Dimensionamento linee gas/liquido impianti VRF

[shinobi9]

Buongiorno,
vorrei sapere se esiste una procedura standard per dimensionare le linee frigorifere (gas e liquido) di un impianto VRF. Di solito lo si fa dai siti dei fornitori che mettono a disposizione dei software specifici ma vorrei capire se esiste un metodo fattibile anche a mano. Bisogna ragionare sul ciclo frigorifero, calcolare le entalpie e da lì le portate e i diametri?
grazie

[ponca]

I diametri dipendono dalla configurazione dell'impianto (giunti/collettori) e dagli indici delle unità collegate per ogni tratto, di solito sui manuali tecnici c'è qualche specifica che permette di dimensionare le tubazioni abbastanza facilmente, soprattutto per impianti semplici.
Ma in ogni caso è sempre necessario verificare in base agli schemi frigoriferi/elettrici forniti dall'ufficio tecnico del fornitore.

[NoNickName]

Bisogna calcolare le varie portate alle varie condizioni, e poi vedere le perdite di carico massime e minime e le velocità del gas.
Bisogna verificare anche che, a quelle velocità, l'olio ritorni a tutte le condizioni.
Se non hai un programma di calcolo, è difficile.

[shinobi9]

Ok grazie, dovrò usare un software!!
Ho iniziato a studiarmi lo schema di una unità esterna..in pratica è una pompa di calore con "subcooler" che se ho ben capito si installa a valle del condensatore per sottoraffredare il fluido e aumentare l'efficienza. Ho provato a tracciare negli schemi i "flussi" di gas e liquido..(scusate è fatto veloce su paint). Non so so se va bene perchè forse ho fatto qualche errore, soprattutto sul caso estivo. Vi allego i disegni! vorrei un feedback su cosa ne pensate e se dove ho sbagliato. Grazie!

[Esa]

Questi impianti sono, di fatto, monopolizzati dal produttore. Si è obbligati ad affidare tutto a lui, compresi i costi post-vendita (stratosferici ...).
Ma devi progettare un impianto o costruire (e vendere) sistemi VRF ?
A parte i diametri (hai già ricevuto risposta), quel che conta è il sistema di controllo ...

[shinobi9]

Ok grazie a tutti, mi piacerebbe sapere quale software può essere utilizzato!
Comunque non devo costruirli e poi venderli ma mi piace cercare di capire anche lo schema della macchina, in generale trovo più interessante gli aspetti costruttivi che energetici quindi avere le competenze per costruirli non mi dispiacerebbe ma non credo che avrò mai modo
Per il sistema di controllo, parlando genericamente di macchina VRF avrei alcuni dubbi.
In pratica cercando in internet ho trovato che generalmente si utilizza in corrispondenza delle unità interne una valvola di espansione elettronica che apre, quando ho un deltaT importante tra temperatura di set point e temperatura ambiente misurata, e fa in modo da regolare la portata tale che il surriscaldamento resti costante (o il sottoraffreddamento in inverno). Infatti per misurare il surriscaldamento ci sono 2 sensori di temperatura sul ramo del liquido in ingresso all'evaporatore e sul ramo del gas in uscita. Il surriscaldamento infatti deve esserci per evitare liquido al compressore ma non deve essere troppo alto in quanto avrei assoribimento ( es in estate) di calore sensibile che poco serve e in più fa diminuire la densità del gas.
La cosa che mi destabilizza è che in tutti i testi che ho letto non viene mai detta una frase che a mio parere sarebbe fondamentale da dire (e che non so se è giusta a questo punto ), ovvero che tarare la portata tale da mantere lo stesso surriscaldamento equivale a dire che taro la portata in modo tale da assorbire l'incremento del carico ambiente. Cioè la logica del controllo è questa? (esempio caso estivo con una sola unità interna):
- ho un certo surriscaldamento iniziale dTs per un dato carico Q
- il carico aumenta di dQ => questo provocherebbe un riscaldamento sensibile del fluido nell'evaporatore e quindi un ulteriore surriscaldamento rispetto al caso iniziale, pari a : dTs'=dQ/g con g=portata circolante nella macchine.
- a questo punto però (venendo rilevata dal controllore una differenza di temperatura tra ambiente e set point a causa di un incremento di carico ) la EEV viene aperta e si fa passare una portata ulteriore pari a dg=dQ/dTs' in modo tale da mantenere costante il surriscaldamento a dTs e allo stesso tempo assorbire l' eccesso di carico dQ.
- l'inverter del compressore regola il numero di giri in modo da adattare la portata a quella richiesta dalla unità interna.

