Circolatori frigoriferi ad alta efficienza energetica

Protezione dell'ambiente e riduzione dei costi di controllo

09/07/2023

I criostati di circolazione assicurano una regolazione della temperatura affidabile e precisa per applicazioni che coinvolgono campioni, provini e processi, ad esempio nella ricerca di base, nei test sui materiali o nei sistemi tecnici. In molti di questi utilizzi, il controllo a carico parziale è solitamente sufficiente per un efficiente riscaldamento. I circolatori refrigeranti ad alta efficienza energetica possono aiutare gli utenti a memorizzare sui costi di controllo e a ridurre l'impatto ambientale.

Quando si investe in nuove attrezzature da laboratorio, è importante verificare attentamente le condizioni operative previste per i sistemi desiderati, in modo da poter tenere conto del potenziale risparmio energetico corrispondente.

Che valore medio ha l'efficienza energetica?

In generale, i prodotti ad alta efficienza energetica vengono utilizzati quando si cerca di raggiungere un obiettivo specifico con il minor utilizzo possibile di energia - nel nostro caso, la regolazione precisa della temperatura di un'applicazione. Meno energia è necessaria, più un prodotto è efficiente dal punto di vista energetico. È possibile utilizzare come riferimento i prodotti presenti sul mercato con funzionalità e prestazioni simili.

Quando può essere utile utilizzare sistemi ad alta efficienza energetica?

In quasi tutti i sistemi di regolazione della temperatura, è possibile distinguere tra il cosiddetto carico di base e il consumo energetico dipendente dall'uso. Il carico di base è necessario per il controllo del sistema. Il consumo dipendente dall'uso, invece, deriva dall'utilizzo specifico ed è influenzato da vari fattori, come la capacità refigerante richiesta, le condizioni ambientali, il tipo e il numero di utenze connesse. La percentuale di consumo dipendente dall'uso è decisiva per ottenere una maggiore efficienza energetica.

Per stimare il potenziale di risparmio, è necessario considerare lo scopo specifico previsto per i sistemi. Per molte applicazioni tipiche in laboratorio o nel settore professionale, all'inizio del processo di controllo della temperatura viene specificato un valore di setpoint fisso. Il dispositivo di regolazione della temperatura cerca quindi di raggiungere questo setpoint nel minor tempo possibile. A tal fine, ogni componente coinvolto viene controllato con un carico elevato. Una volta raggiunto il setpoint, la temperatura desiderata viene solitamente mantenuta. In questo caso, è sufficiente che i componenti coinvolti, ad esempio ventilatori o compressori, controllino a carico parziale. In questi casi, l'utilizzo di sistemi di regolazione della temperatura efficienti dal punto di vista energetico consente risparmi energetici fino al 70%.

I tradizionali criostati di circolazione con una capacità refigerante inferiore a 500 watt sono generalmente progettati come sistemi a tubo capillare. Questi sistemi richiedono relativamente poca energia a causa della loro bassa capacità refigerante assoluta. L'utilizzo di componenti più costosi, come valvole di espansione elettroniche e ventilatori o compressori a regolazione di velocità, per realizzare il potenziale di risparmio energetico farebbe aumentare significativamente il prezzo di questi sistemi. Allo stesso tempo, l'effetto complessivo in termini di risparmio energetico sarebbe molto gestibile a causa della loro bassa capacità refigerante.

In passato, JULABO ha spesso utilizzato valvole di espansione elettroniche per i criostati di circolazione con una capacità frigorifera di 600 watt o più, al fine di realizzare, tra l'altro, un risparmio energetico. L'ultima generazione di circolatori refrigeranti è dotata anche di compressore e ventilatore a regolazione di velocità per offrire un maggiore potenziale di risparmio. Con i modelli 800F e 1200F, i nuovi circolatori refrigeranti sono quindi i primi sistemi della loro potenza sul mercato a utilizzare questo potenziale di risparmio energetico.

Quanta energia si può memorizzare: un esempio di calcolo

In questo esempio, confronteremo il MAGIO MS-1200F con il MAGIO MS-1000F. Il MAGIO MS-1000F è dotato di una valvola di espansione elettronica. Il MAGIO MS-1200F è inoltre dotato di un ventilatore e di un compressore a regolazione di velocità.

Punto di controllo A:

Il termocriostato di circolazione è regolato sulla temperatura del bagno specificata nella tabella. Inoltre, è necessaria l'energia per controllare la pompa. Non c'è alcun carico aggiuntivo sulla macchina di raffreddamento (intervallo di carico parziale basso) e la temperatura deve essere semplicemente mantenuta.

Il risultato: Nell'intervallo di carico parziale più basso, l'energia richiesta dal MAGIO MS-1200F è inferiore di circa 600 watt rispetto a quella richiesta dal MAGIO MS-1000F. Anche il termostato di riscaldamento MAGIO ha una proporzione più bassa, poiché il 1200F riduce ulteriormente la capacità refigerante minima e per la regolazione della temperatura è necessaria una minore capacità di riscaldamento.

