Cos'è un chiller a gas

Se la vostra fabbrica si trova in un'area con costi elevati dell'elettricità o una rete elettrica sotto stress, conoscete sicuramente le frustrazioni di bollette elevate e prestazioni inaffidabili del sistema di raffreddamento. La buona notizia è che i chiller a gas possono essere alimentati a gas naturale anziché a elettricità.

Cos'è un chiller a gas? Come funziona? Quali sono i vantaggi del suo utilizzo in fabbrica? Questo articolo risponderà a tutte le domande.

Cos’è un chiller a gas?

Si chiama chiller a gas perché è un sistema di raffreddamento alimentato a gas naturale. Fornisce comunque acqua refrigerata alle attrezzature o ai processi, ma utilizza gas naturale invece di elettricità per far funzionare il compressore meccanico o generare calore per azionare il ciclo di refrigerazione.

In molti paesi e regioni, il gas naturale è più economico dell’elettricità, quindi in questi luoghi, che si tratti di grandi centri commerciali o impianti industriali, i chiller a gas vengono spesso utilizzati per il raffreddamento, contribuendo a ridurre i costi operativi.

Tipi di chiller a gas e come funzionano

I comuni chiller a gas includono quelli a motore e quelli ad assorbimento di gas.

Chiller azionati da motore

Il principio di funzionamento di un chiller a gas a motore è simile a quello di un’unità elettrica, con l’unica differenza che viene utilizzato un motore a gas invece di uno elettrico. I compressori meccanici utilizzati nei chiller ad acqua a gas sono tipicamente compressori a vite e compressori centrifughi.

Il motore a gas aziona il compressore, comprimendo il gas refrigerante e scaricandolo nel condensatore. Qui, il gas refrigerante si condensa in liquido. Dopo la strozzatura e la riduzione della pressione, entra nell’evaporatore, dove assorbe calore dal fluido refrigerante e evapora nuovamente in gas. Il gas viene quindi aspirato nuovamente nel compressore, completando il ciclo.

La caratteristica unica di questo sistema di refrigerazione è che il motore a gas genera calore durante il funzionamento. Questo calore residuo viene recuperato tramite uno scambiatore di calore e può essere utilizzato per il riscaldamento degli ambienti o per fornire calore stabile ai processi che richiedono riscaldamento.

Chiller ad assorbimento a gas

I chiller ad assorbimento a gas non utilizzano un compressore meccanico. Invece, il calore generato dalla combustione del gas aziona la circolazione dell’assorbente e del refrigerante. Come assorbente si utilizza generalmente una soluzione acquosa di bromuro di litio o una miscela ammoniaca-acqua.

La soluzione assorbe il vapore refrigerante evaporato, mantenendo il sistema a bassa pressione. Un riscaldatore o generatore riscalda quindi la soluzione refrigerante assorbita, separando il refrigerante dalla soluzione e ri-evaporandolo.

Questo processo aumenta la pressione del gas, eliminando la necessità di ulteriore compressione nel compressore e consentendo di condensarlo direttamente nel condensatore. I passaggi successivi fino all’evaporazione sono praticamente identici a quelli di un chiller a motore, tranne che alcune unità potrebbero non utilizzare un dispositivo di strozzamento.

I chiller ad assorbimento sono generalmente meno efficienti dei chiller a gas a motore. Tuttavia, poiché non hanno compressore, operano in modo estremamente silenzioso, rendendoli ideali per luoghi sensibili al rumore.

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Vantaggi dei chiller a gas

Risparmio sui costi

Uno dei vantaggi più significativi dei chiller a gas è la loro capacità di ridurre i costi operativi. Nelle regioni in cui il gas naturale è più economico e più disponibile dell’elettricità (come Giappone, Corea del Sud e alcune parti d’Europa), passare ai chiller a gas può ridurre significativamente le bollette energetiche.

Poiché i chiller a gas dipendono meno dall’elettricità, possono anche aiutare le aziende a evitare i costi di picco dell’elettricità. Ciò li rende particolarmente popolari in ambienti come data center, impianti di produzione e ospedali, dove le apparecchiature a temperatura controllata devono funzionare continuamente.

L’integrazione dei chiller a gas in sistemi combinati di raffreddamento, riscaldamento e energia (CCHP) può anche aiutare le aziende a ottenere ulteriori risparmi. Quando collegati a un sistema di recupero del calore, possono produrre contemporaneamente acqua refrigerata e fornire riscaldamento e acqua calda sanitaria, massimizzando l’efficienza energetica.

Efficienza energetica

I chiller a gas possono utilizzare gas naturale o persino il calore di scarto proveniente da altri processi industriali. Ad esempio, i chiller ad assorbimento a gas possono convertire calore di bassa qualità in raffreddamento utile, rendendoli ideali per strutture che possono sfruttare vapore in eccesso o gas di scarico. Ciò non solo migliora l’efficienza complessiva del sistema, ma utilizza meglio l’energia altrimenti inutilizzata.

Un altro vantaggio è la loro bassa richiesta di elettricità, che non grava ulteriormente sulle infrastrutture locali. Questo offre una soluzione affidabile in aree dove l’approvvigionamento elettrico è limitato, instabile o costoso.

Benefici ambientali

Da un punto di vista ambientale, i chiller a gas aiutano a ridurre la dipendenza dall’elettricità. In molti paesi, l’elettricità proviene ancora principalmente dal carbone o da altre fonti ad alta emissione. Spostando parte della domanda di raffreddamento sul gas naturale, le aziende possono ridurre le emissioni indirette di carbonio, soprattutto in mercati con reti ad alta intensità di carbonio.

Inoltre, la capacità dei chiller a gas di recuperare e riutilizzare il calore di scarto aumenta ulteriormente il loro valore ambientale. La trigenerazione (raffreddamento, riscaldamento e acqua calda) significa meno macchine individuali, meno combustibile bruciato e minori emissioni complessive.

Nelle regioni in cui il gas rinnovabile (biogas o miscele di idrogeno) entra nel mix energetico, i chiller a gas offrono anche una strada verso operazioni future più pulite, in linea con le strategie di decarbonizzazione a lungo termine.

Conclusione

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Domande frequenti

Sì, i costi iniziali sono spesso più alti, ma i costi operativi possono essere inferiori a seconda dei prezzi locali dell’energia.

La maggior parte è progettata per il gas naturale, ma alcuni possono funzionare con biogas o GPL.

I chiller azionati da motore richiedono la manutenzione del motore, mentre i chiller ad assorbimento necessitano del monitoraggio della chimica della soluzione. La manutenzione è diversa, non necessariamente maggiore.

Sono più comuni nelle applicazioni commerciali o industriali di grandi dimensioni, anche se esistono chiller ad assorbimento di piccola scala.

Possono ridurre la domanda elettrica di picco e integrarsi con i sistemi di cogenerazione, ma l’impatto ambientale dipende dalla fonte del gas naturale e dalle normative locali.