Ciro APREA | Progetti

LA REFRIGERAZIONE A COMPRESSIONE DI VAPORE A CONFRONTO CON LA REFRIGERAZIONE A STATO SOLIDO: FLUIDI, MATERIALI E ALGORITMI DI CONTROLLO INNOVATIVI.

La ricerca si propone di mettere a confronto la tradizionale tecnologia della compressione di vapore con quella emergente della refrigerazione allo stato solido. La comparazione avverrà mediante tre fasi.1. Sperimentazione su nuovi fluidi refrigeranti In tale fase verrà testato sperimentalmente l’HFC152a quale fluido sostituivo dell’HFC134a per un frigorifero domestico in grado di operare alle condizioni tipiche delle applicazioni domestiche. Le prove saranno realizzate in conformità con quanto definito dalla norma UNI-ISO 15502:2005 con riferimento alle condizioni per le regioni sub tropicali. L’impianto frigorifero sarà alloggiato in una camera climatica in grado di mantenere la temperatura dell’aria a +25°C ±0.5°C e di contenere l’umidità relativa nel range 45-75%. Il set-point del frigorifero sarà impostato a -18°C. Durante ciascuna prova saranno monitorati i consumi energetici lungo un arco temporale di 24 ore, oltre alle temperature e alle pressioni all’ingresso di ciascun componente dell’impianto. Per ciascun fluido verrà definito un set di prove e successivamente saranno comparati i consumi energetici raggiunti. Per ciascun fluido frigorigeno testato, comunque, non basterà verificare la sola convenienza della prestazione energetica. Sarà necessario, anche, appurare che la temperatura di scarico, le pressioni di lavoro e gli altri valori cruciali in un circuito frigorifero rientrino nei "range" di accettabilità. 2. Indagine teorica-numerica sui materiali da impiegare nel campo della refrigerazione allo stato solidoCon riferimento alle emergenti tecniche del freddo allo stato solido come la refrigerazione magnetica, elettrocalorica ed elastocalorica, verranno sviluppate delle indagini teoriche numeriche sui diversi materiali refrigeranti oggi esistenti. La letteratura in materia è ancora in fase di costituzione, per cui sarà utile individuare delle procedure di analisi delle prestazioni di tali materiali mediante modellazioni matematiche anche su base semi-empirica. Ad esempio, partendo da una serie finita di dati sperimentali reperibili in letteratura, potranno essere sviluppati dei modelli in grado di predire le performance in termini di variazione di temperatura adiabatica per i materiali solidi da impiegare nel campo della refrigerazione elastocalorica. Tale indagine permetterà di ampliare la conoscenza sui refrigeranti solidi e consentirà di ampliare la possibilità di mettere a confronto la tradizionale tecnologia della compressione di vapore con quella emergente allo stato solido. 3. Applicazione di algoritmi di ottimizzazione delle performance energetiche.Tale fase del progetto prevede la realizzazione di particolari algoritmi di ottimizzazione dei consumi energetici delle macchine frigorifere, indipendentemente dalla tecnologia su cui esse si basano. Difatti, ciascuna macchina presenta performance energetiche influenzate fortemente dalle condizioni esterne, ma anche dal comportamento dell’utente. L’individuazione autonoma e immediata delle condizioni ottimali di funzionamento permetterebbe, quindi, di ridurre i consumi energetici di una generica macchina frigorifera, ottenendo notevoli vantaggi sull’impatto ambientale di tipo indiretto oltre a una riduzione dei costi di esercizio. Per ottenere ciò, si vorrà realizzare un controllore basato su un’intelligenza artificiale e addestrato in modo tale da poter regolare in maniera autonoma un sistema frigorifero. A tal proposito, identificata un’applicazione di riferimento, si procederà alla definizione di una campagna prove necessaria alla definizione della mappatura del funzionamento in termini di consumi rispetto a differenti condizioni operative. Successivamente, verrà addestrata una rete neurale in grado di simulare il comportamento del sistema analizzato. A questo punto, applicando degli algoritmi di ottimizzazione, si individuerà una mappa di funzionamento ottimale che potrà essere implementata a bordo macchina.