Analisi delle prestazioni annuali di una macchina indiretta a R290 e confronto con macchine a R410A

This thesis paper shows the project carried out about the replacing of refrigerant fluids usually used inside vapour compression systems with low-impact substances. In accordance with the policies introduced in order to limit the environmental impact of fluids, low GWP fluids will be used in the next few years. This aspect also implies the use of flammable fluids. Until now, propane represents one of the alternatives to classic refrigerants. Its use as a refrigerant fluid leads to the adoption of indirect configurations, in order to minimize the charge, reducing both the environmental impact and the risk of fires. Starting from the summary data of the thermal loads of a real building, three different invertible heat pumps have been designed. They differ both in the structure of the machine and in the refrigerant used, and they are able to satisfy the thermal comfort required by the same building. The purpose of this work is to simulate the behavior of the three heat pumps during the entire year, analyzing in detail the behavior in the heating and cooling mode, using a calculation code designed and developed specifically for this application. A technical comparison of the annual performance of the heat pumps is set up, highlighting the critical points and analyzing the internal charges and final consumption.

Il presente elaborato di Tesi mostra il frutto di un lavoro volto ad analizzare il tema della sostituzione dei fluidi refrigeranti usualmente utilizzati all’interno dalle macchine a compressione di vapore con fluidi a basso impatto ambientale dal momento che, in accordo con le politiche intraprese, il settore dovrà utilizzare sempre più fluidi a basso GWP. Tale aspetto, implica anche l’utilizzo di fluidi infiammabili. Ad oggi, il propano rappresenta una delle alternative ai refrigeranti classici. L’impiego di propano come fluido refrigerante, spinge ad adottare configurazioni indirette, al fine di minimizzare la carica, abbattendo sia l’impatto ambientale sia i rischi legati alla sua infiammabilità. Partendo dai dati riassuntivi dei carichi termici di un’utenza reale, sono state progettate tre differenti pompe di calore invertibili, che si differenziano sia per struttura della macchina sia per refrigerante utilizzato, in grado di soddisfare il medesimo comfort termico richiesto dall’utenza. Lo scopo del lavoro è quello di simulare il comportamento delle tre macchine durante l’intero arco annuale, analizzando nel dettaglio il comportamento nel periodo di riscaldamento e di raffrescamento, mediante un codice di calcolo ideato e sviluppato appositamente per tale scopo. È impostato un confronto tecnico delle prestazioni annuali delle macchine, evidenziando i punti critici ed analizzando le cariche interne e i consumi finali.