Analisi delle prestazioni di impianti di Solar Heating and Cooling; Giovanni ...
Presentazione Carmine Monti
1. Università degli Studi di Napoli Federico II
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA MECCANICA PER L’ENERGIA E L’AMBIENTE
Dipartimento di Ingegneria Industriale
Scuola Politecnica e delle Scienze di Base
Relatori:
Ch.ma Prof.ssa Rita Mastrullo
Dott. Ing. Alfonso William Mauro
Correlatore:
Dott. Ing. Laura Menna
ANALISI DELL’EFFETTO DELL’INTERAZIONE CON L’UTENTE
E DELLO SBRINAMENTO SUI CONSUMI ENERGETICI DI UN
FREEZER NELLA REFRIGERAZIONE PROFESSIONALE
Candidato
Carmine Monti
Matr. M65/231
4. Refrigerazione Professionale:
(Ristoranti, fast-food)
• Armadi frigo verticali con porte
opache
• Armadi frigo verticali con porte
trasparenti
Refrigerazione commerciale e
professionale Introduzione
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5. Ecodesign
• Progettazione di apparecchiature efficienti dal punto
di vista dei consumi energetici.
Etichettatura energetica
• Assenza norme di riferimento per classificazione
energetica nella refrigerazione professionale e
commerciale
Università degli Studi di Napoli Federico II
Introduzione
6. Ecodesign
• Studi statistici sui consumi
dei dispositivi presenti sul
mercato
Regressione lineare della
popolazione dei dati
disponibili per definire le classi
energetiche di riferimento
Università degli Studi di Napoli Federico II
Stato dell’arte
7. Università degli Studi di Napoli Federico II
Ecodesign
• Studi statistici sui consumi
dei dispositivi presenti sul
mercato
Regressione lineare della
popolazione dei dati
disponibili per definire le classi
energetiche di riferimento
Stato dell’arte
8. Ecodesign
𝑹𝑻𝑬𝑪 = 𝑪𝟏 + 𝑪𝟐 ∗ 𝑨𝑭
𝒌𝑾𝒉
𝒅𝒂𝒚
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C1
[kWh/day]
C2
[kWh/day* 𝒎 𝟐]
Freezer
Verticale, semi-
verticale 1.6 19.1
Orizzontale 4.2 9.8
Frigorifero
Verticale e
semiverticale 9.1 9.1
Orizzontale 3.7 3.5
Stato dell’arte
𝑬𝑬𝑰 =
𝑻𝑬𝑪
𝑹𝑻𝑬𝑪
∗ 𝟏𝟎𝟎
9. Interazione con l’utenza
• Aumento T cella
• Diminuzione della T di evap.
• Consumi più elevati
Apertura delle porte:
• Umidità nell’aria
• Infiltrazioni esterne
Formazione di
brina
Conseguenze dirette:
Sbrinamento
Conseguenze indirette:
Ulteriore Spesa
energetica
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Stato dell’arte
10. Scopo del lavoro
Si vuole mostrare l’influenza sui consumi energetici e
dunque sull’EEI :
dei parametri operativi:
• 𝑁𝑜𝑝 ℎ−1
frequenza di apertura porte
• CC classi climatiche
dei parametri costruttivi:
• Geometria dell’evaporatore
• Cilindrata compressore
Le analisi parametriche sono state condotte tramite un modello
precedentemente sviluppato nel dipartimento di Ingegneria Industriale,
implementato in Matlab e validato sperimentalmente.
