Caso di studio: evidenziare il divario prestazionale

Le apparecchiature di dissipazione del calore sono una componente essenziale dei sistemi di refrigerazione. Le prestazioni dei prodotti sono fondamentali per garantire l'affidabilità e l'efficienza energetica dei sistemi. Tuttavia, la corretta selezione dei prodotti e una buona progettazione dei sistemi dipendono dall'accuratezza dei dati forniti dai produttori. Senza di essi, i sistemi di refrigerazione potrebbero avere prestazioni inferiori alle aspettative.

Per comprendere meglio le prestazioni insufficienti dei prodotti, Eurovent Certification ha sottoposto due raffreddatori a gas CO₂ non certificati a un processo di valutazione completo che includeva test di laboratorio, analisi dei dati e valutazione tramite uno strumento di progettazione professionale. Questo articolo esplora la sezione dedicata ai prodotti, i test di laboratorio e i risultati.

Obiettivi del caso di studio

L'obiettivo era quello di accertare:

• Se vi fossero discrepanze tra i dati dichiarati dal produttore e le prestazioni misurate.
• L'accuratezza dei fattori di correzione di Eurovent Certification: calcoli applicati ai test in condizioni standard per simulare l'efficienza delle unità a CO₂ in diverse zone climatiche.

I fattori di correzione di Eurovent Certification sono definiti nelle Regole di certificazione tecnica del suo programma Eurovent Certified Performance for Heat Exchangers.

Selezione dei prodotti

Per la ricerca era fondamentale seguire un percorso autentico del cliente. Si è quindi deciso di replicare un'esperienza reale creando una specifica di progetto che è stata sottoposta a distributori indipendenti per un'offerta. Eurovent Certification ha ricevuto cinque (5) offerte dai distributori sulla base della specifica.

Le offerte includevano la capacità di dissipazione del calore delle unità in condizioni standard e in diverse condizioni di mercato, come segue:

• Condizione 1: Condizione transcritica standard (nota come SC20)
• Condizione 2: Condizione transcritica di mercato ad alta temperatura ambiente con approccio 2K utilizzata nelle zone con clima caldo
• Condizione 3: Condizione transcritica di mercato con approccio 3K utilizzata nel mercato dell'Europa centrale e settentrionale.
• Condizione 4: Condizione transcritica di mercato con approccio 2K utilizzata nel mercato dell'Europa centrale e settentrionale.
• Condizione 5: Condizione subcritica standard (condensatore) nota come SC25.

Tabella 1: Condizioni operative in modalità transcritica

Tabella 2: Condizioni operative in modalità subcritica (funzionamento come condensatore)

È stato utilizzato uno strumento di progettazione per calcolare la capacità di dissipazione del calore prevista delle unità in queste condizioni standard e di mercato.

I risultati delle simulazioni del software di progettazione hanno suggerito che, mentre le unità si comportavano in modo affidabile in condizioni standard (SC20), le prestazioni potevano discostarsi dai valori dichiarati quando funzionavano in condizioni non standard. Le condizioni 3 e 4 hanno registrato prestazioni significativamente inferiori:

• Nella condizione 4, la prestazione media inferiore era del 32% e quella massima del 41%
• Nella condizione 3, la sottoperformance media era del 26% con una sottoperformance massima del 28%.

I due raffreddatori a gas che hanno mostrato il divario di prestazioni più significativo nelle simulazioni sono stati selezionati per la valutazione in laboratorio.

Test effettuati da un laboratorio indipendente

I due raffreddatori a gas sono stati sottoposti a un protocollo di valutazione/test identico a quello utilizzato per il programma Eurovent Certified Performance for Heat Exchangers, utilizzando lo standard di prova EN327 per misurare:

• Capacità di dissipazione del calore: test in condizioni sia subcritiche che transcritiche
• Consumo energetico del ventilatore
• Portata d'aria
• Per la misurazione del rumore, sono stati utilizzati gli standard di prova EN 13487:2019-11 e EN ISO 9614-1:2009-11 per la determinazione dei livelli di potenza sonora.

