Raffrescamento evaporativo nella produzione industriale

Il raffrescamento evaporativo o adiabatico si basa su un principio naturale della termodinamica. L’impianto di raffrescamento evaporativo preleva l’aria esterna e la raffresca in modo naturale facendola passare attraverso dei pannelli evaporativi che sono bagnati in modo costante.

Il risultato è un’aria fresca (-10° C rispetto all’aria esterna) e purificata in modo sostenibile ed economico.

I sistemi di raffrescamento adiabatico sono più convenienti e accessibili per aziende, attività e industrie, più versatili perché possono essere collocati e canalizzati in modo semplice, sono sostenibili per l’ambiente e attenti alle esigenze delle persone.

In questo articolo scopriamo cos’è e come funziona il raffrescamento evaporativo, come sfruttare l’adiabatica per raffreddamento evaporativo, quali prodotti e semilavorati possono essere raffreddati tramite raffrescamento evaporativo, quali sono le controindicazioni e, infine, quali sono le altre applicazioni in cui viene adottato.

Raffrescamento evaporativo: cos’è?

Il raffrescamento evaporativo è un processo che si basa su un principio della termodinamica. È una tecnica di raffreddamento e ventilazione che utilizza l’acqua come refrigerante.

Alla base del processo di raffrescamento e diminuzione della temperatura dell’ambiente c’è il fenomeno dell’evaporazione dell’acqua. Nello specifico i pannelli evaporativi vengono bagnati con l’acqua in modo costante e rinfrescano naturalmente l’aria che li attraversa.

L’aria rilascia parte del suo calore sulle superfici bagnate dei pannelli evaporativi ed esce a una temperatura più bassa rispetto a quella iniziale. In uscita l’aria è fresca, purificata e filtrata e viene immessa negli ambienti mediante impianti di ventilazione.

Questo sistema di raffrescamento è molto efficace per raffrescare ambienti con grandi volumi di aria con un costo di acquisto e gestione vantaggioso rispetto ai sistemi tradizionali.

È una soluzione molto valida, dunque, per attività o aziende che hanno bisogno di operare con porte e finestre aperte perché è in grado di assolvere al dovere di tenere un luogo salubre e fresco nel rispetto dell’ambiente.

Scegliere questo tipo di sistema consente di diminuire la temperatura dell’ambiente in cui si opera fino a -10° C e garantisce efficienza, risparmio energetico perché viene utilizzata una bassa potenza e un impianto sostenibile perché non vengono utilizzati fluidi o gas refrigeranti ma solo acqua a temperatura ambiente.

Ma come funziona il raffrescamento adiabatico? Scopriamolo nel paragrafo successivo.

Come funziona il raffrescamento adiabatico? 

Il raffrescamento evaporativo o adiabatico si suddivide in tre componenti:

• Aspiratore che indirizza l’aria calda dell’esterno verso l’impianto.
• Pannelli evaporativi sui quali avviene il raffrescamento dell’aria.
• Sistema di distribuzione che immette l’aria fresca all’interno dell’ambiente.

Il primo compito è svolto dall’aspiratore che raccoglie l’aria esterna e la indirizza verso i pannelli dell’impianto di raffrescamento. L’aria raccolta passa all’interno del pannello evaporativo, costantemente bagnato dall’acqua, e viene immessa nell’ambiente mediante ventilatori che spingono l’aria attraverso un sistema di canalizzazione che la fa arrivare nell’ambiente da raffrescare.

È bene precisare che l’aria che passa dai pannelli è purificata da polveri e particelle di pulviscolo che ha in ingresso, risultando più fresca perché privata dal calore che rilascia sulle superfici del pannello bagnato.

Invece, l’acqua che viene utilizzata per il raffrescamento rimane all’interno dell’impianto, viene nuovamente raccolta e utilizzata, permettendo così una riduzione del consumo idrico dell’impianto.

Come sfruttare l’adiabatica per raffreddamento evaporativo

Il raffrescamento evaporativo nella produzione industriale è un processo tramite il quale è possibile abbattere un carico termico. Questo tipo di processo può essere applicato per rinfrescare ambienti domestici, per raffreddare l’aria, prodotti semilavorati in ambiti industriali, spazi di lavoro di ogni dimensione, capannoni, spazi aperti, attività commerciali, ambienti sportivi e tanto altro ancora.

A differenza dei sistemi di condizionamento tradizionale, il sistema di raffrescamento evaporativo non ha bisogno di liquidi refrigeranti ma soltanto di acqua utilizzata per bagnare i pannelli evaporativi.

Inoltre, un sistema tradizionale per garantire una temperatura costante all’interno degli ambienti, consuma maggiore energia elettrica in proporzione all’aumento della temperatura esterna. Infatti l’aria deve essere raffreddata artificialmente e, più la temperatura cresce più il sistema deve lavorare per abbassarla.

