Compressori frigoriferi: tutto ciò che c’è da sapere

Il cuore di ogni sistema di rafrigerazione o pompa di calore

I compressori frigoriferi rappresentano il cuore di ogni sistema di rafrigerazione o pompa di calore. Essi imprimono la circolazione del refrigerante nel circuito, prelevando il vapore refrigerante a bassa pressione e a bassa temperatura per portarlo a valori più elevati, sia di pressione, sia di temperatura.

Le principali tipologie di compressori per la refrigerazione industriale e per la climatizzazione si riassumono secondo il principio meccanico volumetrico e il disegno strutturale:

  • Principio meccanico volumetrico: alternativi a pistoni e rotativi a lame, a paletta, scroll, a vite (monovite o birotore) e centrifughi.
  • Disegno strutturale: ermetici, semiermetici e aperti.

Compressori ALTERNATIVI o a PISTONI

Nei compressori alternativi, uno o più pistoni scorrono nei ripettivi cilindri, similmente ai motori delle automobili, effettuando l’aspirazione e la compressione del gas refrigerante. Ciascun cilindro dispone di valvole di aspirazione e di mandata.

I compressori alternativi sono disponibili in tre diverse soluzioni:

  • ermetici non accessibili, con motore elettrico incorporato e potenze frigorifere comprese tra 1kW e 10kW;
  • semiermetici accessibili, con motore elettrico incorporato e potenze frigorifere comprese tra 160kW e 500kW;
  • aperti accessibili, con un’estremità dell’abero di rorazione a gomiti sporgente all’esterno del carter per essere raccordato al motore elettrico separato. Potenze frigorifere fino a 1200kW.

La variazione del carico frigorifero dei compressori monocilindrici può essere effettuata mediante avviamento/arresto, o, entro rigorosi limiti definiti dal costruttore, mediante variazione di velocità di rotazione impressa dal motore elettrico.

Il carico frigorifero dei compressori pluricilindrici, può essere effettuato mediante scarico progressivo dei cilindri, o, entro rigorosi limiti definiti dal costruttore, mediante variazione di velocità di rotazione impressa dal motore elettrico.

I compressori alternativi sono quelli più comunemente utilizzati nella refrigerazione commerciale e industriale. Le versioni semiermetiche e aperte agevolano le riparazioni in caso di guasto. Secondo le tipologie commerciali, vi sono compressori che possono funzionare con differenti refrigeranti: R410A, R744 (CO2) subcritica e transcritica e R717 in versione aperta.

Compressore frigorifero BOCK

Compressore a pistoni BOCK

Compressori ROTATIVI

I compressori rotativi effettuano la compressione del gas refrigerante mediante, giranti, spirali evolventi e viti, in modo continuativo. Esistono, quindi, diverse tipologie di compressori rotativi:

  • compressori rotativi a lame fisse, mobili o a paletta;
  • compressori scroll a spirale orbitante;
  • compressori a vite monovite;
  • compressori a vite birotori;
  • compressori centrifughi.

Tutti i compressori rotativi si giovano della riduzione del carico frigorifero mediante variazione della  velocità di rotazione dei motori elettrici.

Compressore rotativo a vite J&E Hall

Compressore rotativo a vite J&E Hall

Compressori SCROLL

Sono costituiti da due spirali evolventi, delle quali, una fissa e l’altra rotante eccentrica. Essi sono tutti di tipo ermetico e possono avere potenze frigorifere comprese tra 2,5kW e 70kW. Adatti nelle applicazioni di medi gruppi di refrigerazione e pompe di calore condensate ad aria o ad acqua. I refrigeranti usati nelle ultime generazioni di questi compressori frigoriferi sono, prevalentemente, R410A, R452B, R454B e R32.

Compressore scroll bitzer

Compressore scroll

Compressori A UNA VITE

Sono realizzati con una vite centrale, perfettamente equilibrata, che muove uno o due rotori stellari di compressione. Sono disponibili nella versione semiermetica con motore elettrico incorporato, oppure, nella versione aperta con albero di rotazione della vite sporgente e premistoppa.
Le potenze frigorifere sono comprese tra 100kW e 1500kW. Questi compressori, particolarmente resistenti anche a possibili ritorni di liquido, trovano applicazione nei medi e gandi impianti di refirgerazione industriale e per la climatizzazione in applicazioni su macchine condensate ad aria e ad acqua.
I compressori monovite possono funzionare con differenti refrigeranti, secondo le applicazioni: R134a, R1234ze e R513A. Le versioni aperte possono comprimere altri refrigeranti come R717 (ammoniaca), R290 (propano).

Funzionamento dei compressori monovite

Compressori A DUE VITI

Sono costituiti da due viti dove il rotore maschio è mosso direttamente dal motore elettrico e, a sua volta, trascina il rotore femmina. Sono disponibili in versione semiermetica o aperta con un campo di potenze frigorifere comprese tra 20kW e 1200kW.
Questi compressori sono idonei a comprimere quasi tutti i refrigeranti commerciali: R1234ze e R513A, compresi R717 (ammoniaca), R290 (propano) e R1270 nelle versioni aperte.
La loro applicazione è prevalentemente industrale per sistemi di media e grande capacità frigorifera

Compressore a due viti

Compressore a due viti. Immagine di Centro Studi Galileo

Compressori ROTATIVI a LAME

Sono tutti di tipo ermetico. Possono essere a lama fissa o a lame rotanti su rotore eccentrico. Essi sono impiegati prevalentemente nei frigoriferi domestici, condizionatori split-system e nei medi impianti di climatizzazione, con potenze comprese tra 1,7kW e 7,0kW. Questi compressori, secondo le diverse tipologie, possono funzionare con refrigeranti: R134a, R404a, R507 e, in versioni speciali, anche con R290 (propano, altamente infiammabile).

Compressori CENTRIFUGHI

Sono costituiti da una o più giranti in serie, accoppiate direttamente sull’albero motore, o azionate dal motore mediante dispositivo di trasmmissione a ingranaggi. Le giranti ruotano a elevatissime velocità, anche fino a 48.000 giri/min. nei compressori a levitazione magnetica. Nei compressori centrifughi, a differenza di tutti quelli precedentemente menzionati, la compressione non è di tipo volumetrico, bensì ad energia cinetica, dove le palette delle giranti spingono il gas refrigerante attraverso la stretta luce di mandata con ridotti rapporti di compressione. Le potenze frigorifere sono generalmente comprese tra 240kW e 9500kW. Questi compressori trovano conveniente utilizzo in impianti di grande dimensione prevalentemete con condensazione ad acqua a media temperatura. I compressori centrifughi adottano, secondo le tipologie, diversi refrigeranti, quali: R513A, R1234ze, R134a.

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