Tecnologie innovative nella refrigerazione domestica : il compressore lineare

Fridge and refrigerators are estimated to be responsible for the 15% (122 TWh/year) of the total Energy consumption of the European household appliances [1]. Among the many variables and components affecting the total consumption of a refrigerator the most important is the compressor by far. The improvement on the several types of compressors brought to a tremendous decrease in Energy consumption and the research of new technologies can bring to new important results. The Linear compressor works according to an innovative technology where the piston is moved by an electromagnetic force rather than by a mechanical mechanism. The purposes of these Master thesis are: 1) To describe and compare the advantages and disadvantages of the different kind of compressors that are now used in the domestic refrigeration and to unveil a completely new one, the Embraco Linear compressor, that is claimed to guarantee important results. The Linear compressor’s performances are then tested in the laboratory. 2) To analyze a new element that should reduce the energy consumption of the refrigerators. This component is the Block Valve, an innovative device that helps to totally segregate the high pressure portion of the circuit (the condenser) from its low pressure portion (the evaporator). 3) To propose a sizing strategy for the design of the capillary tube focusing on the reduction of the energy consumption of the refrigerator. In order to better compare the performances of the Linear compressor with those of a standard reciprocating one, a design of the circuit is needed, particularly focusing on the capillary tube. This Master Thesis has been developed from March to November 2014 in Cassinetta di Biandronno, where is located the R&D center of Whirlpool S.r.l., that also owns Embraco, the largest manufacturer of hermetic compressors in the world, that has recently designed and developed the Linear Compressor.

I frigoriferi ed I congelatori hanno un consumo energetico che si stima essere pari a circa il 15% (122 TWh/anno) del consumo totale degli elettrodomestici casalinghi in Europa [1]. Fra le variabili ed i componenti che concorrono a determinare il consumo energetico di un frigorifero domestico senza dubbio il compressore ricopre un ruolo primario. La continua ottimizzazione dei compressori ha portato ad una drastica riduzione del consumo energetico e la ricerca di nuove tecnologie può portare a nuovi importanti risultati. Il compressore Lineare sfrutta una tecnologia innovativa in cui il pistone si muove grazie ad una forza di natura elettromagnetica invece che essere mosso da un sistema di tipo meccanico. Gli scopi di questa tesi sono: 1) Descrivere e confrontare i vantaggi e gli svantaggi delle tipologie di compressori oggi disponibili nella refrigerazione domestica e presentarne una nuova, quella del compressore Lineare di Embraco, che dovrebbe consentire di raggiungere importanti risultati prestazionali. Il compressore viene poi testato in laboratorio per la verifica delle prestazioni. 2) Analizzare un nuovo elemento circuitale che dovrebbe ridurre il consumo energetico dei frigoriferi domestici. Questo componente è la Block Valve, un nuovo strumento che serve a separare idraulicamente la zona ad alta pressione del circuito (il condensatore) dalla zona a bassa pressione (l’evaporatore), 3) Proporre una strategia per il dimensionamento del tubo capillare con l’obiettivo della riduzione del consumo energetico del sistema frigorifero. Al fine di confrontare le performance del compressore Lineare con quelle di un compressore alternativo tradizionale, è stato riprogettato il circuito termodinamico, con particolare attenzione per il tubo capillare. La presente Tesi di Laurea è stata sviluppata in un periodo compreso tra Marzo e Novembre 2014 a Cassinetta di Biandronno, dove è sito il centro di ricerca e sviluppo di Whirlpool s.r.l., società cui appartiene Embraco, il maggiore produttore di compressori ermetici nel mondo che ha recentemente progettato e sviluppato il nuovo compressore Lineare.