Recupero del calore nella refrigerazione industriale: trasformare lo scarto termico in risorsa energetica
Negli impianti di refrigerazione industriale il freddo si ottiene trasferendo calore da un fluido a un altro. Il ciclo frigorifero sottrae energia termica dall’area da raffreddare e la espelle all’esterno attraverso condensatori o torri evaporative.
Tradizionalmente questo calore viene dissipato in atmosfera. Dal punto di vista energetico rappresenta quindi un sottoprodotto inevitabile del processo di refrigerazione, ma anche una forma di energia già pagata in termini di consumo elettrico dei compressori.
In molti impianti industriali la quantità di calore espulsa dal ciclo frigorifero è paragonabile o addirittura superiore al fabbisogno termico di alcuni servizi dello stabilimento. Recuperarlo significa trasformare un flusso energetico normalmente disperso in una risorsa utile per altri processi produttivi.
Per questo motivo il recupero del calore è oggi uno dei pilastri delle strategie di efficientamento energetico negli impianti frigoriferi industriali.
Dove si genera il calore nel ciclo frigorifero e come recuperarlo
Per comprendere il potenziale del recupero termico negli impianti frigoriferi è necessario osservare dove e come l’energia viene rilasciata all’interno del ciclo a compressione.
Il primo punto in cui viene generato calore è il compressore. All’uscita del compressore, il gas refrigerante si trova in condizioni di alta pressione e alta temperatura. Parte di questa energia può essere recuperata installando tra compressore e condensatore un desurriscaldatore, uno scambiatore di calore che intercetta parte del calore del gas di scarico per produrre acqua calda.
Una seconda fonte energetica è il calore di condensazione. Durante il passaggio da fase gassosa a fase liquida il refrigerante cede una quantità significativa di energia al condensatore. Questa energia è generalmente disponibile a temperature più moderate, rendendola particolarmente interessante per il recupero termico per produrre, spesso, acqua calda sanitaria. In alcune configurazioni è possibile realizzare un recupero totale sul condensatore, deviando il flusso termico verso un circuito di utilizzo e gestendo con attenzione il bilanciamento tra domanda di freddo e richiesta di calore.
Un’ulteriore evoluzione consiste nell’integrazione con pompe di calore industriali, che utilizzano il circuito di raffreddamento come sorgente termica per elevare la temperatura del calore recuperato fino a livelli utili per processi industriali più esigenti.
In alcune applicazioni anche i sistemi di condensazione adiabatici contribuiscono indirettamente a migliorare l’efficienza del recupero termico, stabilizzando la temperatura di condensazione e rendendo più prevedibile la disponibilità di energia. Soluzioni come i condensatori adiabatici Refteco con sistema spray RCVM-AD o PAD system RCVM-PAD riducono infatti la temperatura dell’aria in ingresso alla batteria durante i picchi estivi, limitando l’aumento della pressione di condensazione e migliorando le condizioni operative del ciclo frigorifero.
Esistono infine contributi termici secondari che possono essere recuperati in alcune configurazioni impiantistiche, come il calore generato dai sistemi di lubrificazione dei compressori a vite o quello dissipato dai motori elettrici.
Applicazioni del calore recuperato
Il riutilizzo del calore recuperato dipende principalmente dalla temperatura disponibile e dalle esigenze dello stabilimento.
Una delle applicazioni più immediate è la produzione di acqua calda sanitaria, utilizzata per servizi come spogliatoi, mense e uffici. In molti stabilimenti industriali questa utenza può essere coperta quasi completamente dal calore recuperato dal ciclo frigorifero.
Il calore può essere utilizzato anche per il riscaldamento degli ambienti, ad esempio attraverso unità di trattamento aria o sistemi radianti installati nei magazzini logistici.
Nel settore alimentare il recupero termico trova applicazioni particolarmente interessanti nei processi di sanificazione delle linee produttive, come i sistemi CIP (Cleaning In Place), dove l’acqua calda è richiesta in modo continuo.
Un altro utilizzo frequente riguarda il preriscaldamento dell’acqua di alimentazione delle caldaie, riducendo il consumo di combustibile nei generatori di vapore.
In alcuni impianti frigoriferi il calore recuperato viene utilizzato anche per alimentare sistemi di sbrinamento a glicole caldo degli evaporatori. Questo approccio consente di riutilizzare energia altrimenti dissipata dal condensatore, eliminando la necessità di resistenze elettriche e riducendo così i consumi dello sbrinamento e il carico termico introdotto nella cella frigorifera.
Questa soluzione è stata adottata in diversi progetti Refteco: nella lavorazione di frutti di bosco a Verona, per esempio, le celle di surgelazione sono state equipaggiate con evaporatori a CO₂ con sbrinamento a glicole caldo, sfruttando il recupero del calore di condensazione per mantenere un elevato COP del sistema.
Un approccio analogo è stato adottato anche nell’impianto per la conservazione di kiwi e prugne a Cisterna di Latina, dove aeroevaporatori cubici industriali RN, raffreddatori di liquido a tavola RDS–RDL e condensatori a tavola RCSD–RCLD sono integrati in un circuito di glicole caldo alimentato dal recupero del calore di condensazione, riducendo i consumi energetici associati ai cicli di sbrinamento.
Lo stesso principio è stato applicato nel revamping di una piattaforma logistica della grande distribuzione ad Anzola dell’Emilia, dove l’installazione di nuovi evaporatori cubici commerciali a CO₂ con sbrinamento a glicole caldo e gli aerorefrigeranti a doppio flusso industriali RGDI ha consentito di eliminare i problemi di formazione di ghiaccio e migliorare l’efficienza energetica complessiva grazie al recupero termico del ciclo frigorifero.
Sfide tecniche e buone pratiche di progettazione
Nonostante il potenziale del recupero termico sia elevato, l’integrazione con il ciclo frigorifero richiede alcune attenzioni progettuali.
Uno degli aspetti più critici riguarda la contemporaneità tra domanda di freddo e richiesta di calore. In alcuni casi può essere necessario utilizzare serbatoi di accumulo termico per immagazzinare temporaneamente l’energia recuperata e renderla disponibile quando richiesta.
Anche la scelta dei materiali degli scambiatori di calore deve essere valutata con attenzione, soprattutto negli impianti che utilizzano refrigeranti naturali come CO₂ o ammoniaca, o che operano in ambienti potenzialmente corrosivi.
Infine, i sistemi di recupero termico devono essere integrati con logiche di controllo e automazione che garantiscano sempre la priorità operativa del ciclo frigorifero, evitando interferenze con la sicurezza e la stabilità dell’impianto.
Negli impianti industriali moderni la quantità di energia termica generata dal ciclo frigorifero rende i sistemi di recupero del calore potenziali hub energetici all’interno dello stabilimento.
Recuperare e riutilizzare il calore significa ridurre i consumi complessivi, migliorare l’efficienza energetica e contribuire agli obiettivi di sostenibilità sempre più richiesti dall’industria.
In Refteco analizziamo il ciclo frigorifero nel suo insieme per individuare opportunità di recupero termico integrate con la progettazione degli scambiatori e dei sistemi di raffreddamento.
Se stai progettando un nuovo impianto frigorifero o stai valutando l’ottimizzazione energetica di uno esistente, condividi con noi i dati operativi e le esigenze termiche dello stabilimento: il recupero del calore può trasformare un flusso energetico disperso in una risorsa concreta per l’efficienza dell’impianto.
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