ITPD20110365A1 - Apparato di refrigerazione - Google Patents

Description

APPARATO DI REFRIGERAZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un apparato per il trattamento di un gas, in particolare destinato ad abbassare il contenuto di umidità in un flusso di aria compressa umida, del tipo includente le caratteristiche menzionate nel preambolo della rivendicazione principale. Nell’ambito degli impianti tecnici per il trattamento dei gas compressi à ̈ noto l’utilizzo di circuiti frigoriferi destinati ad abbassare la temperatura del gas allo scopo di realizzarne la separazione dalla loro componente umida.

Tali circuiti frigoriferi tipicamente comprendono un compressore, un condensatore, un organo di laminazione ed un evaporatore che scambia calore con il fluido da trattare allo scopo di abbassarne la temperatura.

Il controllo dei componenti suddetti si rivela quindi indispensabile per far lavorare il circuito in maniera ottimale anche al variare del carico applicato, inteso come quantità di calore che à ̈ necessario scambiare con il gas da trattare.

Ad esempio, nel caso di circuiti frigoriferi utilizzati in impianti di essiccazione di aria umida, sarà necessario controllare la quantità di calore scambiata dal circuito frigorifero in base alla temperatura ed alla portata dell’aria in ingresso. D’altra parte, à ̈ facilmente comprensibile che in tali applicazioni i parametri dell’aria da trattare possano essere facilmente variabili in base alle condizioni di lavoro o nell’arco della giornata.

I circuiti frigoriferi, che sono dimensionati in funzione del massimo carico richiesto, scambieranno un’eccessiva quantità di calore quando l’impianto opera a carico ridotto.

Tale eccessivo scambio termico comporta principalmente due svantaggi, rappresentati da un eccessivo abbassamento di temperatura nel gas da trattare e, parallelamente, da uno spreco energetico dovuto al fatto che il lavoro del compressore non viene conseguentemente ridotto. A tale proposito, deve essere anche compreso che in tali tipologie di impianto non à ̈ possibile variare liberamente i parametri operativi, quali ad esempio l’aumento di pressione operato dal compressore o gli scambi termici che avvengono nel condensatore e nell’evaporatore, ma questi sono definiti dalle caratteristiche di progetto dell’impianto. Inoltre, non à ̈ nemmeno possibile spegnere e ri-accendere il compressore a brevi intervalli, essendo richiesto un intervallo di tempo non trascurabile dopo l’arresto e la successiva ri-partenza del compressore.

Per sopperire a tali svantaggi, vengono utilizzati circuiti frigoriferi nei quali, in base al raggiungimento di predeterminate condizioni operative, in particolare di temperatura, vengono variate le condizioni operative dell’impianto in maniera da modificare la temperatura o la pressione di ingresso e/o uscita del fluido refrigerante nel tratto di evaporazione, variando quindi di fatto lo scambio termico che ha luogo con il gas da trattare.

Ad esempio, sono noti sistemi che utilizzano un ramo di bypass, che consente di by-passare specifici componenti del circuito frigorifero, in maniera da variare i parametri operativi dell’impianto e limitarne conseguentemente la capacità frigorifera. Tali sistemi sono tipicamente provvisti di un’unità di controllo che attiva il ramo di by-pass al raggiungimento di predeterminate condizioni, in particolare di temperatura, consentendo quindi all’impianto di operare in una condizione di massimo raffreddamento oppure in una condizione di raffreddamento relativamente ridotto.

È evidente che il controllo dei parametri in base ai quali il sistema passa da una condizione operativa all’altra si rivela fondamentale per un funzionamento corretto del sistema.

Infatti, in particolare nei sistemi che prevedono un abbassamento di pressione del gas refrigerante tra l’evaporatore ed il compressore tramite il ramo di by-pass, una regolazione imprecisa delle temperature del sistema potrebbe comportare gravissimi danneggiamenti all’evaporatore. È quindi evidente che, a livello generale, à ̈ necessario evitare che, a causa del passaggio tra le due condizioni operative del circuito frigorifero, vengano raggiunte temperature tali da causare la formazione di ghiaccio in corrispondenza dell’evaporatore/scambiatore, per evitare possibili danneggiamenti.