Temperatura del bagno20°C0°C-20°C
 Energia richiesta in watt
MAGIO MS-1000F927878861
Proporzione, Circolatore MAGIO435375375
Proporzione, criostato di raffreddamento 1000F492503486
MAGIO MS-1200F296279279
Proporzione, Circolatore MAGIO195175175
Proporzione, criostato di raffreddamento 1200F101104104

Punto di controllo B:

Il criostato di circolazione refrigerante raffredda da +20°C a -20°C. Esiste un requisito di carico aggiuntivo che assicura che la macchina refrigerante raffreddi al 100% della potenza. Il circolatore non richiede energia aggiuntiva per la regolazione della temperatura. L'unica energia necessaria è quella della pompa.

Il risultato: Anche se il criostato di raffreddamento del sistema di refrigerazione a inverter si raffredda permanentemente al 100% della potenza, l'energia richiesta può essere ridotta di 150 watt rispetto al sistema con valvola di espansione pura.

Temperatura del bagno20°C ....-20°C
 Energia richiesta in watt
MAGIO MS-1000F950
Proporzione, Termostato MAGIO75
Proporzione, criostato di raffreddamento 1000F875
MAGIO MS-1200F800
Proporzione, Termostato MAGIO75
Proporzione, criostato di raffreddamento 1200F725

Riepilogo:
La quantità di energia memorizzata varia a seconda della capacità refigerante richiesta. Più bassa è la richiesta media di capacità refigerante, maggiore sarà il potenziale risparmio energetico. Poiché nella pratica i criostati di circolazione spesso non raffreddano in modo continuo al 100%, il risparmio è tipico del 40-60%.

Tempo di ammortamento

<p>Con criostati di circolazione da 800 watt o più, il risparmio energetico si traduce in un rapido ammortamento dei costi aggiuntivi iniziali. Per il nostro esempio di calcolo, confronteremo nuovamente il <a href="/prodotto/675" title="MAGIO MS-1200F">MAGIO MS-1200F</a> con il <a href="/prodotto/491" title="MAGIO MS-1000F">MAGIO MS-1000F</a>. In questo esempio, si ipotizza che l'utilizzo preveda diversi intervalli di temperatura e requisiti di carico e che l'intervallo di carico parziale sia pari a circa il 50%. In base all'esempio sopra riportato, il risparmio energetico risultante sarebbe pari a 400 watt all'ora. Poiché i criostati di circolazione sono utilizzati in tutto il mondo, sono indicati diversi prezzi dell'elettricità. Il periodo di utilizzo è molto individuale. Per questo motivo, abbiamo fornito diversi esempi di calcolo.</p>

Die signifikanten Energieeinsparungen führen bei Kälteumwälzthermostaten ab 800 Watt zu einer schnellen Amortisationszeit der initialen Mehrkosten. Die Kosteneinsparung ergibt sich aus der Energieeinsparung und dem Strompreis.

Wir vergleichen als Rechenbeispiel erneut den MAGIO MS-1200F mit dem MAGIO MS-1000F. Wir gehen in diesem Anwendungsbeispiel davon aus, dass verschiedene Temperaturrampen und Lastanforderungen abgefahren werden und sich der Teillastbereich bei ca. 50% einpendelt. Bezogen auf das oben dargestellte Beispiel würde die Energieeinsparung bei 400 Watt pro Stunde liegen. Da Kälteumwälzthermostate weltweit eingesetzt werden, sind verschiedene Strompreise dargestellt. Die Nutzungsdauer ist sehr individuell. Aus diesem Grund haben wir zwei Beispiele berechnet.

 Esempio 1Esempio 2Esempio 3Esempio 4Esempio 5Esempio 6
Risparmio energetico tipico400 W
Prezzo individuale dell'elettricità€0,10 / kWh€0,20 / kWh€0,30 /kWh
Durata individuale di
utilizzo al giorno, 
260 giorni all'anno
7h24h7h24h7h24h
Risparmio di costi per anno€73€250€146€499€218€749

L'esempio di calcolo mostra che la tecnologia ad alta efficienza energetica può essere utilizzata per memorizzare significativi risparmi energetici e ridurre i costi di controllo. Anche in presenza di bassi costi dell'elettricità, questi sistemi hanno un tempo di ammortamento inferiore a 2 anni in molti casi di utilizzo. Allo stesso tempo, il basso consumo di energia ha un valore medio e contribuisce alla protezione del clima.

Conclusione

La tecnologia di controllo della temperatura ad alta efficienza energetica è perfetta per molti utilizzi, soprattutto con una capacità refigerante superiore a 800 watt. I maggiori costi di acquisto associati sono normalmente ammortizzati in meno di 2 anni grazie ai bassi costi dell'elettricità. Allo stesso tempo, gli utenti contribuiscono a proteggere l'ambiente utilizzando criostati di circolazione ad alta efficienza energetica.