Il raffrescamento adiabatico, invece, permette di diminuire la temperatura degli spazi interni negli ambienti con passaggi sempre aperti o collegati con l’esterno.

Una soluzione come il raffrescamento evaporativo garantisce un ambiente più igienico e salubre grazie ai costanti ricambi d’aria, un risparmio di costi di consumo energetico e manutenzione abbastanza notevole.

Ma quali sono i principali benefici di un sistema adiabatico per il raffrescamento di un ambiente di produzione industriale di medie o grandi dimensioni?

• Basso rumore dell’impianto: grazie a degli elementi che limitano l’emissione di vapore.
• Riduzione dell’impatto ambientale: perché viene eliminato l’impiego di gas o fluidi refrigeranti.
• Contenimento delle spese energetiche: le componenti del sistema di raffrescamento adiabatico richiedono una potenza elettrica ridotta.
• Migliore qualità dell’aria: perché grazie all’immissione di aria viene garantito un ricambio continuo.
• Aumento della produttività: un clima più salubre aumenta la produttività lavorativa del team.

Di seguito mostriamo alcuni esempi di applicazione del raffrescamento adiabatico.

Il raffrescamento adiabatico per prodotti semilavorati

Grazie all’atomizzazione dell’acqua il raffreddamento può avvenire per evaporazione con un getto di acqua nebulizzata emessa verso la superficie di interesse. Questo tipo di operazione può essere utilizzata in fasi di lavorazione intermedie dove l’operatore deve lavorare in breve tempo prodotti surriscaldati precedentemente lavorati.

La maggiore densità e la minore temperatura dell’aria raffredderanno rapidamente il pezzo rispetto all’ambiente circostante, consentendone un maneggiamento più rapido per la successiva fase di lavorazione.

Questa soluzione è adatta per prodotti non ferrosi che non sono altamente igroscopici e non si deteriorano se colpiti da flussi di aria umida.

Quali prodotti possono essere raffreddati

I sistemi di raffrescamento evaporativo indiretto sono adatti a pezzi di dimensioni e massa ridotte, con grandi superfici e con uno spessore non troppo elevato.

Prendiamo ad esempio i prodotti che hanno subito una fase di cottura o asciugatura con aria calda e vengono spostati manualmente ad un altro processo di lavorazione. Dopo la verniciatura in forno, i componenti che devono essere sottoposti a controllo di qualità non devono essere più caldi di 35°C – 40°C  perché diventerebbero poco maneggiabili e pericolosi per l’operatore.

Nel settore delle ceramiche per sanitari, i prodotti possono impiegare troppo tempo a raffreddarsi. Grazie all’’atomizzazione adiabatica però il tempo per raffreddare la temperatura dei componenti si riduce notevolmente, consentendo un controllo importante nello spazio e nel tempo.

Quali le controindicazioni

Il raffrescamento evaporativo non è adatto quando il prodotto è un metallo ferroso che deve rimanere a lungo nei magazzini prima di subire ulteriori processi di lavorazione o un prodotto finito in ferro. Il motivo è che le infiorescenze arrugginite si formano più rapidamente a causa dell’elevata umidità. Non è consigliabile nemmeno raffreddare i componenti con un carico termico ridotto in un tempo molto breve perché potrebbe causare delle crepature.

A questo proposito diventano fondamentali la selezione della quantità di acqua nebulizzata, la distribuzione degli ugelli atomizzatori, lo spazio operativo e la gestione dei flussi d’aria che compongono il programma di raffrescamento evaporativo.

Altre applicazioni con il raffrescamento evaporativo

Il raffrescamento evaporativo è una delle applicazioni più interessanti non solo per la sua efficienza ma anche perché consente  un risparmio del consumo energetico e un impatto green e sostenibile. È una soluzione che può essere utilizzata per aumentare l’efficienza dei refrigeratori.

Utilizzando il corretto flusso di atomizzazione in prossimità della batteria di scambio più fredda, si abbasserà la temperatura dell’aria in ingresso, abbassando così il punto di condensazione del gas.

Ciò si traduce in una significativa riduzione del consumo, che si aggira intorno al 20-30%, e dell’invecchiamento dei componenti della macchina refrigerante.

I prodotti trasformati non sono i soli a beneficiare di un sistema di raffrescamento, ma anche i prodotti naturali destinati al consumo o alla lavorazione hanno bisogno di un raffrescamento evaporativo perché soggetti ad ambienti secchi, calore ed evaporazione dell’acqua.

Ogni prodotto e lavorazione ha esigenze differenti, pertanto è importante affidarsi a dei professionisti che possono consigliare delle soluzioni ideali che ben si adattano a ogni esigenza.