Una seconda soluzione à ̈ descritta nella domanda di brevetto EP 1 630 497, che propone di variare, in funzione della temperatura del gas da trattare, la velocità di un ventilatore associato al condensatore. In questo modo, rallentando il ventilatore, la condensazione avviene a temperatura maggiore, con un conseguente innalzamento termico di tutto il ciclo.

Anche in questo caso à ̈ quindi essenziale avere un controllo preciso del sistema, in particolare della temperatura del gas, affinché sia garantito un funzionamento corretto dell’impianto.

Il problema tecnico alla base della presente invenzione à ̈ quello di fornire un apparato per l’essiccazione di gas strutturalmente e funzionalmente concepito così da consentire di ovviare agli svantaggi sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema à ̈ risolto dall’apparto secondo la rivendicazione 1 e dal metodo secondo la rivendicazione 13. La presente invenzione presenta alcuni rilevanti vantaggi.

Il vantaggio principale consiste nel fatto che l’apparato secondo la presente invenzione consente di controllare la temperatura del gas da trattare, conseguendo al tempo stesso una riduzione dei consumi energetici, senza richiedere componenti aggiuntivi rispetto agli impianti noti costruttivamente complessi o costosi.

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità d’impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo. Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

le figure 1A ed 1B sono rispettivamente un vista prospettica ed una vista laterale che illustrano un dispositivo di essiccazione di gas umido utilizzato in associazione all’apparato per la refrigerazione di un fluido di processo secondo la presente invenzione; la figura 2 à ̈ un’illustrazione schematica di un apparato per la refrigerazione di un fluido di processo e del dispositivo di essiccazione ad esso associato secondo la presente invenzione;

la figura 3 à ̈ un grafico che riporta un valore di temperatura del gas da trattare in funzione del tempo e che illustra il funzionamento dell’apparato secondo la presente invenzione; e

la figura 4 à ̈ un’illustrazione schematica di una seconda forma di realizzazione dell’apparato per la refrigerazione di un fluido di processo secondo la presente invenzione.

Con riferimento inizialmente alle figure 1A e 2, un apparato per la refrigerazione di un fluido di processo à ̈ indicato schematicamente nel suo complesso con il numero 100, ed à ̈ destinato ad essere utilizzato in associazione con un dispositivo essiccatore 10 per il trattamento di gas compresso da deumidificare.

Il dispositivo essiccatore 10 Ã ̈ illustrato nelle figure 1A ed 1B e comprende un ingresso 101 ed un'uscita 102 dell'aria o di altro fluido da trattare, che si muove lungo un percorso definito essenzialmente da un tratto orizzontale 103 ed un tratto verticale 104 del dispositivo 10.

Lungo il tratto verticale 104, il dispositivo 10 comprende uno scambiatore di calore 11, nel quale l'aria scambia calore con un fluido di processo proveniente dall'apparato 100. A tale scopo il dispositivo essiccatore 10 presenta, lungo il tratto verticale 104 un ingresso 41 ed un'uscita 42 del fluido di processo, disposti in maniera tale che i due flussi del fluido di processo e del gas da trattare siano in controcorrente ed effettuino uno scambio termico. Si noti inoltre che lo scambiatore di calore formerà una parte comune con l'apparato 100, in cui, a seguito dello scambio termico tra gas da trattare e fluido di processo svolge la funzione di un evaporatore, indicato con il numero di riferimento 4. All'uscita 11B dallo scambiatore il gas sarà quindi raffreddato portandolo al punto di rugiada richiesto, per essere inviato ad un separatore di condensa 12, nel quale viene separata la componente umida presente nel gas da trattare.

All'uscita dal separatore di condensa 12, il gas segue un percorso di ritorno, per essere inviato in scambiatore gasgas 103 a sviluppo prevalentemente orizzontale, dove ha luogo un ulteriore scambio termico tra il flusso di gas in ingresso ed il flusso in uscita.

