Progettazione, realizzazione ed avviamento di un circuito sperimentale per lo studio di refrigeranti a basso GWP

With the end of the 20th-century, the growing focus on environmental issues and the consequent treaties inherent the world of refrigeration, are pushing the research to focus on low environmental impact substances: refrigerants classified as low GWP (Global warming Potential). Starting from this necessity, a test circuit (water to water vapour compression system) has been designed, dimensioned, built and tested; through the use of R134a in that circuit, the reference conditions were defined in respect of which the performances of new generation refrigerants (such as R1234yf and R1234ze(E)) will be evaluated. The ultimate goal of the research is to consider a possible future substitution of the refrigerants currently in use for air conditioning and refrigeration applications. For experimental purposes, this work lays the foundations for a research project concerning low-index refrigerants GWP used in a given operating area (typical of the residential environment). The phases that lead from the design to the final tests, which represent the reference values, are in fact the first fundamental step for a comparative future study. The system is sized considering R134a as the working fluid operating under certain conditions; these are made to vary in the experimental phase and form the test plan, which will then be repeated with the additional refrigerants considered. In the final phase, the validation of the experimental results carried out is undergone and the reliability from the theoretical point of view is evaluated; the correspondence between the trend of the expected values and that of the results obtained constitutes the proof of the actual correct functioning of the system.

Con la fine del 20° secolo, la crescente attenzione verso questioni ambientali e i conseguenti trattati inerenti il mondo della refrigerazione, spingono la ricerca a concentrarsi su sostanze dannose il meno possibile per l’ambiente, ovvero, i refrigeranti classificati a basso GWP (Global Warming Potential). Partendo da questa necessità, è stato progettato, dimensionato, costruito e collaudato un circuito di prova (a compressione di vapore di tipo acqua-acqua) con il quale, attraverso l’impiego dell’R134a, è stato definito il termine di riferimento rispetto al quale verranno valutate le prestazioni di refrigeranti di nuova generazione, quali R1234yf e R1234ze(E). L’obiettivo finale della ricerca è quello di considerare una possibile futura sostituzione dei refrigeranti attualmente in uso per applicazioni di condizionamento dell’aria e refrigerazione. Ai fini sperimentali, il presente lavoro pone le basi per un progetto di ricerca riguardante i refrigeranti a basso indice GWP impiegati in un determinato ambito operativo (tipico del contesto residenziale). Le fasi che portano dalla progettazione al collaudo finale, che rappresenta i valori di riferimento, costituiscono di fatto il primo passo fondamentale per uno studio comparativo. Effettuato il dimensionamento considerando l’R134a come fluido di lavoro sotto determinate condizioni operative, queste vengono fatte variare in fase sperimentale andando a costituire un piano prove che dovrà poi essere ripetuto con gli ulteriori refrigeranti considerati. Nella fase conclusiva, si procede alla validazione delle prove effettuate andando a valutare i risultati e verificandone l’attendibilità dal punto di vista teorico; la corrispondenza tra l’andamento dei valori attesi e quello dei risultati ottenuti costituisce la prova dell’effettivo corretto funzionamento dell’impianto.