Free cooling o raffreddamento a compressore?
"Free cooling" significa riuscire a soddisfare i requisiti di raffreddamento senza pagare l'elemento che lo produce. In inverno la cosa è ovvia: se si mettono cibi deperibili all'esterno al freddo si utilizza il raffreddamento gratuito offerto dalla natura invece di un frigorifero o di un congelatore. Il free cooling può anche essere utilizzato come ausilio nell'abbassamento della temperatura di un mezzo di raffreddamento senza dover ricorrere ad altri mezzi, con il conseguente risparmio di energia.
L'aria fredda esterna è una fonte gratuita di raffreddamento
Il free cooling può essere utilizzato sia per gli impianti ad acqua che ad aria. Nella sua forma più semplice, l'aria esterna viene utilizzata nei sistemi ad aria in cui è installato un recuperatore di calore per il trattamento dell'aria esterna. Per garantire un funzionamento ottimale, la temperatura esterna non deve superare i 16 °C.
Se un sistema ad acqua impiega un chiller, il recuperatore di calore per l'aria esterna è integrato nel chiller tra i circuiti del mezzo di raffreddamento e del fluido di raffreddamento. A fronte di una temperatura esterna data, tutta l'acqua viene raffreddata dall'aria esterna (= free cooling) invece che dal chiller. La commutazione tra il chiller e il free cooling avviene generalmente a circa 10 °C.
Il raffreddamento di quartiere è la forma più diffusa
Il raffreddamento può anche essere distribuito, sotto forma di raffreddamento di quartiere, a complessi di uffici, centri commerciali o altre grandi proprietà da parte di aziende di servizi di grosse dimensioni. Questo tipo di raffreddamento può provenire da fonti gratuite come un lago freddo, oppure l'energia del riscaldamento di quartiere può essere utilizzata a livello locale per produrre acqua fredda, che a sua volta genera la giusta temperatura nelle unità comfort per l'aria di ventilazione del sistema.
Il raffreddamento a compressore: il metodo classico
Da molto tempo ormai il compressore rappresenta lo strumento impiegato per raffreddare ed è ciò a cui ci si riferisce quando si parla del raffreddamento di macchine. I chiller a compressore sono molto flessibili quando si tratta di raffreddare un edificio. L'aria di raffreddamento può essere fornita alla batteria di raffreddamento di un'unità di trattamento dell'aria oppure a travi fredde posizionate nelle singole stanze.
Tutti i chiller si basano su un circuito chiuso riempito di refrigerante. Quando un compressore aumenta la pressione del mezzo di raffreddamento, esso si riscalda ed evapora sotto forma di gas. Quando il mezzo passa da un recuperatore di calore/condensatore, si raffredda e condensa tornando al suo stato liquido. Successivamente, quando il fluido passa da una valvola di espansione, si ha una rapida caduta di pressione che raffredda il mezzo di raffreddamento. Il fluido poi passa da un altro recuperatore di calore, che va sotto il nome di evaporatore. Al suo interno, la bassa temperatura del mezzo di raffreddamento viene trasferita a un fluido di raffreddamento (acqua o aria) che infine dirige il fresco dove è necessario.
La pompa di calore è un compressore di raffreddamento al contrario
Il condensatore del sistema può essere installato all'esterno e viene quindi refrigerato dall'aria esterna, oppure all'interno, dove viene raffreddato da un circuito idronico, a sua volta raffreddato esternamente. In altre parole, l'energia elettrica che alimenta il compressore trasferisce il calore da dentro a fuori, ad esempio all'esterno. Con una pompa di calore accade l'opposto: il calore viene trasferito dall'aria esterna all'abitazione e la temperatura dell'aria esterna scende. Qui, il fluido di riscaldamento equivale al fluido di raffreddamento o al mezzo di raffreddamento.