L'apparato per la refrigerazione del fluido di processo à ̈ quindi illustrato schematicamente in figura 2. Come precedentemente accennato l'apparato 100 secondo la presente invenzione consente di refrigerare un fluido di processo, che viene sfruttato nel dispositivo essiccatore 10 per far raggiungere un punto di rugiada prestabilito al gas da trattare.

È comunque evidente che i medesimi concetti che saranno descritti a seguire potranno essere utilizzati anche per differenti applicazioni.

L'apparato 100 à ̈ formato da un circuito del fluido di processo lungo il quale sono disposti in successione un compressore 1, un condensatore 2, un primo organo di laminazione 3 ed l’evaporatore 4. Tali componenti sono collegati da rispettivi tratti di collegamento 11, 12, 13, 14, 15, lungo i quali il fluido di processo viene fatto circolare.

Si può osservare come i componenti suddetti formano un circuito frigorifero. Il fluido di processo, ad esempio un fluido frigorifero quale l'R134a, viene compresso nel compressore 1, portandolo ad un valore di pressione p1e successivamente portato ad una condizione pari o prossima a quella di liquido saturo tramite una condensazione a pressione costante nel condensatore 2. All'uscita dal condensatore il fluido à ̈ soggetto ad una laminazione nell'organo 3, raffreddandosi e portandosi ad una pressione p2.

Il fluido di processo raffreddato viene utilizzato per raffreddare il gas da trattare tramite l’evaporatore 4 che, come illustrato in precedenza, à ̈ associato al dispositivo essiccatore 10, realizzando lo scambiatore di calore 11, come precedentemente illustrato.

Il circuito frigorifero si chiude quindi inviando nuovamente il fluido di processo, che dopo lo scambio termico à ̈ in una condizione di temperatura leggermente superiore a quella di vapore saturo alla pressione p2, al compressore 1.

Oltre ai componenti suddetti, l'apparato 100 comprende inoltre un secondo organo di laminazione 5 disposto in un secondo tratto 14' del percorso di circolazione che collega lo scambiatore 4 ed il compressore 1. In particolare, tale secondo tratto à ̈ disposto in parallelo con il tratto 14 e, come sarà illustrato in maggiore dettaglio a seguire, il fluido di processo potrà essere inviato al compressore 1 principalmente tramite il primo tratto 14 o esclusivamente tramite il secondo tratto 14', essendo soggetto, in quest’ultimo caso, all’azione di laminazione per mezzo del secondo organo di laminazione 5. Si noti che con il termine principalmente si vuole indicare che anche quando il fluido passa attraverso il primo tratto 14, una piccola frazione della sua portata può transitare per il secondo tratto 14'. Tale frazione di portata non sarà però di entità tale da provocare alla portata complessiva del fluido che arriva al compressore una variazione significativa di pressione a seguito della laminazione operata dal secondo organo di laminazione.

Allo scopo di selezionare il tratto di passaggio della frazione principale del fluido, nel tratto 14 à ̈ presente un valvola di comando 50, azionabile tramite un'unità di controllo 6, che quando aperta invia il fluido di processo al compressore 1 sostanzialmente alle condizioni di uscita dallo scambiatore 4, mentre, quando chiusa, interrompe il passaggio nel primo tratto 14, inviando il fluido di processo al compressore dopo un'ulteriore laminazione e, di conseguenza, ad una pressione inferiore rispetto al caso precedente.

L'unità di controllo 6 aziona la valvola di comando 50 in funzione di un parametro caratteristico del livello termico del gas da trattare nel dispositivo essiccatore 10. È evidente che nel caso di differenti applicazioni il parametro considerato può essere differente, purché sia in relazione con i valori di temperatura dell’aria, o altro fluido o gas da trattare, con il quale il fluido di processo scambia calore.

In particolare, il controllo del livello termico del gas da trattare consentirà di monitorare il carico richiesto, inteso come quantità di calore che à ̈ necessario rimuovere dal gas da trattare per ottenerne l'essiccazione nel dispositivo di essiccazione.

