Ottenere la massima efficienza energetica in un impianto di refrigerazione commerciale GDO con refrigeranti HFO

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Nei precedenti articoli che vi abbiamo proposto ci siamo soffermati sull’importanza dell’efficienza energetica degli impianti di refrigerazione al fine di contenere i costi di gestione e ridurre l’impatto sull’effetto serra atmosferico.

Obiettivo di questo nuovo articolo è analizzare due studi di dettaglio su un caso pratico tratto da un esempio fornito da importante Gruppo italiano nel settore della conservazione di beni alimentari destinati alla grande distribuzione.

Nel settore GDO i maggiori consumi energetici sono da attribuire agli impianti di refrigerazione come si può chiaramente notare dalla FIG. 1.

Per tale ragione riteniamo opportuno soffermarci nuovamente sul tema con focus sulla refrigerazione per conservazione dei beni alimentari (celle + banchi espositivi)

[FIG. 1] I consumi di energia elettrica dovuta agli impianti di refrigerazione rappresentano la maggior fonte di spesa energetica in GDO
Vediamo quindi come massimizzare l’efficienza energetica per la parte refrigerazione commerciale, mantenendo costanti invariate alcune condizioni ormai accettate come illuminazione a led, porte di chiusura dei banchi, sistemi di condensazione flottante a controllo elettronico, telegestione etc…

La scelta del miglior gas refrigerante: HFO e R455A (Solstice® L40X) sotto esame di maturità

Fino a pochi anni fa la scelta del refrigerante per sistemi di piccola, media e grande potenza in un supermercato era pressoché priva di obiezioni: R404A
Perché? Ovvie le ragioni:
1) Sicurezza
2) Performance
3) Costi di realizzazione e di mantenimento in buona efficienza
4) Reperibilità del refrigerante e facilità di stoccaggio e manipolazione delle bombole

Ora che l’R404A non è più consentito come gas vergine ma solo come rigenerato, si passa ai succedanei: i gas a base HFO. Si tratta di R455A, R454C entrambi ottime soluzioni con piccole differenze talvolta decisive. Siamo a disposizione per spiegare queste differenze. Ci concentriamo su R455A – Solstice® L40X e osserviamo l’immagine FIG. 2.

[FIG. 2] Criteri essenziali per la scelta di un gas refrigerante in un impianto di refrigerazione commerciale GDO
Risultati di due studi di efficientamento: primo studio commissionato a primaria Società di consulenza specializzata in refrigerazione GDO

Il primo studio prevedeva la raccolta di informazioni pervenute da una importante catena di supermercati di varie superfici, tutta italiana. Si sono analizzate due superfici, una da 250 m 2 e una da 1500 m 2 . Vedere schema in FIG. 3.

Tre tipologie di impianti con due gas differenti: R455A schema classico espansione diretta; R744 (CO 2 ) in versione trans critica flash gas e flash gas + compressore parallelo.

Sono state incluse per entrambe le soluzioni alcune migliorie ormai consolidate come condensazione flottante, ampio uso di elettronica di controllo, porte di chiusura banchi,
progettazione ottimizzata dei volumi, dei tubi, della disposizione delle centrali termiche.

[FIG. 3]: Schema costruttivo del supermercato 250 m2
Dal confronto analizzato nel dettaglio nell’abito dello studio commissionato, senza scendere nei
dettagli, si ricavano importanti risultati:

  • Il costo di investimento iniziale (Capex) rappresenta, per un piccolo supermercato, una voce preponderante anche nel medio periodo. Proiettando sui 15 anni l’importanza tende ovviamente a ridimensionarsi
  • I costi di manutenzione sono sempre una voce sensibile che si può ridurre, come impatto sui 10 anni, scegliendo soluzioni, come gli HFO, che possono essere seguite da una vasta pletora di frigoristi qualificati abituati a lavorare da decine di anni con i precedenti HFC
  • I consumi elettrici per refrigerazione TN e BT per un piccolo supermercato rappresentano quasi il 60 % dei costi energetici totali e sono la voce sulla quale è relativamente più facile intervenire con l’adozione delle tecnologie disponibili e di cui stiamo parlando

