Chiller: cos'è, come funziona e le differenze nella produzione del freddo

Il chiller è il cuore di molti sistemi di raffreddamento industriale e civile. La sua funzione principale è produrre acqua refrigerata, utilizzata sia per climatizzare gli ambienti, che in molti processi produttivi e apparecchiature che necessitano di essere raffreddate.

Oggi il mondo della refrigerazione offre diverse tecnologie: dai classici chiller a compressione di vapore, ai più innovativi chiller ad assorbimento alimentati a gas o calore di scarto (cascami di calore).

In questo articolo ti aiuterò a capire come funziona un chiller, quali sono le principali tipologie e quali vantaggi offre la tecnologia Robur per chi cerca efficienza, sostenibilità e affidabilità.

Vuoi scoprire quale configurazione di Robur Hybrid è più adatta al tuo progetto?

Chiller: definizione e applicazioni

Il chiller (nome che deriva dall’inglese “to chill” cioè raffreddare) è una macchina frigorifera progettata per raffreddare un fluido, solitamente acqua o acqua e glicole, portandolo a una temperatura desiderata. Questo fluido refrigerato viene poi utilizzato per:

• raffreddare macchinari industriali e linee di produzione;
• condizionare edifici, uffici, centri commerciali e ospedali, abitazioni;
• supportare processi produttivi che richiedono temperature operative controllate (tipiche dei settori alimentare, farmaceutico, chimico, ecc.).

Due sono le macro-categorie principali:

• chiller a compressione di vapore: funzionano con energia elettrica, che muove un compressore meccanico;
• chiller ad assorbimento: sfruttano una coppia di fluidi (acqua-ammoniaca o bromuro di litio-acqua) e sono alimentati da gas oppure da altre fonti di calore (ad esempio calore di scarto industriale o prodotto da impianti solari termici).

Come funziona un chiller

Il principio di funzionamento di un chiller si differenzia in base alla sua tipologia:

• chiller a compressione di vapore: il refrigerante viene compresso da un compressore meccanico (mosso da un motore alimentato ad energia elettrica), quindi condensato, laminato e fatto evaporare. Durante l’evaporazione, il refrigerante, che si trova allo stato liquido a bassa temperatura, assorbe calore dal fluido da raffreddare (acqua o miscela), abbassandone la temperatura, mentre il refrigerante cambia di stato, passando la liquido a vapore. Uscendo dall’evaporatore viene aspirato dal compressore, che lo comprime nuovamente per avviare un nuovo ciclo, che si ripete in modo continuo;
• chiller ad assorbimento: qui non c’è un compressore meccanico. Il raffreddamento si ottiene grazie a una coppia di fluidi (una miscela di acqua-ammoniaca o di bromuro di litio-acqua). Il calore (prodotto da un bruciatore a gas, o da energia di scarto o fonti rinnovabili) separa i componenti della miscela, generando il ciclo frigorifero. Il refrigerante separato dall’assorbente si comporta come il refrigerante di un chiller elettrico. Nei chiller ad assorbimento acqua-ammoniaca, il refrigerante è l’ammoniaca (e l’assorbente l’acqua), mentre nei chiller ad Bromuro di Litio-acqua, è quest’ultima il refrigerante, mentre i Sali di LiBr fungono da assorbente.

Le principali tipologie di chiller

Ecco una panoramica delle categorie più diffuse, con i loro punti chiave:

Differenze tra chiller a compressione e chiller ad assorbimento

Vediamo ora le differenze principali tra queste due tecnologie.

Fonte di alimentazione

• I chiller a compressione sono alimentati da energia elettrica.
• I chiller ad assorbimento possono essere alimentati a gas o tramite fonti di calore esterne (calore di scarto, cogenerazione, solare termico).

Efficienza energetica

• I chiller a compressione sono generalmente molto efficienti, ma convenienti nella gestione dove l’energia elettrica è disponibile a basso costo e in modo continuo.
• I chiller ad assorbimento sono meno efficienti, ma diventano particolarmente vantaggiosi quando si ha a disposizione del calore di scarto (che andrebbe dissipato) o non si dispone di un adeguato impegno elettrico, oppure si vuole ridurre il fabbisogno elettrico.

Tipologia di refrigerante

• I chiller a compressione usano fluidi sintetici (HFC, HFO), con impatti ambientali variabili (GWP).
• I chiller ad assorbimento impiegano refrigeranti naturali, senza utilizzo di PFAS e con GWP nullo.

Costi di gestione e manutenzione

• I chiller a compressione richiedono manutenzione periodica sui compressori e sostituzione dei refrigeranti.
• I chiller ad assorbimento hanno meno parti meccaniche in movimento, richiedono attenzione sulla qualità del calore e sulla tenuta del circuito ermetico, in particolare per gli assorbitori a LiBr, che necessitano di mantenere il vuoto spinto.

Integrazione con sistemi di recupero calore

I chiller ad assorbimento sono ideali per impianti che vogliono sfruttare calore residuo o da fonti rinnovabili, riducendo l’impatto ambientale e i costi energetici.

Chiller ad assorbimento acqua-ammoniaca nei contesti industriali

Sempre più industrie scelgono i chiller ad assorbimento per ridurre i consumi elettrici e valorizzare il calore di scarto (cascami di calore). Queste macchine sono usate in:

• stoccaggio e logistica alimentare;
• industria delle bevande (birrifici, caseifici);
• industria chimica e farmaceutica;
• processi produttivi con disponibilità di calore residuo.

L’assorbimento permette di ottenere temperature di raffreddamento anche molto basse (fino a -10°C con assorbitori acqua-ammoniaca), oppure di raffrescare grandi volumi con consumi elettrici minimi, sfruttando il calore già disponibile in stabilimento.

Questi chiller possono anche essere alimentati a gas, in quelle realtà dove vi è carenza di energia elettrica, ma necessità di condizionare degli edifici o raffreddare un fluido di processo.

Chiller ad assorbimento con bromuro di litio: quando conviene?

I chiller ad assorbimento bromuro di litio-acqua sono ideali per applicazioni di raffrescamento (ad esempio climatizzazione di grandi edifici, ospedali, centri commerciali), ma non possono produrre acqua a bassa temperatura.

Il loro punto di forza è la possibilità di essere alimentati con calore di scarto, energia solare o da cogenerazione, rendendoli perfetti per ridurre l’impatto ambientale e i costi energetici in tutti quei contesti dove si dispone di fonti termiche alternative.

Perché Robur punta sui chiller ad assorbimento a gas

Robur ha scelto di investire sui chiller ad assorbimento acqua-ammoniaca per diversi motivi:

• utilizzo di ammoniaca come refrigerante naturale, con GWP nullo;
• ottimizzazione del vettore energetico di alimentazione, grazie alla possibilità di utilizzare gas metano o calore di scarto, riducendo fino all’86% il fabbisogno di energia elettrica rispetto ad un chiller elettrico;
• maggiore compatibilità con le direttive europee sulle emissioni e sul consumo energetico, anticipando le richieste del mercato e delle normative;
• sostenibilità e affidabilità: meno parti meccaniche soggette a usura, lunga durata e bassi costi di manutenzione.

Conclusione

Il chiller è un elemento chiave per la climatizzazione e la refrigerazione industriale. Oggi puoi scegliere tra sistemi a compressione di vapore e chiller ad assorbimento, valutando attentamente il tipo di alimentazione, i refrigeranti usati, l’efficienza e la sostenibilità ambientale.

Robur, con la sua gamma di chiller ad assorbimento a gas e refrigeranti naturali, offre soluzioni innovative, efficienti e in linea con le nuove direttive europee.