L’iniezione di vapore nei compressori scroll

Negli ultimi anni si è affacciata una tecnologia che consente di ottimizzare il ciclo del gas refrigerante in macchine frigorifere con compressore scroll.

Si tratta dell’iniezione di vapore in testata al compressore: una porzione del refrigerante in fase liquida, in uscita dal condensatore, viene deviata dal circuito principale e passa attraverso una valvola di espansione, che ne diminuisce la pressione e la temperatura; questa porzione di gas passa in seguito in uno scambiatore (detto economizzatore) all’interno del quale scambia calore con il liquido del circuito principale, sottoraffreddandolo ulteriormente. Il vapore surriscaldato viene quindi iniettato a una pressione intermedia nel compressore scroll.

Nelle figure sono rappresentati un ciclo frigorifero con iniezione di vapore, e la sua trasposizione sul diagramma  p-H.

L’utilizzo di questa tecnologia porta alcuni vantaggi:

1) Grazie al sottoraffreddamento, l’entalpia in ingresso all’evaporatore diminuisce, aumentando quindi la capacità dell’evaporatore stesso di prelevare calore dalla sorgente; questo aspetto risulta particolarmente incisivo quando la temperatura della sorgente esterna è molto bassa. Di conseguenza, a parità di capacità, si può utilizzare un compressore di cilindrata inferiore, con tutti i benefici che questo comporta

2) Questa maggiore capacità dell’evaporatore consente di ridurre le dimensioni del circuito e la quantità di refrigerante

3) Il compressore di cilindrata inferiore induce una perdita di carico minore nella fase di aspirazione

4) La porzione di refrigerante che entra nel compressore dal circuito intermedio si trova ad una pressione superiore rispetto a quella in uscita dall’evaporatore, di conseguenza il compressore deve compiere meno lavoro per portare il totale del refrigerante alla pressione necessaria, rispetto allo stesso circuito sprovvisto di linea intermedia per l’iniezione del vapore. Ciò porta ad un aumento del livello di efficienza del circuito frigorifero, e quindi COP migliori per la pompa di calore.

Le pompe di calore Stiebel Eltron aria/acqua di alta gamma sono equipaggiate con un compressore di tipo scroll ad iniezione di vapore, come ad esempio la serie WPL 15/20/25 A(C)(S).