Di conseguenza, il parametro caratteristico comprende almeno un valore di temperatura T1, che viene rilevato da una sonda di temperatura 61 disposta in corrispondenza dello scambiatore di calore 4. Preferibilmente, nel presente caso, la sonda 61 à ̈ disposta in corrispondenza di una porzione di ingresso dello scambiatore 11, ovverosia in corrispondenza dell’ingresso del gas da trattare nello scambiatore 11.

In questo modo, quando il carico diminuisce oltre ad un certo livello e, conseguentemente, la sonda di temperatura 61 rileva un valore di temperatura T1 inferiore ad una soglia predeterminata Teb, l'unità di controllo 60 chiuderà la valvola 50, facendo passare il fluido di processo per il secondo organo di laminazione 5.

Conseguentemente viene abbassata la pressione del circuito frigorifero e si ottiene una rarefazione del gas in aspirazione al compressore, una conseguente diminuzione della portata di massa del compressore e conseguente riduzione della capacità frigorifera nell’evaporatore con un paritetico abbassamento della potenza elettrica assorbita dal compressore.

La chiusura della valvola 50 e la conseguente ulteriore laminazione del fluido di processo consente perciò di controllare la temperatura del gas da trattare, evitando che scenda a valori eccessivamente bassi, incompatibili con il dispositivo di essiccazione 10.

Il funzionamento dell'apparato à ̈ quindi illustrato in figura 3.

Quando, a causa di una riduzione del carico termico, la temperatura T1 rilevata dalla sonda 61 scende al di sotto del valore Teb, viene chiusa la valvola 50 ed effettuata la seconda laminazione tramite l'organo 5, effettuando quindi la deviazione del flusso come sopra illustrato e la conseguente perdita di carico aggiuntiva.

Si noti che può essere previsto un intervallo di tempo minimo tm, a partire dall’istante in cui viene raggiunta la temperatura di soglia Teb, durante il quale il fluido viene comunque sottoposto alla perdita di carico aggiuntiva. Questa caratteristica permette di mantenere la valvola chiusa per tale intervallo di tempo minimo tmanche se la temperatura oscilla intorno alla temperatura di soglia Tebsuddetta.

A questo punto, possono configurarsi tre differenti condizioni.

In un primo caso, descritto dalla curva A a tratto continuo, a seguito dell'ulteriore laminazione, la temperatura aumenta nuovamente fino a che la sonda 62 rileva una temperatura T2 superiore ad una seconda temperatura di soglia Teh. Una volta che la temperatura rilevata dalla sonda ha superato tale temperatura Teh, la valvola 50 viene aperta nuovamente e l'apparato 100 lavora nuovamente nelle condizioni nominali di massimo raffreddamento del fluido di processo. Se la temperatura, a seguito del ripristino di tale condizioni di funzionamento ritorna al di sotto della temperatura di soglia Teb, la valvola verrà nuovamente chiusa, riportando l'apparato nelle condizioni sopra illustrate di minor raffreddamento del fluido.

In questo modo si può avere un passaggio ciclico tra le due condizioni di lavoro dell'apparato 100.

Si noti che il compressore rappresenta complessivamente l’organo meccanico critico dell’apparato. Se esso fosse azionato ciclicamente con elevata frequenza, il compressore sarebbe soggetto ad un rapido deterioramento con diminuzione anche drastica della sua vita utile complessiva. Al contrario, l’eventuale ciclicità di apertura / chiusura della valvola 50, anche con frequenze relativamente elevate, non comporta alcun problema di funzionamento del compressore né alcun rischio di danneggiamento dell’apparato.

Nel secondo caso, descritto dalla curva B tratteggiata, dopo il superamento del valore di soglia Tebil carico termico à ̈ talmente ridotto da provocare un ulteriore abbassamento di temperatura.

Quando la sonda T1 rileva una temperatura di soglia Tcbil compressore viene spento e, di conseguenza, si ottiene un aumento di temperatura, fino al raggiungimento della temperatura Tchrilevata dalla sonda T2, oltre la quale il compressore viene nuovamente attivato nelle condizioni di massimo raffreddamento o di raffreddamento parziale.

