Considerazioni sui refrigeranti
Considerazioni sui refrigeranti

La scelta del refrigerante influisce sulle prestazioni e sul comportamento di qualsiasi sistema a pompa di calore.  I refrigeranti più promettenti per le applicazioni a pompa di calore sono attualmente l'R-410A e l'R-407C.

Se si confrontano i compressori per R-410A e R-407C e si osservano i rispettivi COP (coefficiente di prestazione), l'R-410A non sembra essere la soluzione ottimale.

Non appena si allarga l'ambito dell'analisi e si considera l'intero sistema a pompa di calore, tuttavia, vengono alla luce immediatamente alcuni vantaggi.

Analizzando per prima cosa il condensatore, dove viene prodotta l'acqua calda, possiamo vedere, come mostrato nella figura del profilo della temperatura, che, poiché l'R-410A non ha un glide di temperatura, la temperatura di condensazione è inferiore a quella dell'R-407C di una media di 2K, il che comporta una maggiore efficienza del sistema.

Temperature di condensazione inferiori per una determinata temperatura dell'acqua rappresentano un vantaggio. Grazie all'assenza di glide di temperatura, con l'R-410A è più facile raggiungere una temperatura di condensazione più bassa. Con l'R-407C, a causa del suo glide di temperatura, è praticamente obbligatorio utilizzare un ricevitore di liquido per mantenere la temperatura di condensazione quanto più possibile bassa. Qui svolge un ruolo importante anche il sottoraffreddamento. L'R-410A con glide di temperatura pari a zero è in grado di mantenere un sub raffreddamento costante di 3,5K senza un ricevitore di liquido. I sistemi basati su R-407C hanno bisogno di un ricevitore di liquido per mantenere un sottoraffreddamento stabile di 1,5K.

Nella batteria viene utilizzata la stessa temperatura di evaporazione sia per l'R-410A che per l'R-407C. Un ulteriore effetto della mancanza di glide di temperatura è il fatto che l'unità ha bisogno di un minor numero di cicli di sbrinamento, ma questo effetto non è stato preso in considerazione in quanto dipende fortemente dalla progettazione delle alette e del flusso d'aria.

Nei passaggi successivi sono stati utilizzati cinque diversi compressori per la configurazione del sistema a pompa di calore per valutare ulteriormente l'effetto dei diversi refrigeranti sull'intero sistema a pompa di calore. Ne risultano COP diversi a condizioni diverse.

  • ZP42KSE – Climatizzazione R-410A
  • ZH12K1P – Nuovo compressore a R-410A ottimizzato per il riscaldamento
  • ZHI11K1P – Nuovo compressore a R-410A ottimizzato per il riscaldamento con iniezione di vapore
  • ZH38K4E – Compressore a R-407C ottimizzato per il riscaldamento
  • ZH13KVE – Compressore a R-407C ottimizzato per il riscaldamento con iniezione di vapore

Va ricordato che solo i modelli a iniezione di vapore sono in grado di raggiungere le condizioni di Aria -7 °C e Acqua +55 °C grazie al loro campo esteso. Lo ZP42 (tipico compressore per climatizzazione) non è chiaramente adatto per applicazioni ad alta temperatura in generale, ma è stato scelto come modello di riferimento per questa analisi ed è un modello indicato per temperature dell'acqua inferiori.

Lo standard prEN14825 è stato usato come riferimento per calcolare il Coefficiente di prestazione stagionale (SCOP) e mostrare i costi di esercizio annuali. Questa norma divide inoltre l'Europa in tre diverse zone climatiche: calda, media e fredda.

La produzione di acqua calda domestica è inclusa, calcolata su una base del 20% del fabbisogno di riscaldamento annuo totale.

Sulla base di questa valutazione, riepiloghiamo dunque i vantaggi dell'R-410A:

  • Maggiore efficienza del sistema in tutte le condizioni climatiche
  • Costi di gestione del sistema inferiori
  • Significativo risparmio per l'utente finale sulla bolletta elettrica

In ogni caso, i compressori Copeland Scroll™ per riscaldamento (ZH) a R-407C e R-410A offrono importanti miglioramenti per i climi freddi e medi per applicazioni a pavimento e a radiatore, oltre che per la produzione domestica di acqua calda. L'iniezione di vapore migliora ulteriormente l'efficienza e il campo operativo ed è quindi particolarmente indicata per climi freddi e pompe di calore con acqua ad alta temperatura.

I compressori per climatizzazione di tipo standard possono essere una soluzione interessante per climi più caldi e temperature dell'acqua inferiori, tuttavia condizioni di esercizio più restrittive potrebbero comportare un uso eccessivo del riscaldatore elettrico.

Per lo studio completo fai clic qui.