che ne pensate?

grazie

[NoNickName]

Le cose stanno in maniera un po' diversa. Hai capito il senso generale, ma non la logica di regolazione.
L'inverter regola sulla differenza tra setpoint e temperatura ambiente.
La termostatica elettronica regola per mantenere costante la differenza di temperatura tra la temperatura corrispondente alla pressione di aspirazione e la temperatura di aspirazione.
Tra la due regolazioni non c'è legame "digitale", ma unicamente termofisico, e cioè è naturale che all'aumentare della portata di refrigerante, diminuisca anche il surriscaldamento, perchè quanto più alta è la portata del refrigerante all'evaporatore, tanto meno si riscalderà dopo lo scambio.
Ma attenzione, il surriscaldamento potrebbe anche essere causato da presenza di brina all'esterno (in inverno) o insufficiente carica di refrigerante (d'estate).

[ponca]

Ok grazie a tutti, mi piacerebbe sapere quale software può essere utilizzato!

Per sistemi daikin il software daikin, per sistemi mitsubishi il software mitsubishi e così via.
Per il dimensionamento delle tubazioni è fondamentale attenersi alle specifiche previste dal costruttore piuttosto che eseguire un calcolo vero e proprio.

[simcat]

Ok grazie a tutti, mi piacerebbe sapere quale software può essere utilizzato!

Per sistemi daikin il software daikin, per sistemi mitsubishi il software mitsubishi e così via.
Per il dimensionamento delle tubazioni è fondamentale attenersi alle specifiche previste dal costruttore piuttosto che eseguire un calcolo vero e proprio.

Concordo 100%

[shinobi9]

Grazie a tutti!
NoNickName grazie del chiarimento, mi aveva confuso la frase dell ashrae handbook " The compressor adjust to match the total system load by varying the refrigerant flow as demanded by the indoor units"
Quindi sostanzialmente siamo d'accordo nel dire che ad esempio nel caso estivo mantenendo costante il surriscaldamento automaticamente si assorbono gli "eccessi di calore" dati dalla variazione del carico ambiente no? è proprio in quel modo che assorbo gli aumenti del carico..?

[NoNickName]

No, il surriscaldamento è un valore diagnostico puramente intrinseco al ciclo frigorifero, e ha solo una limitata relazione con il carico termico ambiente.
O meglio, in un ciclo frigorifero statico, a portata costante, e senza valvola termostatica, il surriscaldamento sarebbe proporzionale al carico termico. Tuttavia questa condizione è del tutto improbabile.
L'assorbimento di calore è dovuto alla variazione di entalpia del fluido frigorifero. Ma l'entalpia di evaporazione è per la stragrande maggiorparte proporzionale alla portata di massa e, molto meno, alla temperatura di inizio e fine cambio di stato.

[shinobi9]

ok, viene diagnosticato e si dovrebbe mantenere costante no? fino a qui non dovrebbero esserci dubbi dato che lo dice l'ashrae handbook.
Capisco quando dici che è intrinseco al ciclo, se aumenta il carico di dQ e non varia la portata ho dTs=dQ/g con dTs= aumento del surriscaldamento..che intendi per "improbabile"? mi sembra certo che avvenga nelle condizioni sopra.

L'assorbimento di calore è dovuto alla variazione di entalpia del fluido frigorifero. Ma l'entalpia di evaporazione è per la stragrande maggiorparte proporzionale alla portata di massa e, molto meno, alla temperatura di inizio e fine cambio di stato.

Io sto dicendo il contrario nel senso che secondo me il surriscaldamento è costante e il carico viene assorbito con la portata. Poi che intendi per temperatura di inizio e fine cambio di stato? nel cambio di stato resta costante..al massimo di fine surriscaldamento.

[NoNickName]

che intendi per "improbabile"?

E' improbabile che una macchina moderna, nel caso di specie, non abbia la valvola termostatica e sia a portata costante.

Poi che intendi per temperatura di inizio e fine cambio di stato? nel cambio di stato resta costante..al massimo di fine surriscaldamento.

No, il cambio di stato avviene ad una determinata temperatura iniziale, corrispondente alla pressione di evaporazione per quel gas frigorigeno. La temperatura finale è pari alla temperatura corrispondente alla pressione di evaporazione più il surriscaldamento. Tuttavia la pressione di evaporazione (e quindi la temperatura corrispondente) non è costante per tutti i cicli frigoriferi e per tutte le condizioni di funzionamento.