Si noti che, in questo caso il tempo richiesto affinché avvenga il salto termico tra la temperatura di spegnimento del compressore Tcbe la temperatura di successiva riaccensione Tch, anche alla luce delle condizioni di basso carico del sistema alle quali si può raggiungere la temperatura Tcb, à ̈ sufficiente a consentire il ciclo di spegnimento/accensione del compressore.

In un terzo caso, descritto dalla curva C a linea puntotratto, una volta raggiunta la temperatura Tebdi attivazione della valvola 50, il sistema si mantiene ad una temperatura pressoché costante, al di sotto di una ulteriore temperatura di soglia Tob, compresa tra la temperatura Tebdi attivazione della valvola e la temperatura Tcbdi spegnimento del compressore. In questo caso, il carico richiesto al sistema à ̈ comunque ridotto, non essendoci aumento di temperatura a seguito del passaggio alla modalità di minor raffreddamento ma, a differenza del caso precedente, non sufficientemente ridotto da provocare un ulteriore abbassamento di temperatura.

Tuttavia, se tale condizione si mantiene sufficientemente a lungo, in particolare per un tempo superiore ad un predeterminato intervallo tob, si può presupporre che il carico sia sufficientemente ridotto da poter spegnere il compressore. Tuttavia, prima di procedere allo spegnimento, superato l’intervallo tob, viene disattivata la valvola 50, causando un ulteriore abbassamento di temperatura fino a raggiungere la temperatura Tcbdi spegnimento del compressore e procedere analogamente al caso precedente. Oltre a tali soglie, il sistema prevede anche un limite inferiore di temperatura Tcl, che, se rilevato dalla prima o dalla seconda sonda di temperatura, provocherà lo spegnimento istantaneo del compressore 1 fino al raggiungimento della temperatura di soglia di riaccensione del compressore Tch.

Con riferimento alle figure 1A ed 1B, si noterà che la prima sonda di temperatura 61 à ̈ collocata in un pozzetto di misurazione 610 applicato su una parete dello scambiatore di calore 11 e serve a rilevare che la temperatura di parete rimanga al di sopra di 0° per evitare il congelamento della condensa. È evidente che il pozzetto di misurazione potrà essere semplicemente saldato o fissato in maniera equivalente alla parete dello scambiatore, oppure potrà essere ricavato direttamente nella struttura dello scambiatore, tramite un’apposita lavorazione.

Secondo una forma di realizzazione preferita, l’evaporatore à ̈ del tipo “plate-fin†, ovverosia realizzati tramite una pluralità di piastre 12 sovrapposte e alternate ad un gruppo di alette corrugate o, in alternativa, del tipo “bar and plate†. Esso à ̈ pertanto intrinsecamente dotato di una massa metallica che sviluppa una certa capacità termica, ovvero una massa termica ancorché di relativamente piccola taglia. È chiaro che una massa termica così ridotta non può far fronte al 90% del carico termico dell’apparato per allungare efficacemente l’intervallo tra due accensioni consecutive del compressore. Essa à ̈ però in grado di far fronte ad una percentuale pur ridotta del carico termico dell’apparato, ad esempio del 10-20%.

Il salto di pressione del gas frigorifero nella seconda laminazione à ̈ scelto in modo tale che la riduzione di potenza frigorifera dovuta alla seconda laminazione sia tale da compensare la “carenza†di massa termica dell’evaporatore rispetto al fabbisogno energetico dell’apparato. In pratica si porta con la seconda laminazione l’apparato a lavorare con una potenza frigorifera pari al 10-20% della potenza originaria (ad elettrovalvola 50 aperta).

L’invenzione si perfeziona nel fatto che, oltre alla prima sonda che “sente†la temperatura di parete dello scambiatore per impedire che essa si abbassi fino alla temperatura di congelamento dell’umidità condensata, cosa che porterebbe al danneggiamento irrimediabile dell’evaporatore, à ̈ prevista una seconda sonda di temperatura 62 posta, lungo il percorso del gas da trattare, a valle dello scambiatore 11 per rilevare un secondo valore di temperatura T2 corrispondente alla temperatura dell’aria trattata.

