscaldare e raffreddare gli spazi abitativi e sono anche più rispettose del clima se utilizzate con energie rinnovabili come il fotovoltaico, rispetto, ad esempio, ai sistemi di riscaldamento a gas. Nel contesto del cambiamento climatico, le pompe di calore offrono vantaggi tecnologici ed ecologici. Attualmente, tuttavia, l’efficienza energetica delle pompe di calore non può ancora essere pienamente ottimizzata. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il comportamento delle tipiche miscele olio-refrigerante nel compressore di una pompa di calore non è stato ancora pienamente compreso dal punto di vista termodinamico.
Gli scienziati della nuova unità di ricerca 5595 “Oil-refrigerant multiphase flows in gaps with moving boundaries – Novel microscopic and macroscopic approaches for experiment, modeling and simulation” (in breve “Archimedes“), finanziata con circa quattro milioni di euro dalla Fondazione tedesca per la ricerca (DFG), vogliono cambiare questa situazione. Il risultato dovrebbe essere, tra l’altro, un nuovo modello di calcolo per la progettazione dei compressori, che a sua volta può migliorare significativamente l’efficienza energetica delle pompe di calore e delle macchine frigorifere. Il portavoce della nuova unità di ricerca DFG è il professor Markus Richter, responsabile della cattedra di Termodinamica Tecnica dell’Università Tecnica di Chemnitz, a cui sono stati assegnati circa 1,1 milioni di euro del finanziamento totale.
«Sono molto soddisfatto della creazione dell’unità di ricerca DFG “Archimede” sotto la guida della Chemnitz University of Technology – e quindi della seconda unità di ricerca presso la Facoltà di Ingegneria meccanica. Mi congratulo con il professor Richter e con tutti gli altri partecipanti per questo grande successo per la Facoltà di Ingegneria Meccanica e per l’intera università. Desidero inoltre esprimere i miei più sentiti ringraziamenti a tutte le persone coinvolte per il loro straordinario impegno. Senza dubbio, l’unità di ricerca contribuirà in modo significativo a rafforzare il profilo della nostra università e la sua attrattiva verso l’esterno» ha dichiarato il rettore della Università Tecnica Chemnitz, professor Gerd Strohmeier.
«Il comportamento di una miscela di olio lubrificante e refrigerante – come i refrigeranti naturali propano o CO2 – nel compressore di una pompa di calore o di una macchina frigorifera è una sfida particolare per la termofluidodinamica. Fattori come la pressione e la temperatura modificano il comportamento termofisico e quindi il comportamento del flusso, che in ultima analisi influisce sulle prestazioni di riscaldamento o raffreddamento. Per le miscele olio-frigorifero, in questo progetto di ricerca fondamentale determineremo per la prima volta con precisione le proprietà termofisiche e, sulla base di queste, svilupperemo semplici equazioni di stato applicabili e modelli per la viscosità e la conducibilità termica. Si tratta di un elemento importante per ottimizzare le pompe di calore» spiega il professor Markus Richter.
«Per sviluppare un modello di calcolo relativamente semplice per il comportamento del flusso delle miscele olio-frigorifero nelle intercapedini dei compressori, abbiamo bisogno di informazioni precise sul comportamento termodinamico di queste miscele di fluidi. Il flusso effettivo nelle intercapedini viene quindi esaminato in un esperimento generico di un contorno rotante in un alloggiamento cilindrico di vetro. Qui caratterizziamo il comportamento del flusso a livello macroscopico con metodi laser-ottici e a livello microscopico con simulazioni numeriche ad alta risoluzione» aggiunge il co-portavoce professor Andreas Brümmer, direttore della cattedra di Fluidica alla Università Tecnica Dortmund.
L’inizio dei lavori di ricerca è previsto per il primo trimestre del 2024. Oltre alla Università Tecnica Chemnitz e alla Università Tecnica Dortmund, sono coinvolte nell’unità di ricerca “Archimede” la Università Tecnica Dresda, la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, il Karlsruhe Institute of Technology, la Ruhr University Bochum e la RWTH Aachen University.