Per garantire l'imparzialità e l'equità dei test, Eurovent Certification non ha avuto alcun contatto diretto con le unità testate. Un funzionario giudiziario indipendente (ufficiale giudiziario francese) ha ispezionato le unità all'arrivo al magazzino del distributore e ha effettuato una seconda ispezione quando le unità sono arrivate al laboratorio. Ciò ha garantito che le unità testate fossero le stesse di quelle presentate nell'offerta. Il funzionario giudiziario era presente anche durante il disimballaggio (per assicurarsi che entrambe le unità fossero arrivate integre) e durante l'installazione delle unità sul banco di prova.

I risultati

I risultati delle condizioni operative testate hanno mostrato deviazioni significative dalle prestazioni dichiarate in condizioni non standard:

• La condizione 4 ha prodotto la più alta sottoperformance di dissipazione del calore. La sottoperformance media è stata del 51,5% per entrambe le unità e la sottoperformance massima è stata del 53%.
• La condizione 3 ha prodotto una sottoperformance media del 40% su entrambe le unità e una sottoperformance massima del 41%.
• La condizione 2 ha prodotto una sottoperformance media su entrambe le unità del 35% e una sottoperformance massima del 37%.
• Inoltre, entrambe le unità hanno registrato una sottoperformance quando funzionavano come condensatori (subcritici), con una deviazione media del 27,5% su entrambe le unità e una deviazione massima del 32%.

Tabella 3: Deviazioni tra la capacità di dissipazione del calore dichiarata e quella misurata

Il segno “-” indica prestazioni inferiori

In particolare, i test di laboratorio indipendenti hanno dimostrato che le prestazioni effettive misurate nelle condizioni operative testate possono superare le carenze previste dalle simulazioni dello strumento di progettazione.

Fattori di correzione

Inoltre, i test di laboratorio hanno convalidato i fattori di correzione utilizzati dalla certificazione Eurovent per calcolare le prestazioni in diverse condizioni di mercato. I risultati dei test dovevano rientrare in una tolleranza del 15% rispetto ai valori disponibili nelle Regole di certificazione tecnica degli scambiatori di calore Technical Certification Rules per essere conformi.

Tabella 4: Confronto dei fattori di correzione dei raffreddatori a gas

I fattori di correzione forniscono quindi un metodo affidabile per calcolare le prestazioni di CO₂ in climi diversi.

Conclusione

Questo caso di studio evidenzia il potenziale divario tra le prestazioni dichiarate e quelle misurate dei prodotti senza verifica da parte di terzi. I raffreddatori a gas non certificati hanno mostrato deviazioni significative tra le prestazioni dichiarate e quelle misurate in condizioni operative non standard. Al contrario, il protocollo di prova CO₂ e i fattori di correzione della certificazione Eurovent rientravano nella tolleranza stabilita nelle norme tecniche di certificazione pertinenti, contribuendo a supportare dati trasparenti sulle prestazioni ai fini della progettazione e della selezione.

Questa campagna di test CO₂ si basa su uno studio pubblicato in precedenza sui condensatori raffreddati ad aria HFC, con i risultati di entrambi gli studi utilizzati per simulare l'impatto delle prestazioni insufficienti degli scambiatori di calore in un nuovo white paper, Oltre la brochure: Alla Scoperta della Realtà sulle Prestazioni Insufficienti dei Prodotti della Refrigerazione.

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*Nel programma Eurovent Certified Performance per scambiatori di calore, la condizione 3 corrisponde alla condizione C3 descritta nelle norme tecniche di certificazione.

** Nel programma Eurovent Certified Performance per scambiatori di calore, la condizione 4 corrisponde alla condizione C2 descritta nelle norme tecniche di certificazione.