In particolare, la seconda sonda di temperatura 62 à ̈ disposta all’interno di una porzione di alloggiamento 120 del separatore di condensa 12.

In questo caso, come precedentemente illustrato, il fluido di processo viene inviato al secondo organo di laminazione 5 quando la prima sonda 61 rileva una temperatura T1 inferiore ad una prima temperatura di soglia Teb.Invece, il ripristino delle condizioni di massimo raffreddamento, con il secondo organo di laminazione che viene nuovamente escluso, avviene in funzione della temperatura rilevata dalla seconda sonda 62, in particolare quando questa rileva una temperatura T2 superiore ad una seconda temperatura di soglia Teh.

Si à ̈ riscontrato che il profilo della temperatura dell’aria a valle dell’evaporatore T2 durante il funzionamento sopra indicato varia con ritardo e meno “nervosamente†rispetto alla temperatura di parete T1 dell’evaporatore stesso.

T1 risulta pertanto idonea a controllare la chiusura della valvola 50, con la conseguente attivazione della seconda laminazione, e/o lo spegnimento del compressore – ovverosia va bene come soglia termica inferiore per evitare la formazione di ghiaccio nell’evaporatore – mentre va meno bene per controllare la riapertura della valvola 50 e/o la riaccensione del compressore poiché la temperatura di parete dell’evaporatore sale rapidamente, o comunque più rapidamente della temperatura dell’aria a valle dell’evaporatore. Quindi posso vantaggiosamente utilizzare le temperature rilevate dalla seconda sonda 62 per tali controlli.

In questo modo, si potrà avere un migliore controllo del livello termico del gas da trattare, proprio perché à ̈ possibile avere un’osservazione delle condizioni reali di temperatura nello scambiatore mentre, tramite il rilevamento della temperatura T1, verrebbe rilevato il superamento delle condizioni limite per mantenere chiusa la valvola 50 con un certo anticipo rispetto alle condizioni reali dello scambiatore.

La presenza della seconda sonda di temperatura 62 permette quindi di aumentare l'efficienza dell'apparato.

Si noti infine che il circuito frigorifero può presentare ulteriori tratti, non illustrati in figura, in parallelo con i tratti 14 e 14' e sui quali sono presenti ulteriori organi di laminazione. Tali ulteriori tratti saranno provvisti di rispettive valvole di comando, in maniera da effettuare un'ulteriore laminazione, in caso si voglia prevedere due o più differenti livelli di refrigerazione ridotta per l'apparato 100 ed avere di conseguenza un controllo graduale della potenza frigorifera dell’apparato. Inoltre, deve essere osservato che il metodo di controllo tramite le due sonde di temperatura 61 e 62 potrà essere applicato in qualunque tipologia di apparato per il trattamento di gas umidi in cui il circuito frigorifero à ̈ grado di funzionare in almeno due condizioni di carico termico, una in cui si ha un massimo scambio termico con il gas da trattare ed una seconda in cui lo scambio à ̈ relativamente inferiore.

Infatti, l’unità di controllo 6 potrà essere utilizzata per commutare il funzionamento del circuito frigorifero tra le due condizioni, sempre in funzione delle temperature rilevate dalle due sonde.

Con riferimento alla figura 4, una seconda forma di realizzazione dell’apparato secondo la presente invenzione prevede l’utilizzo di un tratto di by-pass 13' disposto all’uscita del primo organo di laminazione 3, in maniera da escludere parzialmente o totalmente l’evaporatore 4 dal circuito del fluido di processo.

Più precisamente, il tratto di by-pass 13' consente di deviare la portate di flusso di processo in uscita dall’organo di laminazione 3 fino ad una posizione intermedia lungo l’evaporatore 4. In questo modo, lo scambio termico tra fluido di processo e gas avrà luogo lungo un tratto inferiore e, conseguentemente, sarà realizzato un minor scambio termico.

