Energy benefit assessment of various refrigeration systems integrated with HVAC units in shopping malls

I centri commerciali sono tra i servizi più energivori, principalmente a causa degli elevati consumi per il riscaldamento, per il condizionamento dell’aria e per la frigoconservazione. Negli ultimi anni sono state adottate molteplici soluzioni innovative sia negli edifici che negli impianti con lo scopo di ridurre il più possibile la domanda di energia e di aumentare l’efficienza energetica dei diversi sistemi. Ciò è stato inoltre motivato dalla necessità di utilizzare refrigeranti a basso impatto ambientale, dando luogo a un diffuso rinnovamento degli impanti. La crescente consapevolezza ambientale e la forte spinta dell’Unione Europea verso l’utilizzo di refrigeranti naturali hanno promosso la diffusione dell’anidride carbonica come fluido di lavoro. I sistemi di refrigerazione a CO2 in climi freddi forniscono prestazioni migliori rispetto alle tradizionali soluzioni che utilizzano refrigeranti sintetici e non eco-compatibili, mentre in climi miti e caldi, a causa della bassa temperatura critica dell’anidride carbonica, i sistemi a R744 lavorano frequentemente in condizioni transcritiche, aumentando considerevolmente i consumi. D’altra parte, le alte temperature raggiunte dalla CO2 negli scambiatori di alta pressione permettono potenzialmente il recupero di grandi quantità di calore a differenti livelli di temperatura in accordo alle diverse esigenze dei supermercati. Questo genera ulteriori opportunità per la diffusione nei climi miti e caldi dell’anidride carbonica come refrigerante. Il recupero di calore e l’integrazione con le unità HVAC possono infatti rendere competitiva sia energeticamente che economicamente la CO2 come refrigerante anche in climi caratterizzati da elevate temperature esterne. In questa prospettiva, la simulazione dinamica di sistemi complessi e le strategie di controllo giocano un ruolo fondamentale nella valutazione delle performance e nella gestione dei diversi componenti. Questo lavoro analizza i potenziali risparmi energetici ottenibili dal recupero di calore da sistemi di refrigerazione ad anidride carbonica in favore degli impianti di riscaldamento e dall’integrazione di tali sistemi con le unità HVAC per supermercati e centri commerciali situati in climi miti e caldi. A tale scopo sono stati sviluppati modelli di simulazione completi dell’edificio commerciale, degli apparecchi per lo stoccaggio e la conservazione degli alimenti, delle unità per il riscaldamento e la climatizzazione dell’aria e dei sistemi di refrigerazione.