[shinobi9]

No, il cambio di stato avviene ad una determinata temperatura iniziale, corrispondente alla pressione di evaporazione per quel gas frigorigeno. La temperatura finale è pari alla temperatura corrispondente alla pressione di evaporazione più il surriscaldamento. Tuttavia la pressione di evaporazione (e quindi la temperatura corrispondente) non è costante per tutti i cicli frigoriferi e per tutte le condizioni di funzionamento.

ok che il cambio parte dalla temperatura corrispondente alla pressione di evaporazione e finisce con la temperatura finale del surriscaldamento, ma per definizione il cambio di stato finisce alla stessa temperatura di quando inizia..poi se si surriscalda è perchè ha finito di cambiare stato e prende calore sensibile. Intendevo questo.

[NoNickName]

Intendevo questo.

Siamo d'accordo.

[shinobi9]

Grazie mille NoNickName!

Ho pure una curiosità questa volta molto più "pratica"..se si usa come refrigerante l' R410a o l'R32 in un edificio industriale con rischio di incendio come ci si deve comportare? mi è stato detto ( secondo me cavolata enorme) che se l edificio è a rischio incendio ( ma ha un suo impianto antincendio eh..)i tubi con il refrigerante non possono entrare nell'edificio.

[NoNickName]

Grazie mille NoNickName!

Ho pure una curiosità questa volta molto più "pratica"..se si usa come refrigerante l' R410a o l'R32 in un edificio industriale con rischio di incendio come ci si deve comportare? mi è stato detto ( secondo me cavolata enorme) che se l edificio è a rischio incendio ( ma ha un suo impianto antincendio eh..)i tubi con il refrigerante non possono entrare nell'edificio.

L'R410 è in classe A1, non infiammabile, quindi può essere utilizzato ovunque, salvo il fatto che è stato bandito a causa del suo potenziale di riscaldamento globale.
L'R32 è in classe A2L, blandamente infiammabile, può essere utilizzato ovunque a patto che la carica massima sia determinata come segue: sulla base del LFL (lower flammability limit limite di infiammabilità più basso) del refrigerante, della superficie e dell’altezza dell’unità interna si determina la carica massima:
M = 2.5 x LFL^1.25 x h x √A
M = carica massima, Kg
LFL: limite di infiammabilità più basso, kg/m3
H = altezza dell’unità, m, (0,6 per il montaggio a pavimento, 1,0 per finestra, 1.8 per parete, 2.2 per il soffitto)
A = superficie, m2

Ad esempio, un sistema split di condizionamento dell’aria con un’unità interna montata a soffitto in una stanza di 9 m di lunghezza per 5.5 di larghezza che usa refrigerante R32, la carica massima ammessa M= 2.5x0.307^1.25x2.2x√(9 x 5.5) = 8.84 kg
Le installazioni ATEX fanno eccezione sempre, e va fatta una valutazione a sè.

Per gli impianti industriali, la regola è più complessa, e in generale si seguono le restrizioni della EN378-4, avendo la cautela di analizzare anche l'ubicazione delle componenti del sistema di refrigerazione (sopra o sotto terra, con occupazione umana oppure no).

[shinobi9]

Grazie infinite NoNickName..risposta preziosa.
Unica cosa per l'R410a leggevo che diventa obbligatorio toglierlo nel 2025 e ancora si potrebbe tenere..?
Ho avuto modo di parlarne con un vigile del fuoco per il discorso del gas e in sostanza mi ha confermato quanto mi avevi riportato.
Solo che lui mi ha detto che il problema è piccolo perchè anche qualora la macchina avesse una perdita..e poi ha detto qualcosa relativamente al fatto che avrei depressione e il fluido non uscirebbe.
Forse devo pensarci meglio ma non mi torna.
Innanzi tutto vedendo nel diagramma P-h dell'R410 a, alla pressione atmosferica e a 20 °C è allo stato gassoso, quindi qualora ci fosse una falla andrebbe alla pressione atmosferica e sarebbe interamente gassoso.
Inoltre sempre dallo stesso diagramma, ammettendo che la macchina funzioni tra -20 °C e +50°C si passerebbe da 4 bar a più di 20 bar..nettamente sopra la pressiona atmosferica. Quindi il discorso della depressione o l'ho capito male o non mi torna..

[NoNickName]

Unica cosa per l'R410a leggevo che diventa obbligatorio toglierlo nel 2025 e ancora si potrebbe tenere..?

1° Gennaio 2024, ma le apparecchiature spariranno anche prima di allora.

Quindi il discorso della depressione o l'ho capito male o non mi torna..

Anche a me non torna. In tutte le condizioni ambientali, l'R410 non può che trovarsi pressurizzato.

[shinobi9]

Ok grazie di nuovo!