Allo scopo di ottenere la deviazione della portata di fluido di processo la presente forma di realizzazione prevede l’uso di due valvole di intercettazione 50' e 50'', disposte rispettivamente nel tratto di by-pass 13' e a monte dell’evaporatore 4, che vengo utilizzate per alternativamente consentire o impedire il passaggio di fluido nei rispettivi tratti. È evidente che l’unità controllo effettuerà l’apertura di una valvola e la conseguente chiusura dell’altra, allo scopo di selezionare il funzionamento in condizioni di massimo raffreddamento (quando il fluido percorre interamente l’evaporatore) o di raffreddamento ridotto (quando il fluido passa per il tratto 13' e salta una parte di evaporatore o tutto).

La scelta delle condizioni operative dell’apparato avviene in maniera analoga a quanto descritto in precedenza, in funzione delle temperature T1 e T2 rilevate rispettivamente dalla sonda 61 e dalla sonda 62.

L’invenzione risolve quindi il problema proposto, conseguendo al contempo una pluralità di vantaggi, tra cui la possibilità di controllare il livello termico del gas da trattare con una soluzione semplice ed affidabile. Oltre ai vantaggi precedentemente illustrati, deve essere osservato che, rispetto alle altre soluzioni note, l'abbassamento della pressione in ingresso al compressore consente di far lavorare il compressore comunque in condizioni ottimali, senza sprechi energetici, anche quando l'apparato lavora nelle condizioni di raffreddamento ridotto. Inoltre, le condizioni specifiche a cui il compressore lavora in tale condizione permettono di ridurre l'energia assorbita dal compressore, riducendo gli sprechi di energia quando il carico termico richiesto à ̈ ridotto.

