Confronto dei dati

I dati ottenuti grazie al software sono riassunti nella tabella seguente


Come detto, il COP di una macchina operante con più cicli in cascata dipende dai COP dei cicli elementari. Il COP di un singolo ciclo dipende dal rapporto delle pressioni estreme. Essendo fissate le temperature di evaporazione e condensazione (e di conseguenza le pressioni estreme), la potenza sottratta all’evaporatore (100 kW) e la differenza di temperatura minima tra i fluidi attraversanti lo scambiatore (5°C), l’unico grado di libertà nel dimensionamento della macchina è costituito dalla scelta delle temperature intermedie, nel caso specifico, di evaporazione dell’ammoniaca e di condensazione dell’anidride carbonica. L’andamento del COP complessivo in funzione di tali parametri è riportato nel grafico seguente.


Si può notare che la massima efficienza si raggiunge attorno ad una temperatura di evaporazione dell’ammoniaca di -11 gradi, mentre nel caso esaminato tale temperatura è stata imposta a -5°C. Se le temperature dei fluidi all’ingresso dello scambiatore si avvicinano il COP aumenta poiché diminuisce il rapporto di compressione e dunque il lavoro di compressione. Nonostante i COP non differiscano sensibilmente nei tre casi, sensibile è invece la differenza di temperatura massima raggiunta dai cicli.

In particolare i cicli in cascata si rendono necessari per ovviare a temperature troppo elevate alla mandata del compressore che comprometterebbero l’efficacia lubrificante degli oli e quindi l’integrità del componente. La soluzione a doppia compressione permette di ridurre la temperatura massima dal ciclo a semplice compressione di 87 °C. 

Altro parametro da tener conto nel dimensionamento delle macchine è la pressione massima raggiunta nel ciclo. Per i cicli a CO2 le pressioni di esercizio sono molto elevate giacché la temperatura critica pressione critica è 30,06 °C.

Dunque la macchina frigorigena a doppia compressione di vapore ad ammoniaca è da diversi punti di vista migliore di quella a due cicli in cascata. I punti di forza della CO2 sono la non tossicità, la non infiammabilità, l’economicità, che diventano più importanti all’aumentare della taglia dell’impianto.