Il condizionamento è tra le voci che incidono di più sui consumi energetici di un edificio e di solito si affida a refrigeranti tutt'altro che ecologici. Nell'ambito del programma TÜBİTAK di finanziamento per le start-up di R&S delle PMI (1507), noi di Innorma R&D, la start-up di R&S di Solimpeks, abbiamo sviluppato un raffrescatore evaporativo indiretto a supporto solare (S-IEC), che nei test ha raggiunto un COP massimo di 8,92, erogando 3,12 kW di potenza frigorifera con circa 350 W di potenza elettrica.
Perché un raffrescatore evaporativo indiretto?
Un raffrescatore evaporativo indiretto raffredda l'aria senza aggiungere ulteriore umidità all'ambiente, un vantaggio concreto soprattutto nei climi umidi. Mentre i normali condizionatori funzionano con refrigeranti chimici come R134a o R410a, che contribuiscono alle emissioni di gas serra, il nostro sistema usa soltanto acqua e aria: nessun circuito frigorifero, nemmeno con refrigeranti naturali come l'R290. L'altra metà della promessa è un consumo energetico inferiore a quello dei sistemi convenzionali.
Come abbiamo progettato i prototipi?
Siamo partiti dalle basi: progettazione concettuale, schizzi e modelli matematici, compresi i diagrammi psicrometrici per capire come si sarebbe comportata la camera di umidificazione. Ansys Designmodeler, Ansys Meshing e Ansys Fluent sono stati utilizzati per le analisi fluidodinamiche e termiche di dettaglio, consentendoci di sperimentare virtualmente configurazioni diverse. Un risultato chiaro: per il nostro progetto una configurazione in controcorrente offriva in generale prestazioni di scambio termico migliori.
Poi è arrivata la costruzione. L'esplorazione di due approcci leggermente diversi ha portato a due versioni distinte, il Prototipo A e il Prototipo B, ciascuna con proprie tecniche di fabbricazione. Questa fase ha incluso anche l'approvvigionamento dei componenti, la realizzazione della camera di umidificazione e la definizione accurata del posizionamento delle sonde per ottenere dati affidabili.
Che cosa hanno mostrato i test?
Entrambi i prototipi sono stati sottoposti a test approfonditi in una camera a clima controllato che simula diverse condizioni ambientali, comprese quelle estreme. Il Prototipo A ha mostrato in generale un rendimento maggiore, e quindi un COP più alto; il Prototipo B ha dato il meglio alle temperature più elevate, raggiungendo differenze di temperatura maggiori. Ogni soluzione ha punti di forza propri, utili per abbinare ciascuna alle applicazioni più adatte.
Il risultato principale: un COP massimo di 8,92, ossia circa 3,12 kW di potenza frigorifera per circa 350 W di consumo elettrico.
Può funzionare interamente a energia solare?
Sì, ed è proprio lo scopo dell'analisi approfondita sull'integrazione del fotovoltaico, che ha riguardato sia le prestazioni sia gli aspetti economici. Circa 780 Wp di fotovoltaico, abbinati a un sistema MPPT (Maximum Power Point Tracking) e a un inverter, dovrebbero bastare ampiamente a coprire il fabbisogno energetico annuo del raffrescatore. Ciò indica un elevato potenziale di commercializzazione, in particolare nelle applicazioni non connesse alla rete (off-grid), e significa che il progetto ha raggiunto tutti i principali obiettivi che ci eravamo posti.
A chi è destinato l'S-IEC?
Il progetto, ad alta efficienza e a supporto solare, è adatto ai settori in cui la domanda di raffrescamento è elevata e l'indipendenza energetica è importante: ambienti industriali come fabbriche, officine, industria automobilistica e metallurgica e cantieristica navale; spazi pubblici o commerciali tra cui centri commerciali, cinema, ristoranti, università, centri culturali, luoghi di culto, ospedali e abitazioni. Gli ambienti specializzati (serre, allevamenti e data center) sono un'area applicativa fondamentale, dove sono essenziali un controllo climatico preciso con un aumento minimo dell'umidità e bassi consumi energetici.
Le regioni strategiche di riferimento sono i paesi a clima prevalentemente mediterraneo, tra cui la Turchia e le nazioni europee, oltre all'intera area MENA: temperature e umidità elevate, abbondanti risorse solari ideali per il funzionamento con il supporto del fotovoltaico, un fabbisogno di raffrescamento che dura quasi tutto l'anno e una transizione in atto verso tecnologie per le energie rinnovabili e pulite.
Un domani più fresco e più verde
Concludere i test è un passo avanti importante. Questo progetto non riguarda soltanto un raffrescatore: significa spingere più in là i confini dell'efficienza energetica e della responsabilità ambientale, con enormi risparmi energetici e un'elevata potenza frigorifera con zero refrigeranti chimici.
