presentazione carmine monti

Università degli Studi di Napoli Federico II

CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA MECCANICA PER L’ENERGIA E L’AMBIENTE

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Scuola Politecnica e delle Scienze di Base

Relatori:Ch.ma Prof.ssa Rita MastrulloDott. Ing. Alfonso William Mauro

Correlatore:Dott. Ing. Laura Menna

ANALISI DELL’EFFETTO DELL’INTERAZIONE CON L’UTENTE E DELLO SBRINAMENTO SUI CONSUMI ENERGETICI DI UN

FREEZER NELLA REFRIGERAZIONE PROFESSIONALE

CandidatoCarmine MontiMatr. M65/231

Sommario

Introduzione

Stato dell’arte

Scopo del lavoro

Modello utilizzato

Risultati

Conclusioni


Refrigerazione commerciale e professionale

Refrigerazione Commerciale: (supermarket)• Vetrinette Refrigerate

orizzontali aperte• Freezer in isola aperti/chiusi

Introduzione


Refrigerazione Professionale: (Ristoranti, fast-food)• Armadi frigo verticali con

porte opache • Armadi frigo verticali con

porte trasparenti

Refrigerazione commerciale e professionale Introduzio

ne


Ecodesign• Progettazione di apparecchiature efficienti dal

punto di vista dei consumi energetici.

Etichettatura energetica

• Assenza norme di riferimento per classificazione energetica nella refrigerazione professionale e commerciale


Introduzione

Ecodesign

• Studi statistici sui consumi dei dispositivi presenti sul mercato

Regressione lineare della popolazione dei dati disponibili per definire le classi energetiche di riferimento


Stato dell’arte


Ecodesign

• Studi statistici sui consumi dei dispositivi presenti sul mercato

Regressione lineare della popolazione dei dati disponibili per definire le classi energetiche di riferimento

Stato dell’arte

Ecodesign

𝑹𝑻𝑬𝑪=𝑪𝟏+𝑪𝟐∗ 𝑨𝑭 [𝒌𝑾𝒉𝒅𝒂𝒚 ]


C1 [kWh/day] C2 [kWh/day*]

FreezerVerticale, semi-verticale 1.6 19.1

Orizzontale 4.2 9.8

FrigoriferoVerticale e semiverticale 9.1 9.1

Orizzontale 3.7 3.5

Stato dell’arte

𝑬𝑬𝑰=𝑻𝑬𝑪

𝑹𝑻𝑬𝑪 ∗𝟏𝟎𝟎

Interazione con l’utenza

• Aumento T cella• Diminuzione della T di

evap.• Consumi più elevati

Apertura delle porte:• Umidità nell’aria• Infiltrazioni esterne

Formazione di brina

Conseguenze dirette:Sbrinamento

Conseguenze indirette:

Ulteriore Spesa energetica


Stato dell’arte

Scopo del lavoro

Si vuole mostrare l’influenza sui consumi energetici e dunque sull’EEI :

dei parametri operativi:• frequenza di apertura porte • CC classi climatiche

dei parametri costruttivi:• Geometria dell’evaporatore• Cilindrata compressore

Le analisi parametriche sono state condotte tramite un modello precedentemente sviluppato nel dipartimento di Ingegneria Industriale, implementato in Matlab e validato sperimentalmente.


Cenni sul Modello


Caratteristiche del modello preesistente:

Transitorio Zero dimensionale per le grandezze misurate

nel vano freezer Monodimensionale per le grandezze

misurate lungo i ranghi dell’evaporatore Simula la formazione di brina

Cenni sul Modello


Caratteristiche del modello preesistente:

Transitorio Zero dimensionale per le grandezze misurate

nel vano freezer Monodimensionale per le grandezze misurate

lungo i ranghi dell’evaporatore Simula la formazione di brina

Integrazioni apportate al modello: Implementazione di un modello relativo al

cibo

Implementazione modello condensatore

Calibrazione del compressore con procedura AHRI

Cenni sul Modello

Logica di sbrinamento nel modello

Smart Defrost

Si attiva quando: - = 15 K

nei 15 minuti precedenti nel vano freezer

nei 15 minuti precedenti nel vano freezer


Cenni sul Modello

Calcolo consumi energetici nel modello:

𝑇𝐸𝐶=𝑒𝑒𝑙=∫0

𝜃 𝑡𝑜𝑡

𝑃𝑒𝑙 ( 𝜃 ) ∗𝑑 𝜃

∫0

𝜃𝑡𝑜𝑡

𝑑 𝜃=

𝐸𝑒𝑙

𝜃𝑡𝑜𝑡[ h𝑘𝑊𝑑𝑎𝑦 ]

]

Il cooling load dell’impianto ovvero il carico termico totale sarà invece:]


RisultatiEffetto delle classi climatiche di riferimento CC al variare della frequenza di apertura porte

CC

Tamb

[°C]

[%] ωamb

[gvap/Kgaria]

CC

3

25 60 12

CC

4

30 55 14

CC

5

40 40 18.8

0 5 10 15 20 25 309

11

13

15

17

19

21

23

Consumo elettrico

CC3CC4CC5

Nop [h-1]

eel [

kWh/

day]


Risultati

0 5 10 15 20 25 300.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

Nop[h-1]

e ai

r [k

Wh/

day]


0 5 10 15 20 25 300.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

Nop [h-1]

e de

f [kW

h/da

y]

Consumo elettrico al variare delle classi climatiche CC e della frequenza di apertura porte

CC3

Risultati

0 5 10 15 20 25 30 350.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

Durata del Defrost

Nop [h-1]

Δθde

fr [m

in]

0 5 10 15 20 25 30 350.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

Frequenza defrost

Nop [h-1]

θini

zio-

defr

[h]


Consumo elettrico al variare delle classi climatiche CC e della frequenza di apertura porte

CC3

Risultati

INDICE DI EFFICIENZA ENERGETICA EEI al variare delle classi climatiche CC e della frequenza di apertura porte


Risultati

CLASSE CLIMATICA CC3: Effetto dell’umidità relativa f[%] al variare di

La buona approssimazione ottenuta con la regressione lineare suggerisce il legame:

Dove si può pensare :


0 5 10 15 20 25 300

2

4

6

8

10

12

14

16

18

f(x) = 0.125079549469965 x + 9.50965949646643R² = 0.996623835675673

f(x) = 0.205771068904594 x + 10.014502959364

Consumo elettrico giornaliero

Hum 60%

Nop [h-1]

EE

I [%

]

Conclusioni e sviluppi futuri

Conclusioni: I parametri operativi analizzati hanno un effetto sia sul carico

termico relativo al ricambio dell’aria, che sulla potenza assorbita per il defrosting.

Dunque influenzano l’indice di efficienza EEI

Sviluppi futuri:

Si suggerisce dunque una modifica nel calcolo dell’indice di efficienza energetica EEI ed in particolare nel calcolo del consumo energetico di riferimento RTEC che dovrà tener conto dell’influenza dei parametri

Ottimizzazione dei parametri costruttivi citati in fase di progettazione dell’impianto


Grazie per la cortese attenzione


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