Sintetizziamo in un grafico di facile comprensione questi risultati, nella FIG. 4. Gli istogrammi accumulano i 3 costi, ovvero investimento, energia e manutenzione. Nei costi di manutenzione sono stati inseriti anche i costi di acquisto annuali di gas refrigeranti nell’assunzione di perdite medie pari a 8 % annuo. Questa è una sovrastima conservativa soprattutto per i gas a madia pressione, come gli HFO (p.es. R455A, Solstice® L40X) laddove il controllo fughe gas è efficace e sempre più limitato. Questa stima è invece da rivedere nel caso della R744 (CO 2 ) che manifesta fughe gas fragorose e di difficile contenimento.

[FIG. 4]: Risultati dello studio riassunti in un grafico riportante i costi totali di gestione impianto su 10 anni (T.C.O. 10)
Secondo studio di General Gas Academy: ulteriore miglioramento dell’efficienza energetica mediante l’applicazione di un circuito ausiliario di sotto-raffreddamento

Il secondo studio fatto sulla medesima tipologia di impianto prevede l’aggiunta di un piccolo gruppo frigorifero di potenza decisamente ridotta rispetto al circuito primario adottato nel primo studio. Abbiamo già descritto questa tecnologia in un precedente articolo pubblicato in GDONews in settembre 2021.

In brevissimo, raffreddando il liquido condensato da inviare ai banchi frigo si ottiene un deciso incremento di efficienza termodinamica. In pratica, facendo questo, si userà molta meno energia elettrica a parità di freddo richiesto dalle utenze.

I benefici, ovviamente dimostrati dalla teoria, dalla scienza, e dalla pratica, sono immediati, consistenti (si arriva fino al 20% di diminuzione consumi in certe condizioni) e si osserveranno soprattutto nella stagione calda. Quando non sarà più conveniente avere l’ausilio del sotto-raffreddamento (stagione fredda), il modulo mostrato nello schema a sinistra smetterà di funzionare, il tutto regolato dal cervello elettronico della centrale.

Inoltre, la potenza di refrigerazione che sarà a disposizione dopo la modifica sarà abbondante permettendo al progettista di ridurre le dimensioni dei tubi e la taglia dei compressori. Lo schema è raffigurato in Fig. 5.

[FIG. 5]: Un semplice schema di un impianto (a destra) al quale viene aggiunta una piccola unità di sotto-raffreddamento (a sinistra, non in scala)
Risultati ottenibili con R455A (e R454C)

Mettendo in un grafico ii benefici ottenibili sempre partendo dal primo studio troviamo risultati di grandissimo valore e interesse pratico:

  • Riduzione dei costi di realizzazione dell’impianto frigo primario con dimensioni tubi e scambiatori inferiori, compressori di taglia inferiore
  • Robusto aumento di efficienza energetica nella fase primaverile ed estiva con un risultato complessivo superiore del 10 % considerando anche la parte rimanente dell’anno
  • Costo di realizzazione del piccolo frigo di sotto-raffreddamento che viene in gran parte compensato dalla riduzione del costo del circuito primario
  • Grandi vantaggi nell’applicazione degli HFO di classe A2L, blandamente infiammabili, potendo contenere molto le cariche e rientrando molto facilmente nei limiti EN378, anche in presenza di potenze di refrigerazione richiesta abbastanza robuste

La potenza del circuito ausiliario va calibrata attentamente per evitare di eccedere in un seno o nell’altro. L’elettronica di controllo potrà modulare finemente la dose di potenza da erogare al fine di conseguire una ulteriore ottimizzazione rispetto a quanto già studiato in questa analisi.

[FIG. 6]: Miglioramenti ottenibili con applicazione di sotto-raffreddamento meccanico ausiliario
 

 

Per informazioni: s.fedeli@generalgas.it oppure marketing@generalgas.it

 

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