Pompa di calore a CO₂ per il settore ferroviario
Frascold e Aircodue rivoluzionano la climatizzazione dei treni
Vi presentiamo il progetto ARCA: una pompa di calore a CO2 per il comparto ferroviario, frutto dell’inedita innovazione tecnologica di Aircodue e compressori transcritici Frascold.
Vincoli normativi e tecnologie del settore ferroviario
La sostenibilità è sempre più al centro dell’attenzione dell’intero settore ferroviario, al fine di favorirne in tempi più veloci la transizione energetica. Un’innovazione che si è riflessa fino ad ora in un incremento dell’efficienza dei convogli, funzionanti con accumulatori elettrici, treni a idrogeno oppure ibridi, che integrano batteria e diesel. In questo scenario, la climatizzazione svolge un ruolo cruciale e costituisce una sfida per i tecnici del mondo HVAC&R, sia a livello legislativo, sia a livello tecnologico. Nel dettaglio, la selezione del refrigerante destinato ad impianti di raffrescamento e riscaldamento è regolata da normative sia in ambito ambientale, come la normativa F-Gas, sia per la sicurezza antincendio ed il controllo del fumo, soggetta alla normativa europea EN 45545-2:2013. Se la prima mira all’eliminazione dal mercato dei gas fluorurati ad effetto serra, la seconda definisce i criteri per l’analisi del comportamento di materiali impiegati e componenti al fuoco e al fumo, ed è applicata a differenti aree dei veicoli, inclusi i fluidi adoperati ed i sistemi di raffreddamento.
Frascold e Aircodue per la promozione del progresso sostenibile
La stretta collaborazione tra Frascold e la start up Aircodue – Spin Off del Gruppo Miri, leader nel campo delle Energie Rinnovabili e in ambito Ferroviario – innova il settore rispettando i vincoli sopra descritti, grazie alla progettazione dell’innovativa pompa di calore a CO2, contraddistinta da molteplici tecnologie innovative e fornita di compressori transcritici Frascold. Quattro sono gli obiettivi ambiziosi all’origine della partnership: ridotto impatto ambientale, risparmio energetico, costi di manutenzione ridotti ed affidabilità elevata, nel totale rispetto delle normative nazionali ed internazionali.
ARCA: il progetto per la climatizzazione naturale
Il progetto di Aircodue intitolato ARCA – Air Source Reversible CO2 Air Conditioner – applica soluzioni tecnologiche brevettate, declinate nel dimostratore di un impianto splittato da circa 28 kW, misurato in base al fabbisogno richiesto da una carrozza ferroviaria adibita alle medie distanze, molto diffuse in Italia. In cooperazione con Frascold, lo studio ha analizzato se fosse realizzabile effettuare la sostituzione dell’impianto esistente (drop-in) con una inedita pompa di calore a CO2, in grado di operare secondo la precedente configurazione e garantire il corretto fabbisogno all’intero convoglio. Condizione essenziale, l’inedita soluzione non deve richiedere o assorbire una potenza superiore rispetto all’originario sistema a R134A, in cui il convertitore statico effettua la trasformazione della corrente continua in corrente alternata, fornendo energia a tutte le utenze di bordo. In dettaglio, la pompa di calore è composta da un’unità esterna che contiene i compressori del circuito ausiliario e primario, oltre ad un’unità interna adibita a parte ventilante per il riscaldamento e raffrescamento di tutti i locali passeggeri.
Per la scelta del compressore più idoneo all’applicazione, i due staff tecnici hanno utilizzato il software di Frascold per la valutazione delle prestazioni, nell’intero range di funzionamento, selezionando successivamente il modello D-TK della serie a pistoni transcritico. Sinonimo di flessibilità, alta efficienza ed affidabilità, questa tipologia di compressori è stata progettata per resistere ad alte pressioni di fermo impianto, grazie al robusto design e ad una standstill pressure fino a 100 bar (a), garanzia di maggiori standard di sicurezza. La caratteristica distintiva della serie è inoltre racchiusa nella regolazione meccanica CapaFlexTM, che permette la modulazione del passaggio della portata di refrigerante tramite luci di aspirazione. L’alternarsi di periodi di chiusura ed apertura di queste ultime garantisce, infatti, la giusta parzializzazione del compressore, a beneficio di un carico ideale che riduce al massimo i cicli on-off. Un meccanismo di controllo per un considerevole vantaggio nelle prestazioni. Punto di forza aggiuntivo dei compressori D-TK risiede inoltre in un basso trascinamento dell’olio a favore di perdite ridotte, per una lubrificazione e protezione di ciascuna parte in movimento.
Air Source Reversible CO2 Air Conditioner: uno sguardo ai dati
I dati di performance della pompa di calore sono stati messi a confronto con quelli di un sistema tradizionale, attraverso una simulazione dinamica del suo esercizio in riscaldamento, prendendo in considerazione un vasto range di temperature invernali. Effettuato tramite la Diagnosi Energetica di un convoglio per le medie distanze e con l’aiuto di un apposito software, l’analisi prende come punto di riferimento tre differenti località, indicative delle principali zone geografiche italiane, come il Brennero, Roma e Palermo.
Una volta completato il prototipo, è stata eseguita una vasta campagna di test in camera climatica, nel corso della quale è stato possibile accertare le performance sia in raffrescamento che in riscaldamento, dando conferma ai dati teorici.
Mirco Pasotti, Sales Area Manager di Frascold, afferma: “I risultati ottenuti dallo studio sono molteplici. La pompa di calore permette, infatti, di ottenere un risparmio dal 51% al 58% in base alle zone, con una notevole diminuzione di tonnellate di CO2 emesse in atmosfera.”
E Luigi Buttiglione, Direttore Tecnico di Aircodue, aggiunge: “Un progetto di notevole importanza per il settore ferroviario, dove la selezione del refrigerante naturale necessita di un’accurata valutazione sia del contesto di installazione, sia di quello normativo.”
Giovanni Paone, Presidente di Aircodue, conclude: “La CO2, oltre ad essere un’efficiente soluzione alle politiche di phase-out relative ai refrigeranti fluorati, è in linea alle politiche ambientali e di sicurezza dei player leader di settore. In questo contesto, grazie alla sua esperienza specialistica in materia, il contributo di Frascold si è rilevato fondamentale. Un partner di lunga data, con cui manteniamo la cooperazione per la progettazione di tecnologie all’avanguardia e di ultima generazione, per un’evoluzione consapevole dell’intero comparto.”