In aggiunta, la possibilità di spegnere il compressore periodicamente permette di ottenere un consistente risparmio energetico quando il carico viene particolarmente ridotto o completamente azzerato, nei periodi in cui non vi à ̈ necessità di trattamento del fluido, senza necessità di utilizzare soluzioni costruttive costose.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (100) per il trattamento di deumidificazione di un gas, comprendente un circuito (11, 12, 13, 14, 15) frigorifero di un fluido di processo lungo il quale sono disposti in successione: - un compressore (1); - un condensatore (2); - un primo organo di laminazione (3); - un evaporatore (4) che costituisce uno scambiatore di calore (11) per effettuare uno scambio termico con il gas da trattare in maniera da realizzare una deumidificazione del medesimo, il circuito frigorifero comprendendo: - un tratto di by-pass (13'; 14'), nel quale una portata di fluido di processo può essere deviata allo scopo di ridurre la capacità frigorifera del circuito; e - un’unità di controllo (6) atta a deviare detta portata di fluido di processo in funzione di parametri di temperatura dell’apparato caratterizzato dal fatto che detta unità di controllo (6) comprende una prima sonda di temperatura (61) disposta in corrispondenza di una zona di scambio termico tra il fluido di processo e il gas da trattare ed una seconda sonda di temperatura (62) disposta a valle dello scambiatore di calore (11) formato dall’evaporatore (4), dette sonde (61, 62) essendo preposte alla rilevazione di detti parametri di temperatura.
2. 2. Apparato (100) secondo la rivendicazione 1, comprendente un separatore di condensa (12) disposto a valle dello scambiatore di calore (11) per la deumidificazione del gas da trattare.
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 2, in cui la seconda sonda di temperatura (62) à ̈ disposta all’interno di una porzione di alloggiamento del separatore di condensa (12).
4. 4. Apparato (100) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima sonda di temperatura (61) Ã ̈ collocata in un pozzetto di misurazione (610) realizzato in corrispondenza di una parete dello scambiatore di calore (11).
5. 5. Apparato (100) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima sonda di temperatura (61) Ã ̈ disposta in corrispondenza di una porzione di ingresso (11A) del gas da trattare nello scambiatore di calore (11).
6. 6. Apparato (100) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tratto di by-pass (14') comprende un secondo organo di laminazione (5).
7. 7. Apparato (100) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tratto di by-pass (14') collega lo scambiatore (4) ed il compressore (1).
8. 8. Apparato (100) secondo le rivendicazione 7, in cui detto tratto di by-pass à ̈ disposto in parallelo ad un tratto di collegamento (14) tra scambiatore (4) e compressore (1) che comprende una valvola di comando (50) azionata dall’unità di controllo (6) per selettivamente consentire il passaggio del fluido nel primo tratto di collegamento (14) o inibire tale passaggio, deviando la portata del fluido di processo nel tratto di by-pass (14').
9. 9. Apparato (100) secondo le rivendicazione 8, in cui l’unità di controllo (6) à ̈ operativamente connessa con le sonde di temperatura (61, 62) ed con la valvola di comando (50) per comandare l’apertura/chiusura della valvola di comando (50) in funzione delle temperature (T1, T2) rilevata dalle sonde (61, 62).
10. 10. Apparato (100) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto compressore (1) à ̈ operativamente connesso all’unità di controllo (6), in maniera tale da essere disattivato quando la temperatura (T1) rilevata dalla prima sonda (61) si mantiene inferiore ad un valore di soglia (Tob) per almeno un predeterminato intervallo di tempo (tob) e/o quando la temperatura (T1) scende al di sotto di un ulteriore valore predeterminato (Tcb).
11. 11. Apparato (100) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui con il tratto di by-pass (13') collega un tratto di detto circuito (11, 12, 13, 14, 15) a valle del primo organo di laminazione (3) e l’evaporatore (4) in corrispondenza di una posizione intermedia tra ingresso ed uscita del percorso del fluido operativo lungo l’evaporatore (4).
12. 12. Apparato (100) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui con il tratto di by-pass (13') collega un tratto di detto circuito (11, 12, 13, 14, 15) a valle del primo organo di laminazione (3) ed un tratto di circuito a valle dell’evaporatore (4).
13. 13. Metodo per il controllo di un apparato per il trattamento di deumidificazione di un gas, detto apparato includendo un circuito (11, 12, 13, 14, 15) frigorifero di un fluido di processo, nel quale il fluido viene raffreddato tramite compressione, condensazione, laminazione e successiva evaporazione e comprendente uno scambiatore di calore (11) che scambia calore durante l’evaporazione del fluido di processo con il gas da trattare in maniera da raffreddarlo, in cui lo scambio termico effettuato dallo scambiatore à ̈ variabile a comando in funzione di valori di temperatura (T1, T2) rilevati in corrispondenza di almeno due posizioni distinte, rispettivamente in corrispondenza di una zona di scambio termico tra il fluido di processo e gas da trattare ed a valle dello scambiatore di calore (11), lungo il percorso del gas da trattare.
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui lo scambio termico effettuato dallo scambiatore à ̈ variato sottoponendo il fluido di processo ad una perdita di carica aggiuntiva.
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui detto passo di sottoporre il fluido alla perdita di carico aggiuntiva viene effettuato quando viene rilevata una prima temperatura (T1) in corrispondenza zona di scambio termico tra il fluido di processo e gas inferiore ad una predeterminata temperatura di soglia (Teb).
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui detto passo di sottoporre il fluido alla perdita di carico aggiuntiva viene interrotto quando viene rilevata una seconda temperatura (T2) a valle dello scambiatore di calore (11) superiore ad una seconda temperatura di soglia (Teh).
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 16, in cui detta seconda temperatura di soglia (Teh) Ã ̈ rilevata in corrispondenza di una porzione di alloggiamento di un separatore di condensa (12) del dispositivo essiccatore (10).
18. 18. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 13 a 15, in cui il fluido à ̈ sottoposto alla perdita di carico aggiuntiva per una durata temporale non inferiore ad un predeterminato intervallo di tempo (tm) a partire da un istante in cui viene raggiunta la temperatura di soglia (Teb).
19. 19. Metodo secondo la rivendicazione 18, in cui viene interrotta la compressione del fluido di processo se, successivamente al raggiungimento della temperatura di soglia (Teb) alla quale il fluido viene sottoposto alla perdita di carico aggiuntiva, la temperatura (T1) rilevata dalla prima sonda (61) non subisce alcun innalzamento durante un intervallo di tempo (tob) e/o scende al di sotto di un ulteriore valore di soglia (Tcb).