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11. Cenni sul Modello
Università degli Studi di Napoli Federico II
Caratteristiche del modello preesistente:
Transitorio
Zero dimensionale per le grandezze misurate nel
vano freezer
Monodimensionale per le grandezze misurate
lungo i ranghi dell’evaporatore
Simula la formazione di brina
12. Cenni sul Modello
Università degli Studi di Napoli Federico II
Caratteristiche del modello preesistente:
Transitorio
Zero dimensionale per le grandezze misurate nel vano
freezer
Monodimensionale per le grandezze misurate lungo i
ranghi dell’evaporatore
Simula la formazione di brina
Integrazioni apportate al modello:
Implementazione di un modello relativo al cibo
Implementazione modello condensatore
Calibrazione del compressore con procedura AHRI
13. Cenni sul Modello
Logica di sbrinamento nel modello
Smart Defrost
Si attiva quando:
Δ𝑇 = 𝑇𝑐- 𝑇𝑒𝑣= 15 K
𝑇𝑐 = 𝑙𝑎 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑢𝑟𝑎𝑡𝑎
nei 15 minuti precedenti nel vano freezer
𝑇𝑒𝑣 = 𝑙𝑎 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑖 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒
nei 15 minuti precedenti nel vano freezer
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14. Cenni sul Modello
Calcolo consumi energetici nel modello:
𝑇𝐸𝐶 = 𝑒 𝑒𝑙 = 0
𝜃𝑡𝑜𝑡
𝑃𝑒𝑙 𝜃 ∗ 𝑑𝜃
0
𝜃𝑡𝑜𝑡
𝑑𝜃
=
𝐸𝑒𝑙
𝜃𝑡𝑜𝑡
𝑘𝑊ℎ
𝑑𝑎𝑦
𝑃𝑒𝑙 = 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟 + 𝑃𝑑𝑒𝑓 + 𝑃𝑎𝑢𝑥 + 𝑃𝑣𝑒𝑛𝑡 [𝑘𝑊]
Il cooling load dell’impianto ovvero il carico termico totale sarà invece:
𝐸𝑐𝑙 = 𝐸 𝑎𝑖𝑟 + 𝐸𝑖𝑛𝑣 + 𝐸 𝑑𝑒𝑓 + 𝐸𝑓𝑎𝑛 + 𝐸 𝑎𝑢𝑥 [𝑘𝑊ℎ]
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15. Risultati
Effetto delle classi climatiche di riferimento CC al variare della frequenza di
apertura porte 𝑁𝑜𝑝 ℎ−1
CC
Tamb
[°C]
𝜑 𝑎𝑚𝑏
[%]
ωamb
[gvap/Kgaria]
CC3 25 60 12
CC4 30 55 14
CC5 40 40 18.8
9
11
13
15
17
19
21
23
0 5 10 15 20 25 30
eel[kWh/day]
Nop [h-1]
Consumo elettrico
CC3
CC4
CC5
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16. Risultati
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0 5 10 15 20 25 30eair[kWh/day]
Nop[h-1]
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0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
0 5 10 15 20 25 30
edef[kWh/day]
Nop [h-1]
Consumo elettrico al variare delle classi climatiche CC e della frequenza di
apertura porte 𝑁𝑜𝑝 ℎ−1
CC3
17. Risultati
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0 5 10 15 20 25 30 35
Δθdefr[min]
Nop [h-1]
Durata del Defrost
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
0 5 10 15 20 25 30 35
θinizio-defr[h]
Nop [h-1]
Frequenza defrost
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Consumo elettrico al variare delle classi climatiche CC e della frequenza di
apertura porte 𝑁𝑜𝑝 ℎ−1
CC3
18. Risultati
INDICE DI EFFICIENZA ENERGETICA EEI al variare delle classi climatiche CC
e della frequenza di apertura porte 𝑁𝑜𝑝 ℎ−1
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19. Risultati
CLASSE CLIMATICA CC3: Effetto dell’umidità relativa f[%] al variare di 𝑁𝑜𝑝 ℎ−1
La buona approssimazione
ottenuta con la regressione
lineare suggerisce il legame:
𝑬𝑬𝑰 = 𝒂 + 𝒃 ∗ 𝑵 𝒐𝒑
Dove si può pensare :
𝑎 = 𝑓(𝑇𝑎𝑚𝑏)
𝑏 = 𝑓(𝑇𝑎𝑚𝑏, 𝜑)
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Eel = 0.2058*Nop + 10.015
Eel = 0.1251*Nop + 10.015
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 5 10 15 20 25 30
EEI[%]
Nop [h-1]
Consumo elettrico giornaliero
Hum 60%
Hum 0%
20. Conclusioni e sviluppi futuri
Conclusioni:
I parametri operativi analizzati 𝑁𝑜𝑝 , 𝑇𝑎𝑚𝑏 , 𝜑 hanno un effetto sia sul carico
termico relativo al ricambio dell’aria, che sulla potenza assorbita per il defrosting.
Dunque influenzano l’indice di efficienza EEI
Sviluppi futuri:
Si suggerisce dunque una modifica nel calcolo dell’indice di efficienza energetica EEI ed in
particolare nel calcolo del consumo energetico di riferimento RTEC che dovrà tener conto
dell’influenza dei parametri 𝑁𝑜𝑝 , 𝑇𝑎𝑚𝑏 , 𝜑
Ottimizzazione dei parametri costruttivi citati in fase di progettazione dell’impianto
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21. Grazie per la cortese attenzione
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