Assorbitori ad ammoniaca: come funzionano?

La parte di raffreddamento del refrigeratore ad assorbimento è paragonabile a quella dei refrigeratori a compressione. Un refrigerante compresso ad alta pressione, nel nostro caso l’ammoniaca, viene condensato in un condensatore e cede calore a un circuito di raffreddamento e infine principalmente all’ambiente. Il refrigerante liquido viene quindi sottoraffreddato in uno scambiatore di calore interno che aumenta l’efficienza del sistema.

Il refrigerante viene quindi espanso da alta pressione a bassa pressione per mezzo di una valvola di espansione. Ciò abbassa la temperatura del refrigerante liquido alla temperatura di evaporazione della bassa pressione. A questa bassa temperatura, il refrigerante assorbe calore da un circuito frigorifero ed evapora. Questo produce la capacità di raffreddamento utile e il refrigerante viene raffreddato.

Il refrigerante evaporato a temperatura ancora bassa viene surriscaldato nello scambiatore interno. In caso di refrigeratori a compressione, il compressore entrerebbe ora in funzione comprimendo il refrigerante in fase vapore dalla bassa pressione all’alta pressione.

Nel caso di refrigeratori ad assorbimento si sfrutta la caratteristica dell’ammoniaca di dissolversi molto bene in acqua. Questo avviene nell’assorbitore. Lì, l’ammoniaca vaporosa viene riunita con la soluzione acquosa povera di ammoniaca, dove l’ammoniaca si dissolve nell’acqua e la concentrazione di ammoniaca della soluzione aumenta. Durante questo processo, il calore viene rilasciato. Tuttavia, maggiore è la temperatura della soluzione, meno ammoniaca può dissolversi nell’acqua. Pertanto, l’assorbitore viene raffreddato. Anche questo calore di scarto viene rilasciato nell’ambiente attraverso il circuito di raffreddamento.

Dopo l’assorbitore c’è una soluzione ricca di ammoniaca che può essere pompata da bassa pressione ad alta pressione con una semplice pompa. A causa dell’incomprimibilità di un liquido, il fabbisogno di potenza di questa pompa è solo una frazione di quello di un compressore di refrigerazione comparabile. Poiché la solubilità dell’ammoniaca in acqua dipende solo dalla pressione e dalla temperatura, l’ammoniaca fuoriesce nuovamente dal liquido anche ad alta pressione se solo la temperatura viene aumentata abbastanza.

A tale scopo, la soluzione ricca viene prima preriscaldata in uno scambiatore di calore in soluzione mediante un recupero di calore interno e quindi trasferita al generatore. L’effettiva energia di azionamento dell’impianto viene immessa in questo generatore. Con il calore di azionamento, che ad esempio proviene da un impianto di cogenerazione , la temperatura della soluzione viene aumentata fino a far evaporare nuovamente l’ammoniaca. Nel separatore, l’ammoniaca in fase di vapore si separa dalla soluzione povera di ammoniaca che scorre verso l’alto verso la parte di raffreddamento del refrigeratore ad assorbimento.

Questa soluzione viene preraffreddata nello scambiatore di calore della soluzione e quindi espansa a bassa pressione nella valvola di espansione prima di essere restituita all’assorbitore.

Assorbitore ad ammoniaca DOPPIO STADIO- Brevetto AGO

Per garantire un’elevata efficienza anche in condizioni di temperatura sfavorevoli, AGO ha studiato e introdotto delle varianti del ciclo di processo brevettate.

In un assorbitore DOPPIO STADIO infatti, aggiungendo una seconda pompa, un secondo generatore, un secondo assorbitore, e una seconda valvola di laminazione, si riesce ad ottenere una differenza di concentrazione tra la soluzione ricca di ammoniaca e quella povera molto più elevata di quanto si avrebbe in un assorbitore monostadio.

Questo si traduce in una maggiore quantità di ammoniaca evaporata e di conseguenza in un maggiore effetto frigorifero utile, oltre ad un minor consumo della pompa di circolazione della soluzione.

La soluzione doppio stadio AGO quindi riesce a garantire elevate efficienze anche lavorando con temperature a bulbo umido dell’ambiente tipiche del territorio italiano (25-27°C).

Alcuni dati tecnici:

Temperatura di mandata del calore termico: ca. Da 90°C a 160°C
Temperatura di ritorno del calore termico: minimo 70°C
Potenza termica: da 200 kW a 3.000 kW
Potenza frigorifera (media annua): ca. Da 100 kW a 1.500 kW
Temperatura di raffreddamento: da +5°C a -40°C
COP (potenza di raffreddamento/potenza di riscaldamento): ca. da 0,4 a 0,6

Per maggiori informazioni:

Aurelio Cinquegrana
Energy Engineering
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