È inevitabile che i sistemi di refrigerazione che operano con temperature di aspirazione sature inferiori allo zero subiscano un accumulo di brina sui tubi e sulle alette dell'evaporatore. La brina funge da isolante tra il calore da trasferire dall'ambiente e il refrigerante, con conseguente riduzione dell'efficienza dell'evaporatore. Pertanto, i produttori di apparecchiature devono adottare specifiche tecniche per rimuovere periodicamente questa brina dalla superficie della serpentina. I metodi di sbrinamento possono includere, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, lo sbrinamento a ciclo fermo o ad aria, elettrico e a gas (che sarà trattato nella Parte II del numero di marzo). Inoltre, le modifiche a questi schemi di sbrinamento di base aggiungono un ulteriore livello di complessità per il personale di assistenza sul campo. Se correttamente impostati, tutti i metodi otterranno lo stesso risultato desiderato: lo scioglimento dell'accumulo di brina. Se il ciclo di sbrinamento non è impostato correttamente, gli sbrinamenti incompleti risultanti (e la riduzione dell'efficienza dell'evaporatore) possono causare temperature superiori a quelle desiderate nell'ambiente refrigerato, problemi di riflusso del refrigerante o di ristagno di olio.
Ad esempio, una tipica vetrina per carni che mantiene una temperatura del prodotto di 0 °C può avere temperature dell'aria di scarico di circa -3 °C e una temperatura satura dell'evaporatore di -5 °C. Sebbene si tratti di un'applicazione a media temperatura in cui la temperatura del prodotto è superiore a 0 °C, i tubi e le alette dell'evaporatore si troveranno a una temperatura inferiore a 0 °C, creando così un accumulo di brina. Lo sbrinamento a ciclo interrotto è più comune nelle applicazioni a media temperatura, tuttavia non è insolito vedere sbrinamento a gas o elettrico in queste applicazioni.
sbrinamento della refrigerazione
Figura 1 Accumulo di brina
SBRINAMENTO A CICLO SPENTO
Uno sbrinamento a ciclo interrotto è esattamente come sembra: lo sbrinamento si ottiene semplicemente interrompendo il ciclo di refrigerazione, impedendo al refrigerante di entrare nell'evaporatore. Anche se l'evaporatore funziona a una temperatura inferiore a 0 °C, la temperatura dell'aria nello spazio refrigerato è superiore a 0 °C. Con il ciclo di refrigerazione spento, consentendo all'aria nello spazio refrigerato di continuare a circolare attraverso il tubo/le alette dell'evaporatore, la temperatura superficiale dell'evaporatore aumenterà, sciogliendo la brina. Inoltre, la normale infiltrazione d'aria nello spazio refrigerato causerà un aumento della temperatura dell'aria, facilitando ulteriormente il ciclo di sbrinamento. Nelle applicazioni in cui la temperatura dell'aria nello spazio refrigerato è normalmente superiore a 0 °C, lo sbrinamento a ciclo interrotto si rivela un mezzo efficace per sciogliere l'accumulo di brina ed è il metodo di sbrinamento più comune nelle applicazioni a media temperatura.
Quando viene avviato uno sbrinamento a ciclo spento, si impedisce al flusso di refrigerante di entrare nella serpentina dell'evaporatore utilizzando uno dei seguenti metodi: utilizzare un orologio di sbrinamento per spegnere il compressore (unità a compressore singolo) oppure spegnere l'elettrovalvola della linea del liquido del sistema avviando un ciclo di svuotamento (unità a compressore singolo o rack di compressori multiplex) oppure spegnere l'elettrovalvola del liquido e il regolatore della linea di aspirazione in un rack multiplex.
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Figura 2 Schema elettrico tipico di sbrinamento/pompaggio
Figura 2 Schema elettrico tipico di sbrinamento/pompaggio
Si noti che in un'applicazione con un singolo compressore, in cui il timer di sbrinamento avvia un ciclo di pump-down, l'elettrovalvola della linea del liquido viene immediatamente diseccitata. Il compressore continuerà a funzionare, pompando il refrigerante fuori dal lato di bassa pressione del sistema e nel ricevitore di liquido. Il compressore si spegnerà quando la pressione di aspirazione scenderà al punto di interruzione per il controllo di bassa pressione.
In un rack di compressori multiplex, il timer interrompe in genere l'alimentazione all'elettrovalvola della linea del liquido e al regolatore di aspirazione. Questo mantiene un volume di refrigerante nell'evaporatore. All'aumentare della temperatura dell'evaporatore, anche il volume di refrigerante nell'evaporatore subisce un aumento di temperatura, fungendo da dissipatore di calore per contribuire ad aumentare la temperatura superficiale dell'evaporatore.
Per uno sbrinamento a ciclo spento non è necessaria alcuna altra fonte di calore o energia. Il sistema tornerà in modalità refrigerazione solo dopo aver raggiunto una soglia di tempo o temperatura. Tale soglia per un'applicazione a media temperatura sarà di circa 9 °C o 60 minuti di spegnimento. Questo processo viene ripetuto fino a quattro volte al giorno, a seconda delle raccomandazioni del produttore del banco espositivo (o dell'evaporatore W/I).
