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Settembre 8, 2026
L’impiego di refrigeranti caratterizzati da un basso Global warming potential (Gwp) potrebbe richiedere un ripensamento delle modalità con cui vengono progettati e ottimizzati i compressori scroll. È questo uno dei principali risultati di una ricerca pubblicata sulla rivista Applied Thermal Engineering e condotta da un team di studiosi che comprende Eckhard A. Groll, presidente della Sezione B dell’International Institute of Refrigeration (IIR), insieme a Haotian Liu e Riley B. Barta.
Al centro dello studio c’è un modello di calcolo sviluppato per descrivere e prevedere il comportamento dei compressori scroll quando vengono utilizzati refrigeranti con caratteristiche termofisiche differenti rispetto ai fluidi tradizionali.
Il tema assume particolare rilevanza con la progressiva diffusione di refrigeranti a ridotto impatto climatico. Cambiando il fluido, infatti, non variano soltanto le condizioni operative dell’impianto: anche parametri come densità, trasferimento di calore, perdite interne e rendimento del compressore possono subire modifiche rilevanti. Di conseguenza, in determinate applicazioni, la sostituzione del refrigerante non può essere considerata una semplice operazione “drop-in”.
Un modello costruito sulla fisica del compressore
Per affrontare il problema, i ricercatori hanno elaborato un modello meccanicistico successivamente sottoposto a validazione sperimentale. La metodologia è stata applicata in particolare ai refrigeranti R454C e R290, prendendo in considerazione diversi fenomeni che concorrono alle prestazioni complessive della macchina.
Tra i parametri inclusi nel modello figurano lo scambio termico all’interno del compressore, le perdite di natura meccanica, le fughe di refrigerante, la geometria della macchina e il comportamento dei suoi diversi componenti.
L’obiettivo è quindi superare un approccio basato esclusivamente sulle prestazioni globali del compressore, arrivando a una descrizione più dettagliata dei meccanismi che determinano capacità ed efficienza.
Il limite della sostituzione diretta
I risultati delle simulazioni indicano che l’impiego di R290 e R454C in un compressore concepito originariamente per R410A può determinare una riduzione delle prestazioni.
Uno degli elementi più importanti individuati dai ricercatori riguarda la diversa densità del vapore dei refrigeranti. Le variazioni di questo parametro possono creare un rapporto non ottimale tra il fluido e la geometria del compressore, compromettendo il funzionamento della macchina.
Lo studio porta quindi a una considerazione significativa per lo sviluppo dei sistemi frigoriferi: l’adozione di refrigeranti a basso Gwp non dovrebbe essere affrontata soltanto attraverso la sostituzione del fluido, ma anche valutando eventuali interventi sulla progettazione del compressore.
Verso compressori progettati per i nuovi refrigeranti
La ricerca proseguirà con l’ottimizzazione del compressore di riferimento per l’impiego con R290 e R454C. Una fase successiva dello studio consentirà di quantificare i miglioramenti ottenibili attraverso una progettazione dedicata e di valutare quanto l’approccio sviluppato possa essere esteso ad altri refrigeranti e a differenti configurazioni di compressori.
Il modello proposto dall’IIR rappresenta così uno strumento per collegare le caratteristiche del refrigerante alla progettazione della macchina, favorendo un approccio più mirato all’efficienza dei compressori destinati ai refrigeranti di nuova generazione.
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