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SBRINAMENTO ELETTRICO
Sebbene sia più comune nelle applicazioni a bassa temperatura, lo sbrinamento elettrico può essere utilizzato anche nelle applicazioni a media temperatura. Nelle applicazioni a bassa temperatura, lo sbrinamento a ciclo interrotto non è pratico, dato che la temperatura dell'aria nello spazio refrigerato è inferiore a 0 °C. Pertanto, oltre a interrompere il ciclo di refrigerazione, è necessaria una fonte di calore esterna per aumentare la temperatura dell'evaporatore. Lo sbrinamento elettrico è un metodo per aggiungere una fonte di calore esterna per sciogliere l'accumulo di brina.
Una o più barre riscaldanti a resistenza sono inserite lungo l'evaporatore. Quando il timer di sbrinamento avvia un ciclo di sbrinamento elettrico, si verificano contemporaneamente diverse situazioni:
(1) Un interruttore normalmente chiuso nel cronometro di sbrinamento che alimenta i motori delle ventole dell'evaporatore si aprirà. Questo circuito può alimentare direttamente i motori delle ventole dell'evaporatore o le bobine di mantenimento per i singoli contattori dei motori delle ventole dell'evaporatore. Ciò spegnerà i motori delle ventole dell'evaporatore, consentendo al calore generato dalle resistenze di sbrinamento di concentrarsi solo sulla superficie dell'evaporatore, anziché essere trasferito all'aria che verrebbe fatta circolare dalle ventole.
(2) Un altro interruttore normalmente chiuso nel timer di sbrinamento che fornisce energia al solenoide della linea del liquido (e al regolatore della linea di aspirazione, se in uso) si aprirà. Ciò chiuderà l'elettrovalvola della linea del liquido (e il regolatore di aspirazione, se in uso), impedendo il flusso di refrigerante all'evaporatore.
(3) Un interruttore normalmente aperto nel cronometro di sbrinamento si chiuderà. Questo fornirà energia direttamente alle resistenze di sbrinamento (applicazioni di resistenze di sbrinamento più piccole e a basso amperaggio) o alla bobina di mantenimento del termoconduttore della resistenza di sbrinamento. Alcuni cronometri sono dotati di contattori integrati con amperaggi più elevati in grado di fornire energia direttamente alle resistenze di sbrinamento, eliminando la necessità di un contattore separato per la resistenza di sbrinamento.
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Figura 3 Configurazione del riscaldatore elettrico, della terminazione dello sbrinamento e del ritardo della ventola
Lo sbrinamento elettrico offre uno sbrinamento più efficace rispetto a quello a ciclo spento, con durate più brevi. Anche in questo caso, il ciclo di sbrinamento terminerà in base al tempo o alla temperatura. Al termine dello sbrinamento, potrebbe esserci un tempo di gocciolamento; un breve intervallo di tempo che consentirà alla brina sciolta di gocciolare dalla superficie dell'evaporatore e di depositarsi nella vaschetta di raccolta. Inoltre, il riavvio dei motori delle ventole dell'evaporatore verrà ritardato per un breve periodo di tempo dopo l'inizio del ciclo di refrigerazione. Questo per garantire che l'eventuale umidità ancora presente sulla superficie dell'evaporatore non venga soffiata nello spazio refrigerato. Al contrario, si congelerà e rimarrà sulla superficie dell'evaporatore. Il ritardo della ventola riduce inoltre al minimo la quantità di aria calda che circola nello spazio refrigerato al termine dello sbrinamento. Il ritardo della ventola può essere attivato tramite un controllo della temperatura (termostato o klixon) o tramite un ritardo temporale.
Lo sbrinamento elettrico è un metodo relativamente semplice per sbrinare in applicazioni in cui il ciclo di spegnimento non è pratico. Viene applicata elettricità, si genera calore e la brina si scioglie dall'evaporatore. Tuttavia, rispetto allo sbrinamento a ciclo di spegnimento, lo sbrinamento elettrico presenta alcuni aspetti negativi: come spesa una tantum, bisogna considerare il costo iniziale aggiuntivo per resistenze, contattori aggiuntivi, relè e interruttori di ritardo, oltre alla manodopera e ai materiali aggiuntivi necessari per il cablaggio in loco. Inoltre, va menzionato il costo continuo dell'elettricità aggiuntiva. La necessità di una fonte di energia esterna per alimentare le resistenze di sbrinamento comporta una penalizzazione netta dei consumi energetici rispetto allo sbrinamento a ciclo di spegnimento.
Questo è tutto per quanto riguarda i metodi di sbrinamento a ciclo spento, ad aria e elettrico. Nel numero di marzo esamineremo in dettaglio lo sbrinamento a gas.
Data di pubblicazione: 18-02-2025